CN101072983B - 复合系统，其制造方法，以及具有这种复合系统的测量变送器 - Google Patents

Abstract

复合系统，包括例如由金属制成的第一部件(1)以及第二部件(2)，第二部件至少部分沿复合系统的虚拟纵轴(L)贯穿第一部件(1)延伸。部件(2)以至少部分弯曲的，特别是作为柱面构成的外表面，平齐地接触部件(1)的内表面，使得部件(1)至少部分围绕部件(2)。复合系统的有效表面(1B，2B)由两个部件的相互接触的表面形成，使得两个部件(1、2)在这些作为封闭圆周表面形成的有效表面(1B、2B)的区域中具有部分轮廓(TK)。部分轮廓(TK)通过形成至少部分同样在纵轴(1)的方向上作用的形状锁合而至少部分互锁。另外，部件(2)以其外表面平齐地接触部件(1)的内表面，使得两个部件(1，2)部分也通过形成至少部分在纵轴(L)方向上作用的摩擦锁合而机械紧密地彼此相连。作为替代或者补充，部件(1、2)中的至少一个至少部分受到持续的弹性形变，特别是混合的塑性弹性形变。复合系统的特征在于即使在部件(1、2)之一中重复出现振动时也具有较高的拔出强度，并且因此特别适用于振动型测量变送器。

Description

复合系统，其制造方法，以及具有这种复合系统的测量变送器

技术领域

本发明涉及一种用于测量管道中流动的介质的测量仪表的振动型测量变送器。另外，本发明涉及一种用于制造这种振动型测量变送器的方法。

背景技术

在工业测量和自动化技术中，具有振动型测量变送器的在线测量仪表用于高精度记录测量特别是管道中流动的介质的过程变量，特别是流体动态和/或流变测量变量。这种测量仪表通常至少包括一条与传递介质的管道相通并且在工作中振动的测量管。这种振动型测量变送器的结构、功能和使用例子例如在US-A 41 27 028、US-A 45 24 610、US-A 47 68 384、US-A 47 93 191、US-A 48 23 614、US-A 52 53 533、US-A 56 10 342、US-A 60 06 609、US-A 60 47 457、US-B 61 68 069、US-B 63 14 820、US-B 63 52 196、US-B 63 97 685、US-B 64 50 042、US-B 64 87 917、US-B 65 16 674、US-B 65 19 828、US-B 65 23 421、US-B 65 98 281、US-B 66 66 098、US-B 66 98 644、US-B 67 11 958、US-A 67 69 163、WO-A 03/048693或本申请人的未公开的德国专利申请DE 10354373.2中有所介绍。

已知，振动型测量变送器用于与所连接的测量仪表电子装置相结合，在至少一条测量管中此刻传递的介质中产生反作用力。这些反作用力对应于待测过程变量并且例如包括对应于质量流量的科里奥利力、对应于密度的惯性力、或对应于粘度的摩擦力等。然后，从这些力得到测量信号，其适当地对应于测量的过程变量，例如介质的特定质量流量、粘度和/或密度。为此，测量变送器的至少一条测量管通常是介质密封的，特别是压力密封的，并且往往例如利用法兰连接永久地插入传递介质的管道中。为了可振荡地支承至少一条测量管，提供管状或框架状的支架元件。支架元件例如由钢支承，通常与测量管相比非常抗弯曲，并且在入口和出口侧联结至例如直接固定至特定的测量管。正如这种测量变送器中常见的并且已经从上述现有技术中清楚看到的，支架系统可以利用合适的外部施加的覆盖，例如管帽或以后应用的薄片，而形成已经提到的测量变送器外壳，或者直接系统甚至可以自身构造为测量变送器外壳。

为了驱动至少一条测量管，所述类型的测量变送器还包括激励装置，其与特定的测量仪表电子装置电连接。激励装置包括振荡激励器，特别是电动或电磁振荡激励器，其机械地作用于测量管。在操作中，激励装置由测量仪表电子装置利用合适的激励信号以合适的方式驱动，使得测量管至少简短的执行振荡，特别是弯曲振荡和/或扭曲振荡。另外，提供传感器装置，用于产生振荡测量信号，并且至少在将测量变送器用作科里奥利质量流量测量变送器的情况中，该传感器装置具有至少两个互相分离的传感器元件，它们对于测量管的入口和/或出口振荡作出反应。

除了能够同时测量多个这种过程变量，特别是质量流量、密度和/或粘度，利用同一测量仪表，具有振动型测量变送器的在线测量仪表的另一本质优点在于，它在特定的工作限度之内具有非常高的测量精度与对于干扰相对较低的敏感度.另外，这种测量仪表基本可用于任何可流动介质并且在测量和自动化技术的多种应用领域中能够应用.

在所述类型的用作科里奥利质量流量计的在线测量仪表的情况中，特别的测量仪表电子装置确定由两个传感器元件传送的两个振荡测量信号之间的相位差，并且测量电子装置在其输出端发出由此得到的测量值信号，其代表对应于质量流量的时间特性的测量值。如果，正如在这种在线测量仪表的情况中常见的，还要测量介质的密度，那么测量仪表电子装置还为此基于振荡测量信号确定测量管的瞬时振荡频率。另外，例如可以基于维持测量管振荡所需的功率，特别是激励装置的相应激励电流，测量介质的粘度。

为了操作测量变送器，特别是为了进一步处理或分析至少一个测量信号，正如已经说明的，测量变送器与相应的测量仪表电子装置相连。在工业测量和自动化技术中，这个测量仪表电子装置经常为此通过相关的数据传输系统，例如通过数字数据总线，与其它测量仪表和/或远程中央计算机相连，其中测量值信号被发送至该中央计算机。在这种情况中，用作数据传输系统的往往是总线系统，特别是串行总线系统，诸如PROFIBUS-PA、FOUNDATION FIELDBUS，以及相应的传输协议。利用中央计算机，传输的测量值信号可以被进一步处理并例如在监视器上作为相应的测量结果而可视化和/或转换为控制信号，用于适当的调节装置，诸如磁阀、泵的电机等等。为了容纳测量仪表电子装置，这种在线测量仪表还包括电子装置外壳，其例如在WO-A00/36379中提出的，可以远离测量变送器并简单地通过柔性线缆与其相连；或者其例如在EP-A 1 296 128或WO-A 02/099363那样，直接设置在测量变送器上，特别是设置在容纳测量变送器的测量变送器外壳的顶部上。

在所述类型的测量变送器的情况中，市场上已经建立了基本上两种管形状，即，基本为直的测量管和在管平面中基本弯曲的测量管，其中基本为S形、V形或U形的测量管最常使用。特别是在用于测量质量流量的科里奥利质量流量测量变送器的情况中，在这两种管形状的情况中，由于对称的原因，往往使用两条测量管，它们在静止时基本上彼此平行地延伸并且往往由并行的介质流过。关于这一点，作为例子，可以参考US-A 41 27 028、US-A 47 68 384、US-A 47 93 191、US-A 56 10 342、US-A 57 96 011或US-B 64 500 42。

除了具有这种双测量管设置的测量变送器之外，市场上还早已有具有单一的直的或弯曲测量管的测量变送器。这种具有单测量管的振动型测量变送器例如在US-A 45 24 610、US-A 48 23 614、US-A 52 53533、US-A 60 06 609、US-B 63 14 820、US-B 63 97 685、US-B 64 87 917、US-B 65 16 674、US-B 66 66 098、US-B 66 98 644、US-B 67 11 958、WO-A 03/048693或本申请人的上面提到的申请DE 10354373.2中有所介绍。这里显示的每一测量变送器都包括一条测量管，其具有入口端和出口端并且至少暂时振动，它特别是由钢、钛、钽或锆或相应的合金制成的测量管，用于传递待测介质，其中测量管与连接的管道通过通入入口端的第一管段和通入出口端的第二管段相通，以使得介质能够流经，并且其中测量管在工作器件执行围绕虚拟连接两个管段的振荡轴的机械振荡，它还包括非常抗弯曲的管状或框架状的支架元件，该支架元件例如由钢制成，用于可振荡地支承测量管，其利用第一过渡件固定至第一管段并且利用第二过渡件固定至第二管段。

对于上述情况，其中使用的测量变送器具有单测量管，在测量变送器中还提供逆振荡装置，其可振荡地悬吊在测量变送器外壳中并且固定至测量管，以除了支承振荡激励器和传感器元件之外，还将振动的测量管与连接的管道在振荡上解耦.逆振荡器通常由成本低廉的钢支承，它在这种情况中可以实施为管状补偿柱体或盒状支架，与测量管同轴设置.对于分离的上述测量变送器的特征的参考组合，还要增加的是，与不锈钢制成的测量管相比，一条或多条直的测量管往往由纯钛、具有高该含量的钛合金、纯锆、具有高锆含量的锆合金制成，这同样可能在直的测量管的情况中，通常得到较短的结构长度，并且弯曲的测量管优选地由不锈钢制成，尽管钛或锆或者它们的合金也可以用作测量管的材料.另外，钽或钽合金也常用作测量管材料.

