CN101561301A - 电磁流量计 - Google Patents

Abstract

一种电磁流量计，配备有包括被测流体流经的管体(50)的管体单元(14)、粘附到管体(50)的电极对(52a，52b)和在内部保持基板且设置为覆盖电极(52a，52b)的基板支持器(64a，64b)。另外，管体单元(14)通过第一开口(28)容纳在本体(12)内，该第一开口(28)开口于本体(12)的一侧。包括线圈(94a，94b)的螺线管单元(18)在通过第一和第二开口(28，30)插入本体(12)内部之后，被安装到管体单元(14)上。

Description

电磁流量计

技术领域

本发明涉及一种电磁流量计，该电磁流量计能够测量流经流路(flow passage)的流体的流量(flow rate)。

背景技术

迄今为止，已知一种电磁流量计，在该电磁流量计中，电流流经线圈以在流体流经的流路内形成磁场，其中，基于根据流经流路的流体的电导率产生的电动势来计算流体的流量。例如，在日本特开平第05-072008号公报中公开的这种电磁流量计由引导流体的测量管、内部配备有电极对且安装在测量管的外侧的柔性体以及通过铁芯与测量管分离且隔开的励磁线圈构成。另外，由将励磁线圈产生的磁场形成为与测量管垂直，以致在流体中产生的电动势被电极对引出后被转化为控制器中的流体流量。

但是，在根据这种传统技术的电磁流量计中，其结构复杂且装配缺乏简易性。因此，设备本身规模较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本的电磁流量计，在该电磁流量计中，流量计的尺寸和规模最小化的同时能够改进流量计装配的简易性。

根据本发明的电磁流量计包括：本体；测量管，该测量管收容在本体的内部，且具有被测流体所流经的流路；电极对，该电极对以面对关系设置在测量管的外圆周侧，用于检测被测流体流动所产生的电动势；和螺线管单元，该螺线管单元相对电极横向地设置在测量管的外圆周侧，并且具有线圈，所述线圈通过供电而被激励并且在测量管内产生磁场，其中，相对于本体可拆卸地设置测量管或包括安装在测量管上的电极的管体单元。

通过下面的说明，并结合以示意性实例的方式显示本发明的优选实施例的附图时，本发明的上述和其他的目的、特点和优点变得更加清楚。

附图说明

图1是根据本发明的实施例的电磁流量计的外部立体图；

图2是图1所示的电磁流量计的平面图；

图3是图1的电磁流量计的分解立体图；

图4是图1的电磁流量计的垂直剖视图；

图5是图1的电磁流量计的横向剖视图；

图6是沿图1的线VI-VI的剖视图；

图7是构成图1的电磁流量计的管体单元的分解立体图；和

图8是显示图7所示的管体单元、O形环和接头配件从本体拆卸下的状态的分解立体图。

具体实施方式

在图1中，附图标记10表示根据本发明的实施例的电磁流量计。

如图1至图6所示，电磁流量计10包括本体12、容纳在本体12内的管体单元14、分别安装到本体12和管体单元14的两各自端部的一对接头配件(fitting)16a，16b、设置在本体12内部的管体单元14两侧的螺线管单元18、覆盖本体12的侧表面的盖构件20a，20b，20c和设置在本体12的上表面上的显示单元22。

例如，本体12由铝模铸金属材料或者类似材料形成，且具有大致呈矩形的横截面，并且被形成为在其内部包含有空间24的中空形状。在其中安装接头配件16a，16b的安装孔26沿本体12的轴向(箭头A、B的方向)在本体12的两端开口。此外，如图5和图6所示，与空间24相连通、用于将管体单元14插入空间24的第一开口(开口)28在本体12的与两端部垂直的一侧表面上开口。另一方面，以相同的方式，与空间24相连通的第二开口30在本体12的另一侧表面上开口。第一和第二开口28，30沿本体12的轴向(箭头A、B的方向)以纵向形状开口。

此外，如图6所示，在其中安装显示单元22的第三开口32设置在本体12的上表面上，而方便布线操作且连通空间24的第四开口34形成在本体12的下表面上。

如图4所示，安装孔26分别由从本体12的两端表面以横截面大致呈矩形凹陷的凹部36和在凹部36的中心开口的接头配件孔38构成。O形环(第一密封构件)40a经由环形槽被分别安装在面对接头配件孔38的凹部36中。

