DE102013002908B4

DE102013002908B4 - Halteteil und Coriolis-Massendurchflussmessgerät mit einem Halteteil

Info

Publication number: DE102013002908B4
Application number: DE102013002908.2A
Authority: DE
Inventors: Günter Rasche; Karl-Heinz Rackebrandt; Laurenc Wertheim
Original assignee: ABB Schweiz AG
Current assignee: ABB Schweiz AG
Priority date: 2012-03-29
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2020-07-16
Anticipated expiration: 2033-02-22
Also published as: CN103363199B; US9267830B2; CN103363199A; DE102013002908A1; US20130256469A1

Abstract

Halteteil (1) zum Verbinden zweier parallel zueinander verlaufender Rohre (2, 3), insbesondere der beiden parallel verlaufenden Messrohre eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes, in einem vorgebbaren Abstand, wobei das Halteteil (1) einen ersten Haltering (4) mit einer ersten Halteöffnung (6) für ein erstes Rohr (2), einen zweiten Haltering (5) mit einer zweiten Halteöffnung (7) für ein zweites Rohr (3), und einen die beiden Halteringe (4, 5) fest verbindenden und den Abstand zwischen den beiden Halteringen (4, 5) festlegenden Haltesteg (8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (1) weiter umfasst- einen ersten radial verlaufenden Schlitz (9) mit einer ersten Schlitzbreite in dem ersten Haltering (4),- einen zweiten radial verlaufenden Schlitz (10) mit einer zweiten Schlitzbreite in dem zweiten Haltering (5),- eine Schlitzbreitenveränderungseinrichtung (11), durch deren Betätigung die erste und die zweite Schlitzbreite und damit der Durchmesser der ersten und zweiten Halteöffnung (6, 7) gleichzeitig veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Halteteil zum Verbinden zweier parallel zueinander verlaufender Rohre, insbesondere der beiden parallel verlaufenden Messrohre eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes, in einem vorgebbaren Abstand, wobei das Halteteil einen ersten Haltering mit einer ersten Halteöffnung für ein erstes Rohr, einen zweiten Haltering mit einer zweiten Halteöffnung für ein zweites Rohr, und einen die beiden Halteringe fest verbindenden und den Abstand zwischen den beiden Halteringen festlegenden Haltesteg umfasst, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Die Erfindung betrifft weiter eine Haltevorrichtung und ein Verfahren zur Fertigung eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes mit zwei parallelen Messrohren.
In industrieller Anwendung ist es vielfach erforderlich mehrere Teile, wie Rohre, Stäbe, Kabelstränge, etc., miteinander zu verbinden. Neben einer einfachen Verbindung z.B. mittels Kabelbindern oder Rohrschellen ist es in bestimmten Fällen auch erforderlich eine Verbindung herzustellen, die einen definierten Abstand der Teile zueinander gewährleistet und für weitere Prozessschritte geeignet ist.
Bei Coriolis-Durchflussmessern mit zwei parallelen Rohren müssen diese nicht nur sicher miteinander verbunden werden, sondern sie müssen funktionsbedingt auch einen definierten Abstand zu einander haben. Die sichere Verbindung wird im Allgemeinen durch ein Halteteil, ein sogenanntes Knotenblech, hergestellt, welches an einer definierten Stelle u.a. mittels Lötung die beiden Rohre verbindet.