正如可以从上述解释容易地看出的，基本上在上述现有技术中的每种测量变送器都具有至少一个复合系统，特别是双金属复合系统，其包括第一部件，例如第一或第二端件，还包括第二部件，例如测量管，其至少部分沿复合系统的虚拟纵轴贯穿第一部件，其中第二部件通常以外部柱面平齐地接触第一部件的内表面，该内表面是由在第一部件内延伸的孔的内壁形成的。然而，同样，还有使用双测量管设置的测量变送器，诸如特别是在US-A 56 10 342中记载的，由多个这种特别是双金属的复合系统构成。除了由测量系统盒端件形成的复合系统，这种特别是双金属复合系统的其它例子特别是还有测量管盒法兰的连接或者测量管与测量变送器外壳的连接，关于这一点，参见US-B61 68 069、US-B 63 52 196、US-B 66 98 644。作为，在US-A 60 47 457中也公开了一种环形垫圈状金属体可以在端件的一半处固定在测量管上，以用作激励装置的一部分或与其相互作用。

对于工业测量和自动化技术中使用的振动型测量变送器，关于测量精度提出了非常高的要求，其通常在测量值的大约0.1％和/或最大读数的0.01％的范围。对此，特别是需要较高的零点稳定性，还需要所发送的测量信号的较高鲁棒性，特别是在环境、夹钳和/或工作条件显著改变的情况中。正如在上述US-A 56 10 342、US-A 60 47 457、US-A61 68 069、US-B 65 19 828、US-B 65 98 281、US-A 66 98 644、US-B 6769 163、WO-A 03/048693或上述提到的本申请人的申请DE10354373.2中已经着重讨论的，在这种情况中，机械强度，特别是疲劳强度非常重要，测量变送器中形成的上述复合系统的分离部件利用该强度彼此固定。上述复合系统的强度最微小地偏离标定中存在的情况将导致显著的不可管理的零点浮动，并且导致实际上不可用的测量信号。通常，这种可能归因于复合系统中的强度损失现象的零点误差只可以通过从管道远处执行的负载的修复措施或者通过安装新的在线测量仪表而除去。在这种情况中，对于零点稳定性和测量变送器的可用性具有特殊影响的是测量管固定至外部支架元件内以及相对于可能存在的逆振荡器的方式，这实际上已经在US-A 56 10 342、US-A 60 47 457、US-B 6168 069、US-A 65 98 281、US-B 66 34 241或WO-A 03/048693中着重介绍。

通常，这种复合系统的部件至少部分通过软焊、铜焊和/和钎焊而连接在一起。于是，例如已经在US-A 4,823,614中说明的，一条测量管的每一端都插入入口和出口端件的相应孔并在其中通过软焊、铜焊和钎焊前后固定在其中，参见在某些图中可见的金属焊缝。于是，端件固定在外部支架元件中。这种具有焊接连接的复合系统在US-B 61 68069、US-B 63 52 196、US-B 65 19 828、US-B 65 23 421、US-B 65 98 281、US-B 66 98 644或US-B 67 69 163中也有所显示。

正如在US-A 56 103 42中记载的，上述软焊、铜焊或钎焊所需的热量在冷却后在测量管和端件之间的连接位置留下残余应力，这能导致应力侵蚀裂缝，其或多或少将使测量管的接头和/或材料变弱。这种焊接连接的另一问题是连接区域中的材料老化、振荡摩擦，如在US-B65 198 28或US-B 65 98 281中提到的。另外，正如可以基于US-A 60 47457、US-B 61 68 069、US-B 63 52 196、US-B 65 98 281、US-B 66 34 241、US-B 65 23 421或US-B 66 98 644认识的，特别是在双金属复合系统的情况中，即，在第一部件和第二部件由不同金属，例如钢和钛，制成的系统中，关于焊接连接的疲劳强度，例如疲劳强度将产生问题，这些问题可以归因于接头的不充分潮湿和/或径向交替机械负载。结果，要注意在纵轴方向上测量的复合系统额定拔出强度的减少。

为了改进这种复合系统的疲劳强度，例如由科里奥利质量流量测量变送器的测量管和推到测量管上并固定于其上的金属体形成的复合系统的疲劳强度，已经提到的US-A 56 10 342和WO-A 03/048693公开了一种用于端件中的测量管的固定方法，其中测量管的每一端插入入口或出口端件的相应孔并利用放置在末端中的滚动工具推向孔的内壁，特别是没有增加热量，从而在第一和第二部件之间形成高强度的摩擦连接。适用于这种方法的滚动工具例如在US-A 40 90 382中接合用于制造沸腾器或热交换器的方法作了介绍。

用于制造这种利用高强度摩擦连接形成的复合系统的另一种可能例如在US-A 60 47 457中建议的，第一部件在已经被推到或插到第二部件上之后，被利用外部施加的按压工具压缩并在过程中在部件材料的重结晶温度之下，特别是以室温塑性弹性混合形变。在这种情况中，用于此的形变力总是这样发展，使得第二部件基本上不经历任何截面变细和/或变窄，从而在制造复合系统之后第二部件的初始内径保持基本不变。适用于按压的装置例如在US-A 37 45 633中公开。作为塑性弹性按压的替代，这行总利用摩擦锁定形成的复合系统可以例如通过处理而制造，其中正如在US-B 65 98 281或US-B 65 19 828中已经显示的，第一部件热收缩到第二部件上或者利用插入可弹性形变的夹钳元件而夹钳到第二部件。

进一步，US-B 65 98 281或US-B 65 19 828指出，利用纯通过摩擦的按压连接支承，不能确保总是避免复合系统由于振荡摩擦的可能恶化。除此之外，这种振荡摩擦可以导致在相互接触的表面的区域中，复合系统的材料侵蚀。另外，正如可以从WO-A 03/048693认识到的，上述复合系统的部件的通常不同的膨胀特性，例如其中夹钳的测量管的上述端件和管段的不同膨胀特性将导致由第一部件施加于第二部件的夹钳力在温度波动时低于临界值，特别是在可能的温度震动的情况中，温度震动诸如可以在常规利用非常热的洗液执行的清洗措施中发生。这意味着第一部件和第二部件由于热膨胀而局部失去由滚动、按压或收缩而带来的机械接触，从而复合系统可以减弱到不可允许的程度。结果，复合系统的拔出强度下降，从而测量变送器的期望的高零点稳定性不再能在这种压合组件中得到保证。

为了克服由部件之间的振荡摩擦而在上述类型的复合系统中的缺陷，在US-B 65 98 281或US-B 65 19 828中建议，在制造压合的组件之后，特别是利用用作插入层的填充材料，另外将相关联的部件焊在一起。然而，这可能再次引起与焊接连接相关的上述问题。相反，在WO-A 03/048693中建议了一种复合系统，器通过在第一部件的内壁中形成在复合系统的纵轴方向上延伸的槽而获得增加的抗扭曲性。通过在圆周方向形成互锁连接，这可以有效防止第一部件相对于第二部件扭曲。然而，即使这个复合系统也将经历其额定拔出阻力的下降，这是由于振荡摩擦和/或热膨胀，特别是在具有至少间歇执行弯曲振荡的测量管的测量变送器中使用的情况。

发明内容

考虑到与通常用于振动型测量变送器的复合系统相关联的上述缺点，本发明的目的是改进适用于振动型测量变送器的复合系统，特别是双金属复合系统，使得它们的额定拔出强度能够增加而不花费过多的制造和/或设计努力，特别是保持部件的弹性和/或混合塑性弹性形变所获得的上述优点。除此之外，本发明的目的还在于特别是尽管环境和/或介质温度重复波动并且相关部件由于这种温度波动而形变，仍然增加这种复合系统的疲劳强度。

为了实现这些目的，本发明在于一种振动型测量变送器，用于测量管道中流动的介质的测量仪表，该测量变送器包括至少一个复合系统，该复合系统包括特别是金属制成的第一部件和至少部分沿复合系统的虚拟纵轴贯穿第一部件延伸且特别是由金属制成的第二部件，其中第二部件以至少部分弯曲的，特别作为柱面构成的外表面，平齐地接触第一部件的内表面，使得第一部件至少部分围绕第二部件。在复合系统中，复合系统的特别是摩擦锁合地彼此结合的有效表面由两个部件的相互接触的表面形成，使得两个部件在这些特别是作为封闭圆周表面形成的有效表面的区域中具有部分轮廓，部分轮廓通过形成至少部分同样在纵轴的方向上作用的形状锁合而至少部分互锁。

另外，本发明还在于一种用于振动型测量变送器的制造方法，其中复合系统包括具有内表面的第一部件，该内表面由至少延伸入第一部件部分区域的孔的内壁形成，并且该复合系统还包括第二部件，其具有特别是至少分段柱状的外壁，该外壁形成特别是作为柱面构成的第二部件外表面。在这种情况中，该方法包括以下步骤：将第一部件与第二部件组装，使得第二部件至少部分在复合系统纵轴方向上贯穿第一部件中形成的孔；以及形成由第一和第二部件彼此结合的复合系统有效表面。为了形成复合系统的有效表面，令形变力作用于两个部件中的至少一个上，使得两个部件中至少一个至少部分弹性地，特别是混合弹性塑性地形变。第一部件的内表面和第二部件的外表面还这样形成并且这样构成作用于两个部件的形变力，使得通过形成至少部分在纵轴方向上作用的形状锁合，而令复合系统的第一有效表面与复合系统的第二有效表面至少分段地彼此持久接触，其中第一有效表面由第一部件的特别是封闭圆周表面形式的内表面形成，第二有效表面由第二部件的特别是封闭圆周表面形式的外表面形成。