如图3、图4、图5和图8所示，接头配件16a，16b中的每个由呈矩形的基座部42和在各自的轴向上从基座部42的两个侧表面的中心突出的一对管状部44a，44b构建，并且通孔46在其中形成，且沿直线穿透管状部44a，44b和基座部42的内部。当接头配件16a，16b被安装到本体12中时，基座部42插入安装孔26的凹部36中，其中一个管状部44b插入穿过接头配件孔38，并且基座部42相对于本体12被多个联接螺栓48固定。在这种情况下，另一个管状部44a被设置为从本体12的两端突出。而且，可以在另一个管状部44a的内圆周表面上刻以螺纹，从而使得管体或类似器件(未显示)可以连接到管状部44a。

以这种方式，成对的接头配件16a，16b彼此同轴地设置，同时将本体12夹在它们之间。

如图4、图5、图7所示，管体单元14包括沿轴向具有预定长度的管体(测量管)50和粘附于管体50的侧表面的电极对52a，52b。

管体50形成为具有固定直径且沿轴向(箭头A和B的方向)延伸。从管体50的外圆周表面径向向外突出的凸缘54形成在管体50的两个端部上，用于加固其耐压性容易劣化的两端部。O形环(第二密封构件)40b被分别安装并抵在凸缘54上。以这种方式，通过在管体50的两端部上设置一对凸缘54，能够增加在管体50的两端部侧的刚性，并且从而提高管体50的耐用性。

此外，在管体50的外圆周表面上设置有从管体50突出的柱状定位销(定位工具)56。定位销56被成对设置，并且沿管体50的轴向(箭头A和B的方向)以预定距离分离，同时相对于管体50的中点对称分布。更具体地，定位销50被设置在管体50的外圆周表面上的四个位置处。

电极52a，52b配备有连接到稍后说明的基板62a，62b的导线58。电极52a，52b中的一个电极和电极52a，52b中的另一个电极被设置为关于管体50的中心对称。更具体地，电极52a，52b沿在横切管体50轴向的方向上的线设置。此外，电极52a，52b的横截面呈弓形，与管体50的外圆周的横截面形状相对应。

另外，例如，借助于导电粘合剂将电极52a，52b结合并固定到管体50的外圆周表面。以这种方式，通过导电粘合剂将电极52a，52b结合到管体50，适当地抑制了在电极52a，52b和管体50的外圆周表面之间寄生电容(stray capacitance)的产生，从而能够获得良好的信号输出。

此外，管体单元14包括覆盖电极52a，52b的一对泡沫板60a，60b，设置在泡沫板60a，60b的外侧上、其中保持基板62a，62b的一对基板支持器(支持器)64a，64b和设置在基板支持器64a，64b的外侧且覆盖基板62a，62b的屏蔽罩66a，66b。更具体地，电极52a，52b、泡沫板60a，60b、基板支持器64a，64b和屏蔽罩66a，66b中的每一个都分别成对设置，分别沿直线关于管体50的中心对称设置。

泡沫板60a，60b形成为大体与电极52a，52b相同的弓形横截面，并且被设置为覆盖整个电极。结果，可以适当地防止粘结到管体50的电极52a，52b折起(turn up)和脱落。

基板支持器64a，64b包括例如由树脂材料形成且具有与管体50的外圆周表面相对应的弓形横截面的主体部68、在主体部68的上部形成并且能够保持内部基板62a，62b的基板保持部70、在基板支持器64a，64b的轴向上从基板保持部70的两端向外突出的一对凸缘72和从主体部68的端部向外突出的U形钩构件(接合构件)74。另外，安装基板支持器64a，64b以便通过主体部68覆盖泡沫板60a，60b的外圆周侧，同时将板状基板62a，62b安装在基板保持部70中。基板62a，62b和电极52a，52b的导线58电连接在一起。

此外，电极52a，52b的导线58被接入且被保持在其中的锁定槽(latching grooves)76设置在基板保持部70中，用于固定导线58。因此，当电极52a，52b的导线58连接到基板62a，62b时，防止导线58与屏蔽罩66a，66b接触。