Beim Löten ist, um eine zuverlässigen Verbindung zu erreichen, eine nahezu spaltfreie Verbindung zwischen Knotenblech und Rohren erforderlich. Aufgrund von mechanischen. Toleranzen der Halteöffnung, auch genannt Bohrung, des Knotenblechs und des Außendurchmessers der Rohre ist ein erforderlicher umlaufender Spalt von beispielsweise <0,1 mm nur durch individuelle Anpassung der Einzelteile oder sehr enge Toleranzen erreichbar und damit mit entsprechenden Kosten verbunden.
DE 10 2010 047 241 A1 beschreibt ein Coriolis-Massedurchflussmessgerät mit mindestens vier parallel verlaufenden Messrohren, wobei die Messrohre jeweils paarweise mit mindestens einer Haltevorrichtung zu einer Schwingungseinheit zusammengefasst sind.
DE 10 2009 060 834 A1 beschreibt ein Coriolis-Massedurchflussmessgerät mit mindestens einer Messrohranordnung und mindestens einer Halteranordnung. Die Halteranordnung umfasst mindestens einen an der Messrohranordnung befestigten Halter und mindestens einen von dem Halter getragenen Teil einer Aktuatoranordnung und/oder Sensoranordnung zur Schwingungserzeugung und/oder Schwingungserfassung.
US 2012 / 0227512 A1 beschreibt ein Coriolis-Massedurchflussmessgerät, das mindestens ein Messrohr und mindestens eine Aktuatoranordnung mit mindestens einem ersten Leiter mit Wicklungen und mindestens einem zweiten Leiter mit Wicklungen aufweist. Die Wicklungen des ersten Leiters und die Wicklungen des zweiten Leiters sind parallel zueinander angeordnet.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Halteteil zu schaffen, mit dem die Verbindung zweier parallel zueinander verlaufender Messrohre in einem definierten Abstand mittels Löten einfacher und preiswerter herstellbar ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Verbinden zweier parallel zueinander verlaufender Messrohre in einem definierten Abstand mittels Löten und damit ein verbessertes Verfahren zur Fertigung eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes mit zwei parallelen Messrohren anzugeben.
Die Aufgabe wird bezüglich des Halteteils gelöst durch ein Halteteil mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß umfasst das Halteteil weiter einen ersten radial verlaufenden Schlitz mit einer ersten Schlitzbreite in dem ersten Haltering, einen zweiten radial verlaufenden Schlitz mit einer zweiten Schlitzbreite in dem zweiten Haltering, eine Schlitzbreitenveränderungseinrichtung, durch deren Betätigung die erste und die zweite Schlitzbreite und damit der Durchmesser der ersten und zweiten Halteöffnung gleichzeitig veränderbar ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind der erste und zweite Haltering und der Haltesteg in einer Halteebene angeordnet und liegen der erste und zweite Haltering bezogen auf den Haltesteg einander gegenüber.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung verläuft senkrecht zu der Halteebene eine gedachte Symmetrieebene des Haltestegs, wobei der erste und der zweite Schlitz symmetrisch bezogen auf diese Symmetrieebene angeordnet sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Schlitzbreitenveränderungseinrichtung einen plastisch verformbaren Klemmsteg.
Eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung umfasst zwei solcher Halteteile, die in Längserstreckungsrichtung des Rohres parallel zueinender beabstandet und durch einen Verbindungssteg miteinander verbunden sind.
Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 6.
Erfindungsgemäß also ist das Verfahren gekennzeichnet durch die weiteren Schritte:

- Anbringen des Halteteils auf den beiden Messrohren, wobei der Durchmesser der ersten und zweiten Halteöffnungen größer ist als der Außendurchmesser der Messrohre,
- Betätigen der Schlitzbreitenveränderungseinrichtung zur Verringerung des Durchmessers der ersten und zweiten Halteöffnungen, bis das erste Messrohr in der ersten Halteöffnung und das zweite Messrohr in der zweiten Halteöffnung unter Ausbildung je eines Lötspaltes festgeklemmt sind,
- Verlöten des Halteteils mit dem ersten und dem zweiten Messrohr längs der Lötspalte.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor dem Verlöten das Halteteil auf den Messrohren zusätzlich gesichert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das zusätzliche Sichern durch Heften.
Der Lösung liegt die erfindungsgemäße Idee zugrunde, den erforderlichen Lötspalt durch einen ergänzenden Prozessschritt nach dem Zusammenführen von Knotenblech und Rohren zu erreichen. Hierzu können sowohl die Außendurchmesser der Rohre wie auch die Bohrungen, oder Halteöffnungen, mechanische Toleranzen der üblichen Industrienomen haben, welches zu kostengünstigen Einzelteilpreisen führt.
Um dieses zu erreichen werden die Halteile oder Knotenbleche so ausgeführt, dass die Bohrungen oder Halteöffnungen nicht geschlossen sind und damit ein Klemmen der Rohre ermöglichen. Dieses wird dadurch erreicht, dass das Knotenblech einen plastisch verformbaren Steg zwischen den beiden Bohrungen aufweist. Wird dieser durch äußere Kraft verformt, verringert sich der Durchmesser der Bohrungen und das Knotenblech klemmt beide Rohre in einen definierten Abstand. Durch das Klemmen wird somit der erforderliche Lötspalt sichergestellt.
Für das Löten an einer bestimmten Position reicht ein Klemmen der Rohrbaugruppe aus. Abhängig von den Prozessschritten nach dem Klemmen kann es zur Sicherstellung der Positioniergenauigkeit erforderlich sein, die Teile zusätzlich zu sichern. Dies kann durch entsprechende Transportvorrichtungen oder durch Heften erfolgen.
Neben den Knotenblechen werden auch Haltebleche für die Montage von Erreger- und Signalsensoren an den Rohren befestigt. Haltebleche, wie auch Knotenbleche, werden üblicherweise vor dem Löten an ihrer Position mittels Lichtbogen fixiert.
Coriolis-Durchflussmesser werden in einen großen Nennweitenbereich, was zu einen weiten Bereich der Rohrwandstärken, beispielsweise im Bereich von <1mm bis zu mehreren mm, führt.
Zusätzlich kommen aus Resistenzgründen unterschiedliche Rohrmaterialien zum Einsatz.
Sowohl unterschiedliche Wandstärken wie auch Materialien erfordern ein entsprechendes Equipment für die Fixierung mittels Lichtbogen, welches zu hohen Investitionen führt.
Wird nun die Idee des Klemmens auch auf die Haltebleche übertragen, erhält man eine Rohrbaugruppe die vollständig durch Verformung der Knoten- und Haltebleche hergestellt werden kann.
Toleranzen, die zu Spalten >0,1mm führen, werden durch das Klemmen vermieden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass unterschiedliche Materialien - Rohr, Knoten-/Haltebleche - sicher und ohne Gefügeveränderung im Rohr miteinander verbunden werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen sowie weitere Vorteile näher erläutert und beschrieben werden.
Es zeigen