在本发明的测量变送器的第一实施例中，第二部件以其外表面平齐地接触第一部件的内表面，使得两个部件也部分通过至少部分在纵轴方向上特别是也在第二部件外表面圆周方向上作用的摩擦锁合而彼此机械紧密连接，该摩擦锁合特别是通过两个部件中的至少一个的冷变形而得到的和/或作用于形状锁合的区域中。

在本发明的测量变送器的第二实施例中，摩擦锁合至少部分通过在低于材料重结晶温度的工作温度下，两个部件的至少一个的至少部分塑性形变，特别是混合弹性塑性形变而形成。

在本发明的测量变送器的第三实施例中，摩擦锁合通过在至少暂时保持在50℃～350℃温度范围内的工作温度下，至少一个部件的至少部分塑性形变，特别是混合弹性塑性形变而形成。

在本发明的测量变送器的第四实施例中，第二部件实施为至少分段为直的圆柱管，并且至少在有效表面的区域中，用作第二部件的管状半成品的内径基本上持续等于用作第二部件的管的开始内径，从而第二部件至少在有效表面的区域中没有截面变细和/或变窄.

在本发明的测量变送器的第五实施例中，第一部件的内表面由至少在第一部件的部分区域中延伸的孔的内壁形成。

在本发明的测量变送器的第六实施例中，第二部件的外表面由第二部件的外壁形成。

在本发明的测量变送器的第七实施例中，至少一个部件，特别是两个部件，经历持续的弹性形变，特别是混合塑性弹性形变。

在本发明的测量变送器的第八实施例中，夹钳力，特别是径向于纵轴的法向力，作用于由两个部件的相互接触的表面形成的复合系统的有效表面，从而复合系统的两个部件中的至少一个至少部分持久地弹性形变，特别是混合弹性塑性形变。

在本发明的测量变送器的第九实施例中，部分轮廓至少部分塑性形变。

在本发明的测量变送器的第十实施例中，形成形状锁合的部分轮廓至少部分由两个部件中至少一个的至少部分塑性形变特别是混合弹性塑性形变形成，该形变特别是在两个部件组装在一起时和/或在低于材料重结晶温度的工作温度下进行。

在本发明的测量变送器的第十一实施例中，形成形状锁合的部分轮廓至少部分由两个部件中的至少一个的冷成型而形成。

在本发明的测量变送器的第十二实施例中，两个部件至少部分形成特别是在纵轴方向上和/或在第二部件外表面的圆周方向上作用的按压接合。

在本发明的测量变送器的第十三实施例中，形成形状锁合的部分轮廓的至少两个彼此接合的侧面彼此充分重叠，使得形状锁合具有至少0.05mm，特别是大于0.1mm的承载深度。

在本发明的测量变送器的第十四实施例中，至少一个部件的塑性形变从形成相应有效表面的相关表面延伸，渗透深度为至少0.05mm，特别是大于0.1mm。

在本发明的测量变送器的第十五实施例中，形成形状锁合的部分轮廓的彼此接合的侧面相对于纵轴方向倾斜，使得形状锁合具有小于30°，特别是小于10°的倾角。

在本发明的测量变送器的第十六实施例中，形成形状锁合的部分轮廓至少部分由加工两个部件中至少一个的表面而实现，特别是通过切削环形或螺旋形围绕纵轴分布的凹槽、沟槽或刻槽而形成，特别是通过切削至少一个螺纹而形成。

在本发明的测量变送器的第十七实施例中，形成形状锁合的部分轮廓的至少一个侧面至少部分通过至少一个螺纹而形成，该螺纹位于形成复合系统有效表面的第一或第二部件中的至少之一中。

在本发明的测量变送器的第十八实施例中，形成形状锁合的部分轮廓的至少一个侧面至少部分通过至少一条位于第一部件的孔中的内螺纹形成。

在本发明的测量变送器的第十九实施例中，形成形状锁合的部分轮廓的至少一个侧面至少部分通过至少一条位于第二部件外围上的外螺纹形成。

在本发明的测量变送器的第二十实施例中，形成形状锁合的部分轮廓的至少一个第一侧面至少部分通过至少一条位于第一部件的孔中的内螺纹形成，并且形成形状锁合的部分轮廓的至少一个第二侧面至少部分通过至少一条位于第二部件外围上的外螺纹形成。

在本发明的测量变送器的第二十一实施例中，至少一条螺纹的形成部分轮廓的侧面至少部分塑性形变。

在本发明的测量变送器的第二十二实施例中，位于第一部件中的内螺纹的螺距大约等于第二部件中的外螺纹的螺距。

在本发明的测量变送器的第二十三实施例中，位于第一部件中的内螺纹的螺距不同于第二部件中的外螺纹的螺距。

在本发明的测量变送器的第二十四实施例中，位于第一部件中的内螺纹的螺纹啮合角大约等于第二部件中的外螺纹的螺纹啮合角。

在本发明的测量变送器的第二十五实施例中，位于第一部件中的内螺纹的螺纹啮合角不同于第二部件中的外螺纹的螺纹啮合角。

在本发明的测量变送器的第二十六实施例中，为了增加抗张强度，特别是增加对于在纵轴方向上从第一部件拉出第二部件的拔出强度，在第一部件的内表面和第二部件的外表面之间设置由特别是可形变的和/或粘附作用的填充材料制成的薄中间层，所述填充材料特别是塑料、纸、纤维等。

在本发明的测量变送器的第二十七实施例中，作为填充材料使用复合材料，特别是环氧树脂、含氟塑料、人造橡胶等。

在本发明的测量变送器的第二十八实施例中，作为填充材料使用特别是粘附于金属的粘合剂。

在本发明的测量变送器的第二十九实施例中，作为填充材料使用焊料，特别是硬焊料，其特别是施加于形成有效表面的至少一个表面上的可扩展的焊膏或者涂覆在形成有效表面的至少一个表面上的焊料箔。

在本发明的测量变送器的第三十实施例中，用作填充材料的焊料是利用至少部分由非晶金属组成的焊料箔形成的。

在本发明的测量变送器的进一步发展中，还包括第三部件，其特别是与第一部件相间隔，第二部件至少部分延伸贯穿第三部件，其中第二部件这样同样平齐地接触第三部件的内表面，使得第一部件至少分段地至少部分围绕第二部件，并且其中由第二和第三部件的相互接触的表面形成的复合系统的有效表面同样这样形成，使得第二和第三部件在这些有效表面的区域中具有部分轮廓，这些部分轮廓通过形成至少部分同样在纵轴方向上作用的形状锁合而至少部分互锁。

在本发明的这个进一步发展的实施例中，第二部件平齐地接触第三部件的内表面，使得第二和第三部件也部分通过形成至少部分在纵轴方向上作用、且特别是通过两个部件中至少一个的冷成型而获得的摩擦锁合，而彼此机械牢固连接。

在本发明的测量变送器的第三十一实施例中，一个部件，特别是第一部件，由第一材料制成，并且至少一个另一部件，特别是第二部件，由第二材料制成，第一材料与第二材料在至少一个物理和/或化学特性上不同，特别是在表面硬度、受拉屈服强度、屈服强度、热膨胀系数和/或弹性模量等不同。

在本发明的测量变送器的第三十二实施例中，第一材料的受拉屈服强度大于第二材料的受拉屈服强度。

在本发明的测量变送器的第三十三实施例中，第一材料的受拉屈服强度小于第二材料的受拉屈服强度.

