CN101512300B - 用于测量管道中的介质的体积流量或质量流量的装置 - Google Patents

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Abstract

为了令流经磁感应流量计(1)的介质(11)处于参考电位，在测量管(2)的弯边的端部区域(18)或固定在测量管(2)上的测量管法兰(19)与连接至管道(17)的管道法兰(20)之间设置接地圆盘(23)。根据本发明，接地圆盘(23)由导电的基材(24)制成。至少在已安装的状态中接触介质(11)、弯边的端部区域(18)和管道法兰(20)的区域中，或者接触介质(11)、测量管法兰(19)以及管道法兰(20)的区域中，基材(24)具有导电且化学稳定的塑料涂层(25)。

Description

用于测量管道中的介质的体积流量或质量流量的装置
技术领域
本发明涉及一种用于测量管道中的介质的体积流量或质量流量的装置。该装置包括：测量管，介质沿测量管轴线的方向流经该测量管并且该测量管通过两个固定至管道的管道法兰而安装在管道中，其中测量管在它的两个端部区域弯边，或者其中测量管在其端部区域分别具有一个测量管法兰，其中在弯边的端部区域与管道法兰之间或者在测量管法兰与相应的管道法兰之间提供接地圆盘，介质通过该接地圆盘而处于参考电位；磁铁系统，其产生基本横向于测量管轴向贯穿测量管的磁场；至少一个与介质耦合的测量电极，其设置在基本垂直于磁场的测量管区域中；和控制/分析单元，其基于在至少一个测量电极中感生的测量电压，提供有关测量管中的介质的体积流量或质量流量的信息。
背景技术
磁感应流量计对于体积流量测量使用电磁感应原理：介质的垂直于磁场移动的载流子在同样基本垂直于介质流动方向设置的测量电极中感生测量电压。在测量电极中感生的测量电压与在测量管的横截面上介质的平均流速成正比；因此，测量电压与体积流量成正比。测量电压通常通过在具有最大磁场强度的区域中设置的测量电极对而被检测，该区域即是其中期望有最大测量电压的区域。测量电极自身与介质或者流电地或者电容地耦合。
磁感应流量计在管道中的固定在两侧通常通过两个法兰实现，其中一个法兰固定在管道上，另一法兰固定在流量计的测量管上。除了通过法兰将流量计固定在管道中之外，还已知将流量计构造为圆片并使用紧固机构将其夹钳在管道的两个法兰之间。
为了提高磁感应流量计的灵敏度，还必须令介质处于确定的参考电位，例如地电位。为此，通常一个接地圆盘位于测量管的每一端部区域和相应的管道法兰之间或者每一测量管法兰和相应的管道法兰之间。放置接地圆盘，使得它们接触流经管道及测量管的介质。通过合适的连接，接地圆盘处于地电位或其他参考电位。
当介质是腐蚀性介质时，必须采取特殊的措施。关于这一点，已知由化学惰性的合成材料或加入了导电颗粒的塑料而制造接地圆盘。申请人为此使用由含有碳颗粒的PTFE制成的接地圆盘。PTFE是化学惰性的，因而它具有优点。
在某些应用场合中，特别是当具有较大口径的流量计以相应较高的支承压力固定在管道中时，PTFE制成的接地圆盘的缺点明显。由于PTFE是较软的材料，在较小的支承压力已经存在PTFE失去形状稳定性并开始流动的危险。由于接地圆盘的表面改变，可能在流量计和管道之间的连接区域开始出现泄漏。由于塑料接地圆盘较软，所以还有由于在测量管和管道之间的连接位置的机械表面破损而发生泄漏的危险。
在对于上述问题的一种已知解决方案中，代替塑料接地圆盘，使用金属制成的接地圆盘。然而，如果待测量或监控的介质是腐蚀性介质，那么制造接地圆盘的金属必须是化学惰性金属。适用于此的金属例如是钽，其中钽具有已知的缺点，即，它相对较贵。如果由钽制成的接地圆盘应用于具有较大口径的范围中，那么磁感应流量计的制造成本将非常高。
在EP 1186867A1中描述了可广泛应用的接地圆盘的一种特定实施例。下面描述的本发明的接地圆盘既具有这种特定的形状，也能够具有任何其他形状。
发明内容
本发明的目的是在磁感应流量计中提供接地圆盘，其成本低廉且适用于腐蚀性介质。
这个目的通过以下特征实现：接地圆盘由导电的基材制成；并且至少在已安装状态中接触介质、弯边的端部区域和管道法兰的区域中，或者接触介质、测量管法兰及管道法兰的区域中，基材具有导电且化学稳定的塑料层。于是，本发明的接地圆盘既可用于磁感应流量计的法兰型式，也可用于磁感应流量计作为薄片的实施方式。
本发明的接地圆盘的优点一方面在于在较高压力负荷下它的形状稳定性，另一方面在于其较高的耐腐蚀性。
在本发明的接地圆盘的一个优选实施例中，接地圆盘的基材是钢或不锈钢。特别地，基材的厚度被定为使得接地圆盘依赖于在已安装状态中作用于其上的压力而抗弯。以这种方式，有效地防止了接地圆盘的形变，该形变有可能导致在流量计的安装位置发生泄漏。进一步，在本发明的一个具有优点的实施例中，导电的塑料涂层是由改良的PTFE构成的涂层。已经发现特别具有优点的是，将导电材料颗粒引入改良的PTFE中。这种颗粒优选是碳颗粒。
另外，还提出，塑料涂层的厚度是基材的厚度的一部分。在这种情况中，应当注意的是，基材的所有要被覆盖的表面区域都连续具有塑料层。层不可以薄到多孔渗水。然而，并不是任何厚度都适用，因为还是可能发生在压力负荷下形状不稳定的问题。另外，尽可能薄的保护层的优点还在于，表面涂层非常硬。由此，它能够很好地抵抗由刮擦造成的机械损坏。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明，附图中：
图1是本发明的磁感应流量计的一个实施例的示意图；
图1a是按照图1的切割面A-A得到的部分截面；
图2是本发明的接地圆盘的平面图；和
图2a是按照图2的切割面A-A得到的部分截面。
具体实施方式
图1是本发明的装置1的一个实施例的平面图。安装在管道17中的流量计1由传感器21和发送器22构成。在发送器22中设置了灵敏的电子元件，例如控制/分析单元8。
在流量计1的测量管2的两个端部区域18中各自固定了测量管法兰19。或者测量管法兰19被焊接在测量管2上；或者测量管法兰19是松套法兰，其被具有间隙地推上测量管2并在流量计1的已安装状态中通过测量管2的弯边的端部区域18而沿轴向固定在测量管2上。
两个管道法兰20安装在管道17的两个端部区域上，流量计1位于这两个端部区域之间。在测量管法兰19和管道法兰20之间提供本发明的接地圆盘23。除了接地功能之外，所示情况中的接地圆盘23还具有密封的功能。当然，密封功能也可以由附加的密封件实现。然而，图1没有显示这种方式。
图1a是按照图1的切割面A-A得到的横截面。介质11沿测量管轴线3的方向流经测量管2。介质11至少略微导电。测量管2自身由非导电材料制成，或者至少在其内表面内衬有非导电材料的衬里。
由在直径上对置的两个电磁铁6、7产生与介质11的流动方向S垂直的磁场B。在磁场B的影响下，位于介质11中的载流子根据极性而迁移至两个极性相对的测量电极4、5。在测量电极4、5上建立的测量电压Ui与介质11在测量管2的横截面上的平均流速成比例，即，该测量电压是测量管2中的介质11的体积流量的量度。
在两种所示情况中，测量电极4、5直接接触介质11；然而，正如上面已经提到的，耦合也可以电容地实现。
通过连接线12、13，测量电极4、5与控制/分析单元8相连。电磁铁6、7和控制/分析单元8之间的连接通过连接线14、15实现。控制/分析单元8通过连接线16与输入/输出单元9相连。存储单元10被分配给控制/分析单元8。
图2显示了本发明的接地圆盘23的平面图。图2a是按照图2的切割面A-A得到的横截面。在所示情况中，接地圆盘23与EP 1186867A1的接地圆盘形状相同。当然，接地圆盘23可以具有任何其他形状。重要的是，接地圆盘的中央凹口的内径基本等于管道17的内径。
从图2a所示的横截面可以非常明显地看到接地圆盘23的构造。接地圆盘23由导电基材24制成。在已安装的状态中接触介质11、弯边的端部区域18和管道法兰20的区域中，或者接触介质11、测量管法兰19以及管道法兰20的区域中，基材24具有导电且化学稳定的塑料涂层25。优选地，塑料涂层25是具有碳插入物的PTFE。可以利用所有已知的涂覆方法，将塑料涂层25以对于应用理想的厚度施加在基材24上。
附图标记
1.磁感应流量计
2.测量管
3.测量管轴线
4.测量电极
5.测量电极
6.电磁铁
7.电磁铁
8.控制/分析单元
9.输入/输出单元
10.存储单元
11.介质
12.连接线
13.连接线
14.连接线
15.连接线
16.连接线
17.管道
18.测量管端部区域
19.测量管法兰
20.管道法兰
21.传感器
22.发送器
23.接地圆盘
24.基材
25.塑料涂层