1 schematisch ein erfindungsgemäßes Halteteil, und
2 schematisch die beiden Messrohre eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes, verbunden an zwei Stellen durch jeweils eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung, welche jeweils zwei erfindungsgemäße Halteteile umfasst.

1 zeigt ein erfindungsgemäßes Halteteil 1, ausgeführt als ein sogenanntes Knotenblech. Das Knotenblech 1 ist eine aus einem ebenen Blech hergestellte Struktur. In das Blech sind zwei runde Halteöffnungen 6, 7 eingebracht. Mit den Halteöffnungen 6, 7 wird das Knotenblech auf die beiden zu verbindenden Messrohre 2, 3 eines Coriolis-Massendurchflussmessers, siehe 2, aufgeschoben. Der Durchmesser der Halteöffnungen der Knotenbleche ist so gewählt, dass ein hinreichend großes Spiel zu dem Rohr besteht. Sowohl die Rohre hinsichtlich ihres Außendurchmessers, als auch die Halteöffnungen des Knotenbleches sind bei ihrer Herstellung toleranzbehaftet, wobei die Toleranzen umso größer werden, je preiswerter gefertigt wird. Ein hinreichend großes Spiel zwischen dem Messrohr 2, 3 und der Halteöffnung 6, 7 stellt sicher, dass auch bei großen Fertigungstoleranzen, und entsprechend preiswerten Komponenten, das Halteteil 1 sich leicht auf die Messrohre 2, 3 an die vorgesehene Stelle schieben lässt. In der 1 ist zu sehen, dass sich zwischen der Außenseite der Messrohre 2, 3 und der Innenseite der Halteöffnungen 6, 7 ein deutlicher Spalt befindet.
Die Halteöffnungen 6, 7 können aus dem Blechstück zur Fertigung des Knotenblechs 1 ausgestanzt oder ausgebohrt werden. Damit kann das Knotenblech funktional in zwei Halteringe 4, 5, als strichlierte Ringe in der 1 dargestellt, und einen die beiden Halteringe 4, 5 verbindenden Haltesteg 8 aufgeteilt werden. Das Knotenblech 1 ist ein ebenes Bauteil, daher der sind erste und zweite Haltering 4, 5 und der Haltesteg 8 in einer Halteebene angeordnet, und der erste und zweite Haltering 4, 5 liegen, bezogen auf den Haltesteg 8, einander gegenüber. Senkrecht zu der Halteebene verläuft eine gedachte Symmetrieebene 12 des Haltestegs 8.
In dem ersten Haltering 4 befindet sich ein erster, radial verlaufenden Schlitz 9 mit einer ersten Schlitzbreite. In dem zweiten Haltering 5 befindet sich ein zweiter, radial verlaufender Schlitz 10 mit einer zweiten Schlitzbreite. Der erste und der zweite Schlitz 9, 10 sind symmetrisch bezogen auf die Symmetrieebene (12) angeordnet.
Das Halteteil oder Knotenblech 1 ist so ausgeführt, dass die Bohrungen oder Halteöffnungen 6, 7 nicht geschlossen sind und damit ein Klemmen der Rohre ermöglichen. Dieses wird dadurch erreicht, dass die Schlitze 9, 10 die Halteringe 4, 5 unterteilen in zwei Teilarme, einen äußeren und einen inneren Teilarm. Der innere teilarm ist derjenige, der an dem Haltesteg 8 anliegt. An der dem Schlitz gegenüber liegenden Seite des Halterings 4, 5 entsteht dabei eine Art Scharnier, um das die beiden Teilarme aufeinander zu oder voneinander weg gebogen werden können. In der 1 ist diese scharnierartige Wirkung noch durch eine Einkerbung 18, 19 verstärkt.
Um die beiden Teilarme aufeinander zu bewegen zu können, weist das Knotenblech 1 einen plastisch verformbaren Steg 13 zwischen den beiden Bohrungen oder Halteöffnungen 6, 7 auf. Der Steg 13 ist mit seinen beiden Enden jeweils an einem dem Haltesteg 8 abgewandten Teilarm der Halteringe 4, 5 befestigt. Wird der Steg 13 durch äußere Kraft, angedeutet durch den Pfeil K, verformt, wird der äußere teilarm auf den inneren teilarm zu gedrückt, es verringert sich der Durchmesser der Halteöffnungen 6, 7 und das Knotenblech1 klemmt beide Rohre 2, 3 in einen definierten Abstand. Durch das Klemmen wird somit der erforderliche enge Lötspalt sichergestellt. Durch den Steg 13 kann also die Schlitzbreite verändert werden, und damit ein Klemmen des Rohres 2, 3 in der Halteöffnung 6, 7 bewirkt. Daher ist der plastisch verformbare Steg 13 als eine einfache Ausführungsform einer Schlitzbreitenveränderungseinheit anzusehen. Andere Ausführungsformen für eine solche Schlitzbreitenveränderungseinheit sind denkbar und vom Fachmann aufgrund seiner Sachkenntnis auffindbar..
2 zeigt zwei parallel verlaufende Messrohre 2, 3 eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes. Diese sind durch zwei Haltevorrichtungen 14, 14a miteinander verbunden. Eine Haltevorrichtung 14 umfasst zwei Halteteile 1, 1', beide wie oben beschrieben ausgeführt, die in Längserstreckungsrichtung der Rohre 2, 3 parallel zueinender beabstandet und durch einen Verbindungssteg 15, 15a miteinander verbunden sind.
Neben den Knotenblechen 1. 1', 1a, 1a' sind an den Rohren 2, 3 auch Haltebleche 16, 17 für die Montage von Erreger- und Signalsensoren befestigt.
Die Idee des Klemmens ist dabei auch auf die Haltebleche 16, 17 übertragen worden. Man erhält eine Rohrbaugruppe, die vollständig durch Verformung der Knoten- und Haltebleche hergestellt werden kann.
Die vorliegende Erfindung umfasst dabei auch beliebige Kombinationen bevorzugter Ausführungsformen sowie einzelner Ausgestaltungsmerkmale oder Weiterbildungen, sofern diese sich nicht gegenseitig ausschließen.
Bezugszeichenliste