在本发明的测量变送器的第三十四实施例中，第一材料的屈服强度大于第二材料的屈服强度。

在本发明的测量变送器的第三十五实施例中，第一材料的屈服强度小于第二材料的屈服强度。

在本发明的测量变送器的第三十六实施例中，第一材料的表面硬度大于第二材料的表面硬度。

在本发明的测量变送器的第三十七实施例中，第一材料的表面硬度小于第二材料的表面硬度。

在本发明的测量变送器的第三十八实施例中，第一材料的弹性模量大于第二材料的弹性模量。

在本发明的测量变送器的第三十九实施例中，第一材料的弹性模量小于第二材料的弹性模量。

在本发明的测量变送器的第四十实施例中，第一材料的热膨胀系数大于第二材料的热膨胀系数。

在本发明的测量变送器的第四十一实施例中，第一材料的热膨胀系数小于第二材料的热膨胀系数。

在本发明的测量变送器的第四十二实施例中，至少一个部件由易延展材料，特别是金属制成。

在本发明的测量变送器的第四十三实施例中，至少第一部件和第二部件各自由金属制成。

在本发明的测量变送器的第四十四实施例中，至少一个部件由钢，特别是高度钢制成。

在本发明的测量变送器的第四十五实施例中，至少一个部件由钛，特别是钛合金制成。

在本发明的测量变送器的第四十六实施例中，至少一个部件由钽，特别是钽合金制成。

在本发明的测量变送器的第四十七实施例中，至少一个部件由锆，特别是锆合金制成。

在本发明的测量变送器的第四十八实施例中，至少一个部件是环状。

在本发明的测量变送器的第四十九实施例中，至少一个部件是套筒状。

在本发明的测量变送器的第五十实施例中，至少一个部件是管状。

在本发明的测量变送器的另一实施例中，第二部件为用于传递待测介质的测量变送器的测量管，其在测量变送器工作期间振动或者与复合系统的纵轴一致实施，特别是至少间歇地执行围绕在复合系统纵轴方向上延伸的振荡轴的弯曲振荡。

在本发明的测量变送器的另一实施例中，第一部件是测量变送器的支架元件的固定在测量管一个末端上的特别是盘状或漏斗状的端件。

在本发明的测量变送器的另一实施例中，支架元件是测量变送器的围绕测量管的变送器外壳。

在本发明的测量变送器的另一实施例中，支架元件是测量变送器的围绕测量管的逆振荡器，特别是基本与测量管同轴延伸的柱状逆振荡器。

在本发明的测量变送器的另一实施例中，第一部件是测量管变送器的法兰，其固定在测量管的一个末端上并且用于将管道连接至测量管。

在本发明的测量变送器的另一实施例中，这样设置并形成部分轮廓，使得至少当振动的测量管在工作期间被拉紧时，形状锁合抵消可能存在的测量管拔出运动。特别地，这样设置并形成部分轮廓，使得当振动的测量管在工作期间被允许放松时，形状锁合抵消可能存在的或者至少虚拟存在的测量管拔出运动。

在本发明的方法的第一实施例中，这样形成第一部件的内表面和第二部件的外表面并且这样构成作用于两个部件的形变力，使得由第一部件的内表面形成的复合系统的第一有效表面以及由第二部件的外表面形成的复合系统的第二有效表面至少分段地通过形成同样至少部分在纵轴方向上作用的摩擦锁合而彼此持久接触。

在本发明的方法的第二实施例中，形变力这样构成，使得两个部件中的至少一个至少部分塑性形变。

在本发明的方法的第三实施例中，在形成复合系统的第一有效表面的第一部件的表面中以及在形成复合系统的第二有效表面的第二部件的表面中分别形成部分轮廓，并且部分轮廓通过形成形状锁合而至少部分彼此配合。

在本发明的方法的第四实施例中，在将第一部件至少部分与第二部件组装的步骤之前，部分轮廓至少部分这样形成，即在部件的至少一个表面中形成特别是切削在表面圆周方向上基本环形或螺旋形延伸的凹槽或沟槽。

在本发明的方法的第五实施例中，在将第一部件与第二部件组装之前，部分轮廓至少部分这样形成，即在形成复合系统有效表面的至少一个表面中特别是通过切削产生至少一条螺纹。

在本发明的方法的第六实施例中，在将第一部件与第二部件组装之前，形成形状锁合的部分轮廓的至少第一侧面至少部分通过位于第一部件的孔中的至少一条内螺纹而形成，并且形成形状锁合的部分轮廓的至少第二侧面至少部分通过位于第二部件外围上的至少一条外螺纹而形成。

在本发明的方法的第七实施例中，将第一部件与第二部件组装的步骤包括将第二部件旋入第一部件的步骤。

在本发明的方法的第八实施例中，为了形成复合系统的有效表面，用作部分轮廓的至少一条螺纹的侧面至少部分塑性形变。

在本发明的方法的第九实施例中，特别是在形成复合系统的有效表面期间，至少部分通过至少一个部件的至少部分塑性形变而形成部分轮廓。

在本发明的方法的第十实施例中，至少部分通过从形成相关有效表面的相关表面开始，塑性形变至少一个部件而形成部分轮廓，其中塑性形变延伸入至少一个部件的材料的渗透深度至少为0.05mm，特别是大于0.1mm。

在本发明的方法的第十一实施例中，用于形成复合系统有效表面的形变力至少部分利用滚动工具形成，该滚动工具位于在第二部件内部形成且被其外壁包围的内腔中并且被从内部压向外壁。

在本发明的方法的第十二实施例中，用于形成复合系统有效表面的形变力至少部分利用按压工具形成，该按压工具至少部分抓握第一部件并且从外部压缩第一部件。

在本发明的方法的第一进一步发展中，该方法还包括将流体，特别是液体或气液混合物引入在第二部件内部形成的内腔中的步骤。

在本发明的方法的这个第一进一步发展的实施例中，用于形成复合系统有效表面的形变力至少部分通过向引入第二部件内腔的流体加载增加流体静压的力而产生。

在本发明的方法的第十三实施例中，至少部分通过加热第一部件并从而将其热张紧和/或冷却第二部件并从而令其热收缩并且通过令两个部件在组装之后达到基本相等的温度，而产生用于形成复合系统有效表面的形变力。

在本发明的方法的第二进一步发展中，该方法还包括将填充材料，特别是焊料或粘合剂涂覆在形成复合系统的有效表面的至少一个表面上的步骤。

在本发明的方法的这个第二进一步发展的实施例中，复合系统的将第一和第二部件彼此接合的有效表面至少部分利用在第一和第二部件之间设置的填充材料形成材料锁合。

在本发明的方法的第十四实施例中，第二部件是至少分段直的圆柱管，并且这样构成形变力，使得第二部件至少在有效表面的区域中基本上没有经历截面变细和/或变窄，并且即使在形成了将第一和第二部件彼此接合的复合系统有效表面的步骤之后，第二部件的初始内径至少在有效表面的区域中基本保持不变。

本发明的一个基本思想是至少部分利用在通常直接彼此接触的有效表面的区域中提供的形状锁合，实现振动型测量变送器的各个部件或元件的固定，例如在外部支架元件和/或逆振荡器中固定测量管。

已经发现这里特别具有优点的是部分利用摩擦配的连接且部分利用特别是位于摩擦锁合连接的区域中或在其中集成的形状锁合连接，实现各个部件的固定，也就是说，至少部分利用这种复合系统构造测量变送器，使得其部件混和形状锁合和摩擦锁合地彼此连接。另外，特别地，通过各个表面和/或部分轮廓或整个部件的部分塑性形变，特别是混和弹性塑性形变，以简单的方式非常精确地产生形状锁合，并且同时获得非常良好的承载能力。

本发明的进一步的优点是，在需要时，可以避免在测量变送器中固定测量管所需的焊接过程，因为已经通过形状锁合和摩擦锁合的混和得到了在复合系统的部件之间的非常稳定、高强度且持久的机械连接，特别是与复合系统的持续振动负载无关。相应的调查已经例如显示，在避免附加焊接连接的同时，通过摩擦锁合自身形成的所述类型的复合系统直接实现将拔出强度增加三倍。本发明的进一步的优点在于，可以应用在US-A 56 10 342或US-A 60 47 457中已经说明并且后来在实践中得以证实的固定方法，并且相应地，可以继续使用已经安装的按压和/或滚动装置。另外，通过利用前述按压或滚动装置，一方面可以仅仅通过继续使用对于制造现有复合系统被认为最优的机床和工具设置，以获得拔出强度以及长期耐受力的显著改进。另一方面，与现有的利用纯摩擦锁合连接形成的复合系统相比，尽管测量管被较高的夹钳力保持在支架元件中，也能非常简单地保证测量管自身几乎不受到任何形变，并且因而即使在安装之后，在整个测量管长度上也能保持几乎恒定的均匀截面。

作为特别是相对于部分或整体利用材料锁合形成的现有复合系统的进一步的优点，必须提到的是制造显著简化以及制造成本降低。另外，复合系统所需的对于所使用的部件的材料特性或机械强度的高质量不仅可以得到增加而且可以更可靠地再现。

附图说明

现在根据附图详细解释本发明及其优选实施例，附图中：

图1部分以截面显示了特别是作为科里奥利质量流量变送器构成的振动型测量变送器的纵视图，其具有至少两个组合为复合系统的部件；

图2以部分切割的视图透视地显示了适用于根据图1的测量变送器且具有至少第一和第二部件的复合系统；

图3是放大图，显示了在组装两个部件之前，图2的第一和第二部件的具有用于形状锁合的部分轮廓的部分的纵截面；

图4～6是放大图，显示了在组装两个部件之后，图2的第一和第二部件的形成形状锁合的部分的不同实施例的纵截面；

图7以纵视图显示了在组装两个部件之后，图2的第一和第二部件的形成形状锁合的部分；

图8以透视图显示了用作图2的复合系统的第一部件的环形垫圈状金属体，其在仅仅部分显示的振动型测量变送器的圆柱状测量管上，后者用作图2的复合系统的第二部件；和

图9以透视图显示了图2的复合系统的相应制造方法的方法步骤，用于将第二部件固定在第一部件中。

具体实施方式

图1显示了特别是双金属复合系统的实施例，其由第一部件1和第二部件2形成，其中第二部件至少部分沿复合系统的虚拟纵轴L贯穿第一部件延伸。正如可以从图1中看到的，第二部件2在这里具有至少部分弯曲的特别是构成为柱面的外表面，其这样平齐地接触第一部件1的内表面，使得第一部件至少分段地至少部分包围第二部件，从而创建复合系统的第一和第二有效表面1B、2B。为了增加复合系统的疲劳强度，特别是为了增加其第二部件2从第一部件1的拨出强度，由两个部件的特别是直接接触的表面形成的复合系统有效表面1B、2B这样形成，使得两个部件1、2在这些特别是构成为封闭圆周表面的有效表面的区域中具有部分轮廓TK，其通过形成至少部分同样在纵轴L方向作用的形状锁合而至少部分彼此接合。