此外，当在管体50上安装基板支持器64a，64b时，一对钩构件74分别与设置在管体50的外圆周表面上的成对的定位销56相接合。因此，基板支持器64a，64b在相对于管体50的轴向和旋转方向上的位移受到限制，基板支持器64a，64b在管50上呈现适当定位的状态。结果，内部装有基板(62a，62b)的基板支持器64a，64b和电极52a，52b之间的相对位置关系不发生变化，从而通常情况下，基板62a，62b和基板支持器64a，64b适当地处于在电极52a，52b的外圆周侧上的状态。

屏蔽罩66a，66b例如由金属材料形成，并且与基板62a，62b一起被螺栓78固定到基板支持器64a，64b上。在屏蔽罩66a，66b的上表面上设置面向容纳在基板支持器64a，64b中的基板62a，62b的取出孔80，从而通过该取出孔80能够将从基板62a，62b输出的信号取出到外部。

另一方面，从垂直于电极对52a，52b的方向(即图7中箭头D1和D2的方向)上将一对屏蔽板82a，82b安装在管体单元14上。屏蔽板82a，82b通过螺栓84分别连接到设置在电极52a，52b的外圆周侧上的一对基板支持器64a，64b上。

更详细地说，一个屏蔽板82a通过螺栓84被附接到一个基板支持器64a的基板保持部70和另一个基板支持器64b的基板保持部70。类似地，另一个屏蔽板82b通过螺栓84被附接到一个基板支持器64a的基板保持部70和另一个基板支持器64b的基板保持部70。

根据以上说明，两个屏蔽板82a和82b被固定在将管体50夹在它们之间的位置处，而基板支持器64a，64b通过成对的屏蔽板82a，82b在垂直方向(箭头C1和C2的方向)上被分别固定在管体50上(见图6)。

更具体地，就装在管体50上的电极52a，52b而言，其垂直(上下)方向(在箭头C1和C2的方向上)被一对屏蔽罩66a，66b覆盖，而横穿垂直方向(在箭头C1和C2的方向上)的水平(侧向)方向(在箭头D1和D2的方向上)被一对屏蔽板82a，82b覆盖。通常，在管体50夹在屏蔽构件之间的情况下，常见用胶带或者类似材料固定由这种屏蔽构件形成的屏蔽结构。但是，如上所述，通过设置一对屏蔽罩66a，66b和屏蔽板82a，82b以便覆盖管体50，并且用螺栓84将它们彼此紧紧地固定在一起，由屏蔽罩66a，66b和屏蔽板82a，82b组成的屏蔽结构非常稳固，不仅如此，也能够提供全面且可靠的电屏蔽。

螺线管18包括横截面大体呈U形、以构成管体单元14的管体50为中心沿电极对52a，52b横向方向(箭头D1和D2的方向)设置的轭铁86a，86b，分别固定到轭铁86a，86b的一对线轴(bobbin)88a，88b，通过铁芯90a，90b固定在线轴88a，88b中心部的一对激励板92a，92b，和绕线轴88a，88b缠绕的线圈94a，94b。

线圈94a，94b、轭铁86a，86b、线轴88a，88b和激励板92a，92b沿直线对称分布，同时将管体50夹于其间。轭铁86a，86b、铁芯90a，90b和激励板92a，92b例如由高导电磁软铁材料形成。

轭铁86a，86b中的每个例如通过模压由金属材料制成的板形成，并且包括平坦表面部96、从平坦表面部96的上下端部朝着基板支持器64a，64b侧(在箭头D1和D2的方向上)垂直延伸的一对横向壁98和设置在平坦表面部96的两端上且相对该两端弯成直角的一对弯曲部(屏障壁)100。

具体而言，一对横向壁98彼此大致平行设置，并且类似地，一对弯曲部100也彼此大致平行设置。另外，横向壁98和弯曲部100在平坦表面部96的相同的方向上垂直延伸。更具体地，当轭铁86a，86b被安装到管体单元14上时，组成轭铁86a，86b的横向壁98和弯曲部100被设置为朝着管体50侧突出，并且被设置为分别覆盖每个线圈94a，94b。弯曲部100能够防止磁通量从线圈94a，94b泄漏。