Claims (6)

1.用于测量管道(17)中的介质(11)的体积流量或质量流量的装置，其包括：测量管(2)，介质(11)沿测量管轴线(3)的方向流经该测量管并且该测量管通过两个固定在管道(17)上的管道法兰(20)而安装在管道(17)中，其中测量管(2)在它的两个端部区域(18)弯边，或者其中测量管(2)在其两个端部区域(18)分别具有一个测量管法兰(19)，其中在弯边的端部区域(18)与管道法兰(20)之间或者在测量管法兰(19)与管道法兰(20)之间提供接地圆盘(23)，介质(11)通过该接地圆盘而处于参考电位；磁铁系统(6，7)，其产生基本横向于测量管轴线(3)且贯穿测量管(2)的磁场(B)；至少一个与介质(11)耦合的测量电极(4，5)，其设置在基本垂直于磁场(B)的测量管(2)区域中；和控制/分析单元(8)，其基于在至少一个测量电极(4，5)中感生的测量电压(Ui)，提供关于测量管(2)中的介质(11)的体积流量或质量流量的信息，
其特征在于，
所述接地圆盘(23)由导电的基材(24)制成；以及
至少在已安装的状态中接触所述介质(11)、所述弯边的端部区域(18)和所述管道法兰(20)的区域中，或者接触所述介质(11)、所述测量管法兰(19)和所述管道法兰(20)的区域中，所述基材(24)具有导电且化学稳定的塑料涂层(25)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，接地圆盘(23)由钢或不锈钢制成。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，设定基材(24)的厚度，使得接地圆盘(23)依赖于在已安装状态中作用于其上的压力而基本抗扭。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，导电的塑料涂层(25)是由改良的PTFE构成的涂层。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，将导电材料颗粒插入改良的PTFE中。
6.根据权利要求1、4或5所述的装置，其中，塑料涂层(25)的厚度是基材(24)的厚度的一部分。
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