在本发明的一个实施例中，复合系统的至少一个部件还在有效表面的区域中具有持久的塑性形变，这些塑性形变从形成相应有效表面的相关表面延伸进入材料，优选渗透深度为至少0.05mm，特别是大于0.1mm.为此，在本发明的方法的一个实施例中，部分轮廓TK形成在形成复合系统第一有效表面1B的第一部件1的表面中以及形成复合系统第二有效表面2B的第二部件2的表面中，并且正如在图3～6或图7中显示的，部分轮廓TK在两个部件的组装之后至少部分彼此配合以形成形状锁合.作为补充或者替代，在本发明的进一步的实施例中，这样构成并形成两个部件以及它们的相互接触的表面，使得如图2示意性示出的，两个部件1、2部分通过形成至少部分在纵轴L方向上作用的摩擦锁合而彼此紧密地机械连接.优选地，进一步这样形成部件1、2的表面，使得由此产生的摩擦锁合还作用于第二部件2外表面的圆周方向上.这在本发明的复合系统的这个实施例中是这样实现的，即，通过向由两个部件1、2彼此接触的表面形成的有效表面1B、2B上作用夹钳力，特别是径向于纵轴L的法向力F，使得复合系统的两个部件中的至少一个至少部分持久地弹性形变.根据本发明的一个实施例，这些法向力至少部分这样产生，即，两个部件1、2中的至少一个被混合弹性塑性形变，也就是既具有塑性形变区域，其已经被通过相关部件的拉伸或压缩而引入该部件中，并且还具有由此得到的弹性形变区域.于是，复合系统的两个部件1、2形成至少部分特别是在纵轴L方向上和/或在第二部件2外表面圆周方向上的压配合.用于部件1、2的材料可以例如是基本上彼此相等或至少相似的材料.然后，本发明的复合系统还可以容易地持久可靠地接合这种彼此在至少一个物理和/或化学特性上(例如热膨胀系数、弹性模量、表面硬度、受拉屈服强度和/或屈服强度、重结晶温度、熔化温度等)明显不同的部件.例如，第一部件1的材料可以具有比第二部件2的材料的弹性模量更大的弹性模量，和/或比第二部件2的材料的热膨胀系数更大的热膨胀系数，和/或比第二部件2的材料的表面硬度更大的表面硬度，和/或比第二部件2的材料的屈服强度或受拉屈服强度更大的屈服强度或受拉屈服强度，等等，反之亦然.

由于特别是在中频或高频交变力的作用下，其持久的非常高的机械强度，所以本发明的复合系统很好地适用于振动型测量变送器。图1显示的实施例是这样的复合系统，其由以纵截面示出的振动型测量变送器，例如科里奥利质量流量测量变送器的各个元件形成。在使用中，这种变送器被插入由待测流体流经的管道(未显示)中并在启动之前与其流体密闭地连接。图1中仅显示了解释本发明所需的这种测量变送器的关键特征；没有显示其余完成测量变送器功能所必需的元件，以将注意力集中于本发明的关键所在。特别地，因为构造、功能和应用领域是现有技术，所以这是可能的；上面已经提到的现有技术的文献全部合并于此，作为有关这些省略的结构的参考。

在图1中示例显示的复合系统的情况中，第一部件1实施为其中具有孔1A的第一端件，其容纳这里仅部分显示的测量变送器测量管的入口侧的直的基本圆柱状第一管段，从而该管段用作复合系统的第二部件2。在所示实施例的情况中，用作复合系统第一有效表面1B的第一部件1的内表面由完全延伸贯穿第一端件的孔1A的内壁形成，而用作复合系统第二有效表面2B的第二部件2的外表面由测量管的外壁形成。正如从图2还可观察到的，测量管的第二管段被插入测量变送器的第二端件的孔3A中，该端件特别是基本与第一端件形状等同。在本发明的实施例中，第二管段和第二端件以与第一管段和第二端件11相同的方式连接在一起。第一端件和第二端件(实际上用作复合系统的第三部件3)还进一步利用至少一个横向设置的例如安装或焊接的支承盘或基本柱状的支持管4完成，以形成可振荡地夹钳至少一条测量管的支架元件。

这里显示的实施例中，作为测量管构成的第二部件2插入由待测流体，例如液体或气体流经的管道，并且可导通流体地与其相连，使得待测流体能够在相应测量变送器工作时流经测量管。为此，提供相应的法兰11、12，它们经由相应的较短管件与相应的端件连接，这里显示的单一测量管的入口端2⁺和出口端2^#通入该端件。代替通过法兰，测量变送器还可以利用其它常见的固定装置连接至管道，例如利用所谓的

连接件或利用螺旋连接.

为了产生对应于物理测量变量，例如流体的质量流量、密度和/或粘度，并从而描述该流体的反作用力，例如与质量流量相关的科里奥利力或者与粘度相关的摩擦力等，令由作用的电机振荡激励器驱动的测量管在工作中至少间歇振动，两个管段至少部分经历在虚拟连接两管段且与复合系统的上述纵轴基本一致的振荡轴的方向上的轴向振荡的拉伸力。于是，振动的测量管在工作中至少虚拟地执行拔出运动，该运动可能持久地降低拔出强度。振荡激励器16可以是为此在这种振动型测量变送器的现有技术中记载的多种振荡激励器中的一种，特别是用作科里奥利质量流量测量变送器的振荡激励器。利用振荡激励器16，激励测量管13在工作期间执行弯曲振荡，其振荡频率通常等于其中传导流体的测量管的瞬时机械谐振频率。

为了记录测量管的振动并产生对应于它们的振动信号，合适的(这里未显示的)振荡传感器可以以本领域熟知的方式放置在测量管附近。例如，图1显示分别提供第一和第二传感器17、18用于测量管在入口侧和出口侧的运动；这些传感器以在其中点与入口端件或出口端件之间的距离大致相等的方式设置。在图1显示的实施例中，大致环形或垫圈状的金属体在各个传感器的位置位于测量管上。这些金属体与传感器17、18相互作用并且在图8中以放大的透视侧视图得以显示。为此，传感器17、18可以是现有技术中记载的用于这种振动型测量变送器，特别是科里奥利质量流量变送器的多种传感器类型中的任一种，传感器诸如是电动或光学工作的距离、速度或加速度传感器。

在此还要提到的是，代替在实施例中作为端件并且在特别是摩擦锁合地彼此连接的有效表面的区域中套筒状构成的第一部件1，可以使用管状或(如图1所示)环状的或垫圈状构成的金属体作为第一部件1。除了这里对于第一部件1显示的具有基本环状外轮廓的实施例之外，还可以使用具有非圆形外轮廓的部件，例如六角螺母、方形盘或在US-A60 47 457中显示的侧向凸起等等。为此，在本发明的一个实施例中，第一部件1为金属体，其具有与作为测量管构成的第二部件2的外圆周表面2A匹配的孔并具有相应的内圆周表面，并且其在测量管的外圆周表面2A上通过形成复合系统而被相应地固定。正如已经提到的，图1中作为环状或垫圈状金属体构成的部件1可以用作对于已经提到的振荡传感器或振荡激励器的支架，或者正如在WO-A 03/027616中建议的，用作在压力波动情况中稳定测量管横截面的加固元件。

正如可以从以上解释容易地认识到的，本发明涉及将复合系统的拔出强度以及疲劳强度最大化。对于所述的情况，复合系统的部件1、2、3是振动型测量变送器的部件，除了将复合系统的拔出强度最大化之外，还特别考虑增加振动强度，并且因而增加测量管的最大可能或允许摆动循环次数。相应地，对于这种情况，部分轮廓TK被尽可能这样设置及形成，使得在振动的测量管在工作期间经历拉伸时，形状锁合至少抵消测量管可能的或至少虚拟存在的拔出运动。具有优点的，部分轮廓TK还尽可能这样设置及形成，使得在振动的测量管被允许在工作期间放松时，形状锁合还抵消可能的或至少虚拟存在的测量管拔出运动。