1: Halteteil
1': Halteteil
1a: Halteteil
1a': Halteteil
2: erstes Roht
3: zweites Rohr
4: erster Haltering
5: zweiter Haltereing
6: erste Halteöffnung
7: zweite Halteöffnung
8: Haltesteg
9: erster Schlitz
10: zweiter Schlitz
11: Schlitzbreitenveränderungseinheit
12: Symmetrieebene
13: plastisch verformbarer Klemmsteg
14: Haltevorrichtung
14a: Haltevorrichtung
15: Verbindungssteg
15a: Verbindungssteg
16: Halteblech
17: Halteblech
18: Einkerbung
19: Einkerbung

Claims

Halteteil (1) zum Verbinden zweier parallel zueinander verlaufender Rohre (2, 3), insbesondere der beiden parallel verlaufenden Messrohre eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes, in einem vorgebbaren Abstand, wobei das Halteteil (1) einen ersten Haltering (4) mit einer ersten Halteöffnung (6) für ein erstes Rohr (2), einen zweiten Haltering (5) mit einer zweiten Halteöffnung (7) für ein zweites Rohr (3), und einen die beiden Halteringe (4, 5) fest verbindenden und den Abstand zwischen den beiden Halteringen (4, 5) festlegenden Haltesteg (8) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteteil (1) weiter umfasst - einen ersten radial verlaufenden Schlitz (9) mit einer ersten Schlitzbreite in dem ersten Haltering (4), - einen zweiten radial verlaufenden Schlitz (10) mit einer zweiten Schlitzbreite in dem zweiten Haltering (5), - eine Schlitzbreitenveränderungseinrichtung (11), durch deren Betätigung die erste und die zweite Schlitzbreite und damit der Durchmesser der ersten und zweiten Halteöffnung (6, 7) gleichzeitig veränderbar ist.
Halteteil (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Haltering (4, 5) und der Haltesteg (8) in einer Halteebene angeordnet sind und der erste und zweite Haltering (4, 5) bezogen auf den Haltesteg (8) einander gegenüber liegen.
Halteteil (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass senkrecht zu der Halteebene eine gedachte Symmetrieebene (12) des Haltestegs (8) verläuft, wobei der erste und der zweite Schlitz (9, 10) symmetrisch bezogen auf diese Symmetrieebene (12) angeordnet sind.
Halteteil (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitzbreitenveränderungseinrichtung (11) einen plastisch verformbaren Klemmsteg (13) umfasst.
Haltevorrichtung (14), umfassend zwei Halteteile (1, 1') nach einem der vorigen Ansprüche, die in Längserstreckungsrichtung der Rohre (2, 3) parallel zueinender beabstandet und durch einen Verbindungssteg (15) miteinander verbunden sind.
Verfahren zur Fertigung eines Coriolis-Massendurchflussmessgerätes mit zwei parallelen Messrohren (2, 3), wobei die beiden Messrohre (2, 3) mittels eines Halteteils (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 miteinander verbunden und in einem definierten Abstand zueinander gehaltenen sind, gekennzeichnet durch die Schritte: - Anbringen des Halteteils (1) auf den beiden Messrohren (2, 3), wobei der Durchmesser der ersten und zweiten Halteöffnungen (6, 7) größer ist als der Außendurchmesser der Messrohre (2, 3), - Betätigen der Schlitzbreitenveränderungseinrichtung (11) zur Verringerung des Durchmessers der ersten und zweiten Halteöffnungen (6, 7), bis das erste Messrohr (2) in der ersten Halteöffnung (6) und das zweite Messrohr (3) in der zweiten Halteöffnung (7) unter Ausbildung je eines Lötspaltes festgeklemmt sind, - Verlöten des Halteteils (1) mit dem ersten und dem zweiten Messrohr (2, 3) längs der Lötspalte.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verlöten das Halteteil (1) auf den Messrohren (2, 3) zusätzlich gesichert wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Sichern durch Heften erfolgt.