为了制造复合系统，如图3中示意性示出的，第一部件1(例如上述端件)与第二部件2(例如测量管)以这样的方式组装，使得第二部件2至少部分在复合系统纵轴L的方向上延伸贯穿在第一部件1中形成的孔1A.随后，如图4示意性示出的，通过允许形变力F以这样的方式作用于两个部件1、2中的至少一个，使得两个部件1、2中的至少一个至少部分弹性地特别是混合弹性塑性地(即，部分塑性且部分弹性)形变，形成将两个部件1、2彼此接合的复合系统有效表面1B、2B.在本发明的方法的一个实施例中，为此这样形成第一部件1的内表面和第二部件2的外表面并且这样构成作用于两个部件1、2的形变力F，使得由特别是封闭圆周表面形式的第一部件1内表面形成的复合系统第一有效表面1B以及由特别是封闭圆周表面形式的第二部件2外表面形成的复合系统第二有效表面2B通过形成至少部分在纵轴L方向上作用的摩擦锁合以及同样至少部分在纵轴方向上作用的形状锁合，而至少分段地即使在制造过程完成之后也彼此持久接触.这在本发明的方法的实施例中是这样实现的，即，将两个部件1、2中的至少一个至少部分塑性形变，使得在其中内建持久的机械应力并因而至少在这个部件中，特别是也可以在两个部件1、2中产生持久的弹性形变；关于这一点，特别参见开始提到的US-A 56 10 342、US-A 60 47 457或US-B 65 19 828。为此，在本发明的进一步发展中，部件1、2中的至少一个由易延展的，即可塑性形变的材料制成。例如，复合系统的部件1、2的材料可以是金属，例如高度不锈钢、钢、钛、钽、锆或它们的相应合金。

为了在复合系统纵轴L的方向上获得尽可能高的轴向拔出强度，形成形状锁合的部分轮廓TK的至少两个互相接合的侧面在本发明的实施例中彼此重叠，使得形状锁合的承载深度为至少0.05mm，特别是大于0.1mm；关于这一点，参见图7。形成形状锁合的部分轮廓TK可以例如通过加工两个部件至少之一的表面而预先创建，特别是例如通过切削环形或螺旋形围绕纵轴L分布的凹槽、沟槽或刻槽而形成，或者还可以通过形成有效表面的至少一个表面的塑性形变，例如通过滚动和/或按压而实现。

在本发明的另一实施例中，形成形状锁合的部分轮廓TK的彼此接合的侧面至少部分相对于纵轴方向倾斜，使得形状锁合具有小于30°，特别是小于10°的倾角。根据通常对于螺纹尺寸的参数，“倾角”表示在位于各个侧面的切线上相对于垂直于纵轴L的参考轴测得的角度。

为此，在本发明的另一实施例中，形成形状锁合的部分轮廓TK的至少一个侧面至少部分通过至少一条螺纹形成，该螺纹位于第一或第二部件的至少一个形成复合系统有效表面1B、2B的表面中。例如，形成形状锁合的部分轮廓TK的至少一个侧面可以至少部分通过位于第一部件1的孔1A中的至少一条内螺纹或至少部分通过位于第二部件2的外围上的至少一条外螺纹而形成。

然而，在本发明这个实施例的进一步发展中，形成形状锁合的部分轮廓TK的至少一个第一侧面至少部分通过至少一条位于第一部件1的孔1A中的内螺纹形成，并且形成形状锁合的部分轮廓TK的至少一个第二侧面，特别是与第一侧面接合的第二侧面，至少部分通过至少一条位于第二部件2外围上的外螺纹形成。为此，在本发明的方法的进一步发展中，在将第一部件1与第二部件2组装的步骤之前，至少部分通过在至少一个部件表面中形成至少一条基本环形或螺旋形在表面圆周方向中延伸的凹槽或沟槽，而形成部分轮廓TK。在本发明的这个进一步发展的实施例中，在将第一部件1与第二部件2组装的步骤之前，相应地至少部分通过切削或滚动而将至少一条螺纹就位于形成复合系统有效表面1B、2B的至少一个表面中，而形成部分轮廓TK。

在本发明的另一实施例中，外螺纹和内螺纹这样就位，使得第一和第二部件可利用两条螺纹旋接在一起.以这种方式，第一部件1与第二部件2的组装可以简单地进行，其中第二部件2相应地旋入第一部件1，从而两个部件彼此自动定向并且相对于复合系统的纵轴也自动定向.为此，在本发明的这个实施例的进一步发展中，位于第一部件1中的内螺纹的螺距约等于位于第二部件2上的外螺纹的螺距.在本发明的这个实施例的另一发展中，位于第一部件中的内螺纹的螺距与位于第二部件中的外螺纹的螺距不同.在本发明的这个进一步发展的另一实施例中，位于第一部件中的内螺纹的螺纹啮合角与位于第二部件上的外螺纹的螺纹啮合角不同.例如，在两条螺纹之一的情况中，它可以是尖锐螺纹，而另一螺纹是平坦螺纹.或者，内外螺纹可以这样实现，使得如图5所示，位于第一部件中的内螺纹的螺纹啮合角可以约等于位于第二部件上的外螺纹的螺纹啮合角.如图6所示，在本发明的另一实施例中，部分轮廓TK，例如至少一条螺纹的形成部分轮廓TK的侧面至少部分具有塑性形变，从而在两个部件之间提供了某种轴向以及径向间隙，特别是可以适应两个部件由于复合系统内的温度波动而出现的与材料相关的不同热膨胀.

这里应当注意，作为螺纹的代替或补充，用于形状锁合的部分轮廓还可以至少部分通过在形成有效表面的表面中起作用的凹槽、沟槽或刻槽而形成。这些凹槽、沟槽或刻槽可以在复合系统纵轴方向上沿各个有效表面的外围线例如作为封闭环形槽而完全分布或者作为开放的环形槽而至少部分分布。另外，代替图3、4、5或6中略微变细的截面，部分轮廓还可以具有其它合适的截面形状，例如三角形横截面。

在本发明的方法的另一实施例中，部分轮廓部分通过在两个部件1、2的组装以及相关联形成复合系统有效表面期间，至少一个部件的至少部分塑性形变而形成。这可以以简单的方式实现，即，首先在组装部件1、2之前以上述方式合适地将上述内螺纹或上述外螺纹就位，并且在组装部件期间将螺纹侧面压入互补的部件1或2的相应表面。在本发明的这个实施例的进一步发展中，部分轮廓这样形成，即，从形成相应有效表面的相关表面开始，令部件1、2中的至少一个塑性形变，其中延伸进入至少一个部件的材料的渗透深度至少为0.05mm，特别是大于0.1mm。

在本发明的进一步发展中，为了进一步增加在纵轴方向上第二部件从第一部件的拔出强度和/或为了提高复合系统的流体密封性，在第一部件的内表面和第二部件的外表面之间设置薄中间层，其由特别是可形变的和/或粘合作用的填充材料Z制成。对于填充材料要以液体和/或膏体状态涂覆在表面上或分布在表面上的情况，填充材料Z例如掺杂合适的软化剂和/或通过加热而适当液化。在这个进一步发展的具有优点的实施例中，填充材料这样构成，使得将第一和第二部件彼此接合的复合系统的有效表面1B、2B至少部分利用第一和第二部件1、2之间设置的填充材料Z得到材料锁合。填充材料可以例如是合成材料，例如环氧树脂、含氟塑料、人造橡胶等，和/或特别是粘合于金属的粘合剂。另外，特别适于涂覆的织物和/或纸或纤维可以用作填充材料。在本发明的这个进一步发展的另一实施例中，焊料，特别是硬焊料可以用作填充材料，其例如为特别是施加于形成有效表面的至少一个表面上的可扩展的焊膏，特别是在低于用于部件1、2的材料中的至少一个的重结晶温度时熔化。例如，为此还可以使用这样的焊料，其至少部分由无定形金属构成并且例如是在两个部件1、2组装之前或同时平铺在形成有效表面的至少一个表面之上的焊料箔。

在本发明的另一进一步发展中，摩擦锁合至少部分通过在低于材料重结晶温度的工作温度下，特别是在低于第一部件的材料的重结晶温度以及低于第二部件的材料的重结晶温度下，两个部件中的至少一个的塑性形变，特别是混合弹性塑性形变而形成.其中重结晶温度可以在最广的意义上表示部件的材料中积累的机械应力基本被金属颗粒的新排列再次抹销的温度.换言之，本发明的这个实施例允许至少部分通过两个部件中的至少一个的冷成型而形成创建形状锁合的部分轮廓.例如，形变可以在小于350℃的工作温度进行.然而，特别是当使用在部件之间的填充材料Z时，至少一个部件的形变在至少暂时大于15℃的温度范围中，特别是在室温或更高的工作温度中进行是具有优点的.在本发明的这个上述进一步发展的优选实施例中，形成形状锁合的部分轮廓TK至少部分通过两个部件中的至少一个的至少部分塑性特别是混合弹性塑性形变而产生.这可以例如在两个部件1、2的组装期间进行，并且如果需要，还可以在低于材料重结晶温度的工作温度进行.例如，部分轮廓的一部分可以在组装两个部件之前位于至少一个以后形成有效表面的表面中，这例如通过在第一部件中形成上述内螺纹或在第二部件中形成上述外螺纹而实现，并且在形变期间允许以这样的方式作用于其它互补表面，使得通过将之前已经形成的部分轮廓压入互补表面而形成部分轮廓的其余互补部分.对于上述第一部件的材料的表面硬度与第二部件的材料的表面硬度不同的情况，较早形成的部分轮廓应当位于材料具有较大表面硬度的部件中，以使得能够获得具有最大可能承载深度的形状锁合.

至少一个部件的持久形变，特别是冷成型以及于此相关的形成复合系统有效表面1B、2B所需的形变力F可以例如像在中US-A 56 10342或WO-A 03/048693建议的那样，至少部分利用滚动工具6产生，如图9所示，该滚动工具位于在第二部件2内部形成并且被其外壁包围的内腔2’中并被从内部压向外壁。在插入方向的前端，滚动工具6承载壳体61，其具有在其环形外围表面上分布且插入相应开口中的滚子62。滚子62在滚动工具6旋转期间运动所沿的中点圆的半径可以利用在插入方向上可移动的支柱63调节。通过相对于滚动工具6在部件2内腔中首先遵循的半径，增加这个中点圆半径，滚动工具可以分段地被压向第二部件2的内壁。于是，管段以这种方式特别是无需供热地被利用第一部件1中的孔1A的内壁压缩。通过这样，发生第二部件2的材料的轻微流动，并且以这种方式，在这些位置，特别是在部分轮廓TK的区域中，在部件1、2之间获得非常牢固的机械连接。在这种情况中，利用滚动工具6产生的挤压以及部分轮廓的形状和大小彼此匹配，使得在部分轮廓TK的区域中或者在为有效表面1B、2B总体提供的区域中，令足够多的第二部件2的材料流动。由于上述作为管段构成的第二部件2的弹性形变，出现部分其壁厚的少量变薄，并且，相应地，一方面，由于略微变长而存在第二部件纵轴上的机械压缩应力，并且另一方面在径向上在第一部件1内部产生机械压缩应力；这在下面称作“径向应力”。径向应力可以归因于，在挤压期间，尽管第二部件部分塑性形变，而相反，第一部件1因为其厚度比第二部件2的壁厚大很多而基本仅弹性形变，从而在挤压之后，第一部件1将指向第二部件2内腔并作为径向力构成的法向力施加至有效表面。

作为替代或补充，至少一个部件的持久形变所需的形变力可以至少部分例如US-A 60 47 547中所述这样产生，即，通过至少部分包围部件的按压工具从外部机械压缩第一部件，使得该部件至少部分塑性形变.在这种情况中，足以固定部件的基本径向向内作用的压力是利用按压工具在第一部件的至少一部分圆周表面上通过按压工具的两个或多个平齐位于圆周表面上的面颊施加的.在固定状态中，如图8所示，第一部件1的圆周表面可以在由按压工具的面颊的接触面显示为凹陷表面1D，该凹陷表面比圆周表面的相邻部分1C略深，在1C没有施加压力.这表明，塑性形变已经发生在圆周表面的区域中.在这种情况中，形成这些塑性形变，使得它们反过来至少部分尽可能持久弹性形变第一和第二部件，并且因而永久地产生在径向向内的方向上以足够用于固定的作为法向力F作用于有效表面1B、2B的夹钳力F.

对于上述第二部件用作测量管并且为此形成为至少分段直的圆柱形管的情况，优选地，仅有这样的压力施加于第一部件，使得作为管构成的第二部件的内腔在固定位置基本没有变窄。相应地，在本发明的优选实施例中这样构成形变力，使得至少在有效表面的区域中，第二部件基本上没有经历横截面变细和/或变窄，并且在形成将第一和第二部件彼此接合的复合系统有效表面的步骤之后，第二部件的初始内径至少在有效表面的区域中保持基本连续且基本不变。为此，可以保证，例如作为测量管构成的第二部件2尽管被利用较高的夹钳力保持在作为支架元件构成的第一部件1中，也自身几乎不经历任何形变，并且因而，在安装之后，在整个测量管长度上具有大体恒定且均匀的横截面。

作为前述按压方法或前述滚动方法的替代或者补充，形变所需的形变力还可以至少部分例如水力地产生，其中合适的流体，特别是诸如油或水这样的液体或者液气混合物被引入在第二部件内部形成的内腔，即例如测量管的内腔，并且这个引入第二部件内腔的流体被加载增加流体静压的力。另外，至少一个部件形变所需的并且用于形成复合系统有效表面的形变力也可以如US-B 65 98 281或US-B 65 19 828所述，至少部分通过加热第一部件1并且随后将其热膨胀和/或通过冷却第二部件2并随后将其热收缩，以及通过在组装之后将两个部件带入基本相同的温度，而产生。

正如从以上解释总体可以容易地看出的，本发明的优点特别在于复合系统或其制造方法特别适用于由不同材料制成的部件的应用，于是，所使用的材料在至少一个物理和/或化学特性方面显著不同，例如在它们的热膨胀系数、弹性模量、表面硬度、受拉屈服强度和/或屈服强度、重结晶温度、熔化温度等等方面。对于用于本发明的复合系统的部件的材料是金属的情况，它们可以在材料方面这样彼此不同，使得它们在制造工艺方面没有或者仅需要很少的努力，便可彼此焊接。相应地，在本发明的另一实施例中，第一部件是钢或高度钢或不锈钢，而第二部件的材料是钛、钽、锆或至少一种上述高耐腐蚀金属的金属合金。例如，用于部件1、2的材料可以是彼此不同的钢类型。本发明进一步的优点是，例如从图2中可以看到的，复合系统特别适用于接合较大的且相对刚性的部件，诸如端件1，与相对容易形变且相对薄壁的部件，诸如测量管。另外，即使在多次振荡负载之后，本发明的复合系统的拔出强度也可以在原始存在的相对高的初始拔出强度的50％以上，并且因而可以甚至在长期操作中维持高于所述类型的测量变送器所需的最小强度之上。

利用本发明的指示以及开始提到的现有技术的背景，特别是US-A56 10 342、US-A 60 47 457、US-A 61 68 069、US-B 65 19 828、US-B 6598 281或WO-A 03/048693，本领域技术人员很容易确定对于特定应用的部件的合适的材料，以及关于复合系统的部件的实际尺寸或者关于用于制造的工具和机器的调节的最优参数。同样，本领域技术人员还可以关于复合系统耐用性的特殊需求而容易地改变本发明的方法并且关于其制造过程进行优化。

Claims (36)

1.用于测量管道中流动的介质的测量仪表的振动型测量变送器，该测量变送器包括至少一个复合系统，该复合系统包括：

第一部件(1)；和

第二部件(2)，其至少部分沿复合系统的虚拟纵轴(L)贯穿第一部件(1)延伸，该第二部件以至少部分弯曲的外表面平齐地接触第一部件的内表面，使得第一部件至少分段地至少部分围绕第二部件；

其中，由两个部件的相互接触的表面形成的复合系统有效表面(1B，2B)这样成形，使得两个部件(1、2)在这些有效表面(1B、2B)的区域中具有部分轮廓(TK)，该部分轮廓(TK)至少部分互锁以形成至少部分同样在纵轴(1)的方向上作用的形状锁合；并且

其中，第二部件(2)以其外表面平齐地接触第一部件(1)的内表面，使得两个部件(1，2)也通过形成至少部分在纵轴(L)方向上作用的摩擦锁合而至少部分机械紧密地彼此相连。

2.根据权利要求1所述的测量变送器，其中摩擦锁合通过在低于材料重结晶温度的工作温度下两个部件中的至少一个的至少部分弹性形变而形成，并且/或者其中至少一个部件至少部分经历持久的弹性形变。

3.用于测量管道中流动的介质的测量仪表的振动型测量变送器，该测量变送器包括至少一个复合系统，该复合系统包括：

第一部件(1)；和

第二部件(2)，其至少部分沿复合系统的虚拟纵轴(L)贯穿第一部件(1)延伸，该第二部件以至少部分弯曲的外表面平齐地接触第一部件(1)的内表面，使得第一部件(1)至少分段地至少部分围绕第二部件(2)；

其中，由两个部件(1、2)的相互接触的表面形成的复合系统有效表面(1B，2B)这样成形，使得两个部件(1、2)在这些有效表面(1B、2B)的区域中具有部分轮廓(TK)，该部分轮廓(TK)至少部分互锁以形成至少部分同样在纵轴(1)的方向上作用的形状锁合；并且

其中，部件(1、2)中的至少一个至少部分经历持久的弹性形变。

4.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中第二部件为至少分段为直的圆柱管，并且其中至少在有效表面的区域中，用作第二部件的管状半成品的内径持续等于用作第二部件的管的初始开始内径，从而第二部件至少在有效表面的区域中基本上不具有截面变细和/或变窄；并且/或者

其中，第一部件的内表面通过至少在第一部件的部分区域中延伸的孔的内壁形成；并且/或者

其中，第二部件的外表面通过第二部件的外壁形成。

5.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中夹钳力这样作用在由两个部件的相互接触的表面形成的复合系统的有效表面上，使得复合系统的两个部件中的至少一个至少部分持久地弹性形变；并且/或者

其中，部分轮廓至少部分塑性形变；并且/或者

其中，形成形状锁合的部分轮廓至少部分由两个部件中至少一个的至少部分塑性形变而在两个部件组装时和/或在低于材料重结晶温度的工作温度下形成。

6.根据权利要求5所述的测量变送器，其中形成形状锁合的部分轮廓至少部分由两个部件中的至少一个的冷成型而形成.

7.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中两个部件至少部分形成在纵轴方向上和/或在第二部件外表面的圆周方向上作用的按压接合；并且/或者

其中，部分轮廓的至少两个彼此接合的侧面彼此充分重叠，使得形状锁合具有大于0.1mm的承载深度；并且/或者

其中，至少一个部件的塑性形变从形成相应有效表面的相关表面延伸，渗透深度大于0.1mm；并且/或者

其中，形成形状锁合的部分轮廓的彼此接合的侧面相对于纵轴方向倾斜，使得形状锁合具有小于30°的倾角；并且/或者

其中，形成形状锁合的部分轮廓至少部分通过加工两个部件中至少一个的表面而形成。

8.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中形成形状锁合的部分轮廓的至少一个侧面至少部分通过至少一条螺纹形成，该螺纹位于形成复合系统有效表面的第一或第二部件的表面的至少之一中。

9.根据权利要求8所述的测量变送器，其中形成形状锁合的部分轮廓的至少一个侧面至少部分通过至少一条位于第一部件的孔中的内螺纹形成；或者

其中，形成形状锁合的部分轮廓的至少一个侧面至少部分通过至少一条位于第二部件外围上的外螺纹形成。

10.根据权利要求8或9所述的测量变送器，

其中，形成形状锁合的部分轮廓的至少一个第一侧面至少部分通过至少一条位于第一部件的孔中的内螺纹形成，并且形成形状锁合的部分轮廓的至少一个第二侧面至少部分通过至少一条位于第二部件外围上的外螺纹形成；并且/或者

其中，至少一条螺纹的形成部分轮廓的侧面至少部分塑性形变；并且/或者

其中，位于第一部件中的内螺纹的螺距大约等于位于第二部件中的外螺纹的螺距；并且/或者

其中，位于第一部件中的内螺纹的螺距不同于位于第二部件中的外螺纹的螺距；并且/或者

其中，位于第一部件中的内螺纹的螺纹啮合角大约等于位于第二部件中的外螺纹的螺纹啮合角；并且/或者

其中，位于第一部件中的内螺纹的螺纹啮合角不同于位于第二部件中的外螺纹的螺纹啮合角。

11.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中为了增加抗张强度并且/或者增加对于在纵轴方向上从第一部件拉出第二部件的拔出强度，在第一部件的内表面和第二部件的外表面之间设置由填充材料制成的薄中间层。

12.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中还包括第三部件，第二部件至少部分延伸贯穿第三部件；

其中第二部件这样同样平齐地接触第三部件的内表面，使得第一部件至少分段地至少部分围绕第二部件；并且

其中由第二和第三部件的相互接触的表面形成的复合系统的有效表面同样这样成形，使得第二和第三部件在这些有效表面的区域中具有部分轮廓，这些部分轮廓至少部分互锁以形成至少部分同样在纵轴方向上作用的形状锁合.

13.根据权利要求12所述的测量变送器，其中第二部件平齐地接触第三部件的内表面，使得第二和第三部件也部分通过形成至少部分在纵轴方向上作用、且通过两个部件中至少一个的冷成型而获得的摩擦锁合，而彼此机械牢固连接。

14.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中一个部件由第一材料制成，并且至少一个另一部件由第二材料制成，其中第一材料与第二材料在至少一个物理和/或化学特性上不同；并且/或者

其中，至少一个部件由易延展材料制成；并且/或者

其中，至少第一部件和第二部件各自由金属制成；并且/或者

其中，至少一个部件环状、套筒状或管状构成。

15.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中第二部件为用于引导待测介质的测量管，其至少间歇地执行围绕在复合系统纵轴方向上延伸或者与复合系统纵轴一致的振荡轴的弯曲振荡。

16.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中第二部件为用于引导待测介质的测量管，其在测量变送器工作期间振动。

17.根据权利要求16所述的测量变送器，其中第一部件是测量变送器的支架元件的固定在测量管一个末端上的盘状或漏斗状的端件。

18.根据权利要求17所述的测量变送器，其中支架元件是测量变送器的围绕测量管的变送器外壳；或者

其中，支架元件是测量变送器的围绕测量管的逆振荡器。

19.根据权利要求16所述的测量变送器，其中第一部件是测量管变送器的法兰，其固定在测量管的一个末端上并且用于将管道连接至测量管。

20.根据权利要求1或3所述的测量变送器，其中这样设置并成形部分轮廓，使得至少当振动的测量管在工作期间被拉紧时，形状锁合抵消可能存在的测量管拔出运动；并且/或者

其中，这样设置并成形部分轮廓，使得当振动的测量管在工作期间被允许放松时，形状锁合抵消可能存在的或者至少虚拟存在的测量管拔出运动。

21.用于制造根据前述任一权利要求所述的测量变送器的方法，该方法包括以下步骤：

将第一部件与第二部件组装，使得第二部件至少部分在复合系统纵轴方向上贯穿第一部件中形成的孔；以及

形成由第一和第二部件彼此结合的复合系统有效表面；

其中，为了形成复合系统的有效表面，令形变力作用于两个部件中的至少一个上，使得两个部件中至少一个至少部分弹性地形变；并且

其中，第一部件的内表面和第二部件的外表面还这样成形并且这样构成作用于两个部件的形变力，使得通过形成至少部分在纵轴方向上作用的形状锁合，而令由第一部件的内表面形成的复合系统的第一有效表面与由第二部件的外表面形成的复合系统的第二有效表面至少分段地彼此持久接触。

22.根据权利要求21所述的方法，其中这样成形第一部件的内表面和第二部件的外表面并且这样构成作用于两个部件的形变力，使得由第一部件的内表面形成的复合系统的第一有效表面以及由第二部件的外表面形成的复合系统的第二有效表面至少分段地通过形成同样至少部分在纵轴方向上作用的摩擦锁合而彼此持久接触；并且/或者

其中，形变力这样构成，使得两个部件中的至少一个至少部分塑性形变。

23.根据权利要求21或22所述的方法，其中在形成复合系统的第一有效表面的第一部件的表面中以及在形成复合系统的第二有效表面的第二部件的表面中分别形成部分轮廓，并且部分轮廓至少部分彼此配合以形成形状锁合。

24.根据权利要求23所述的方法，其中在将第一部件与第二部件组装的步骤之前，部分轮廓至少部分通过在部件的至少一个表面中形成在表面的圆周方向上基本环形或螺旋形延伸的凹槽或沟槽而形成。

25.根据权利要求24所述的方法，其中在将第一部件与第二部件组装的步骤之前，部分轮廓至少部分通过在形成复合系统有效表面的至少一个表面中产生至少一条螺纹而形成。

26.根据权利要求25所述的方法，其中在将第一部件与第二部件组装的步骤之前，形成形状锁合的部分轮廓的至少第一侧面至少部分通过位于第一部件的孔中的至少一条内螺纹而形成，并且形成形状锁合的部分轮廓的至少第二侧面至少部分通过位于第二部件外围上的至少一条外螺纹而形成。

27.根据权利要求26所述的方法，其中将第一部件与第二部件组装的步骤包括将第二部件旋入第一部件的步骤。

28.根据权利要求21或22所述的方法，其中为了形成复合系统的有效表面，用作部分轮廓的至少一条螺纹的侧面至少部分塑性形变；并且/或者

其中，部分轮廓至少部分通过至少一个部件的至少部分塑性形变而形成。

29.根据权利要求28所述的方法，其中部分轮廓至少部分通过从形成相关有效表面的相关表面开始塑性形变至少一个部件而形成，其中塑性形变延伸入至少一个部件的材料的渗透深度至少为0.05mm。

30.根据权利要求21或22所述的方法，其中用于形成复合系统有效表面的形变力至少部分利用滚动工具形成，该滚动工具位于在第二部件内部形成且被其外壁包围的内腔中并且被从内部压向外壁；并且/或者

其中，用于形成复合系统有效表面的形变力至少部分利用按压工具形成，该按压工具至少部分抓握第一部件并且从外部压缩第一部件。

31.根据权利要求21或22所述的方法，其中还包括将流体引入在第二部件内部形成的内腔中的步骤。

32.根据权利要求31所述的方法，其中用于形成复合系统有效表面的形变力至少部分通过向引入第二部件内腔的流体加载增加流体静压的力而产生。

33.根据权利要求21或22所述的方法，其中用于形成复合系统有效表面的形变力至少部分通过加热第一部件并从而将其热张紧和/或冷却第二部件并从而令其热收缩并且通过令两个部件在组装之后达到基本相等的温度而产生。

34.根据权利要求21或22所述的方法，其中还包括将填充材料涂覆在形成复合系统的有效表面的至少一个表面上的步骤.

35.根据权利要求34所述的方法，其中复合系统的将第一和第二部件彼此接合的有效表面至少部分利用在第一和第二部件之间设置的填充材料形成材料锁合。

36.根据权利要求21或22所述的方法，其中第二部件是至少分段直的圆柱管，并且这样构成形变力，使得第二部件至少在有效表面的区域中基本上没有经历截面变细和/或变窄，并且/或者其中，即使在形成了将第一和第二部件彼此接合的复合系统有效表面的步骤之后，第二部件的初始内径至少在有效表面的区域中基本保持不变。

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