此外，在横向壁98的端部上设置第一引导构件(附接部)102，该第一引导构件102沿轭铁86a，86b的轴向突出，并且相对于横向壁98的上表面稍微突出，而在横向壁98的另一端部上设置有与第一引导构件102的形状大致相同的第二引导构件(附接部)104。第二引导构件104在轭铁86a，86b的轴向上突出，并且形成在与横向壁98相同的平面上。即，只有第一引导构件102形成为从横向壁98的上表面突出。

线圈94a，94b缠绕的线轴88a，88b通过螺栓106固定在每个轭铁86a，86b上平坦表面部96的中心处。此外，已预先塞嵌(caulk)(压接，crimped)到激励板92a，92b上的铁芯90a，90b被插入线轴88a，88b的中心部，并被螺栓106固定到该处。

另外，以这种方式由线轴88a，88b、激励板92a，92b等装配到一起的轭铁86a，86b，其横断壁98与管体50并排配置，以便第一和第二引导构件102，104位于基板支持器64a，64b的凸缘72的上侧，并且通过套筒108被螺栓110固定到本体12的附接凸缘112。

此时，其中一个轭铁86a的第一引导构件102与另一个轭铁86b的第二引导构件104堆叠在一起，并且此后配置为抵靠基板支持器64a，64b的上表面，轭铁86a，86b以管体50夹在它们之间的面对关系配置。类似地，轭铁之一的86a的第二引导构件104与另一个轭铁86b的第一引导构件102堆叠在一起，并且此后配置为抵靠基板支持器64a，64b的上表面。

更具体地，因为第一引导部102和第二引导部104以在高度方向(箭头C1，C2的方向)上相互错开的关系被设置，所以当两个轭铁86a，86b以围管体50相面对的关系被配置时，它们适当重叠并且能够通过螺栓110与凸缘72固定在一起。

而且，在这种情况下，因为基板支持器64a，64b由树脂材料形成，所以第一轭铁86a和第二轭铁86b不会电连接并且被固定在电绝缘状态。

此外，构成螺线管单元18的轭铁86a，86b被形成为相同的形状，并且以围构成管体单元14的管体50相面对的关系配置。更具体地，一对轭铁86a，86b被构造为能够在沿管体50的外圆周表面旋转180°的任意情况下附接。以这种方式，通过将轭铁86a，86b设置为对称状态，由于在管体50内能够产生均匀磁场并且共用组件，所以可以减少模具等所需的成本。

另外，激励检测基板114面向本体12的第三开口32设置。根据来自激励检测基板114的电流控制对线圈94a，94b供应电流。

如图1、图2和图4所示，显示单元22面向本体12的第三开口32设置，并且通过形成为板状的前盖116安装在本体12中。在前盖116上，通过在本体12的邻接表面上的凹槽设置防潮垫118。通过防潮垫118与本体12的上表面的邻接，防止潮气从外部侵入到显示单元22的内部。

在前盖116的一端侧上(在箭头A的方向上)设置有连接器120以便使信号电缆(未显示)能够连接到其上。通过将信号电缆连接到连接器120，能够将由电磁流量计10检测的检测结果作为检测信号向外输出。

此外，在前盖116的另一侧上(在箭头B的方向上)，以可旋转的方式设置有显示部122。显示部122包括通过旋转轴124可旋转地保持在前盖116上的基座126、安装在基座126上部的盒状外壳128，容纳在外壳128中的显示器130，面向显示器130设置的透明和半透明板132，用于控制显示器130和其它相关组件的控制基板134以及可以执行显示部122显示切换操作的按钮136。

半透明板132由，比方说，具有透光特性的树脂材料形成，并且被夹物模压(insert-molded)到向上开口的孔中，使半透明板132被安装在外壳128中，同时暴露在外部。因此，通过半透明板132可以在视觉上看见和观察容纳在外壳128内的显示部122。

根据本发明的实施例的电磁流量计基本如上所述构建。接下来，将说明装配电磁流量计的方法。

首先，参考图3，图7和图8，简要说明管体单元14的装配。

首先，如图7所示，当装配管体单元14时，在已经通过凸缘54将O形环40b安装到管体50的两端上之后，将电极对52a，52b结合到管体50的外圆周表面，并且将泡沫板60a，60b分别安装在电极对52a，52b中的每个电极的外围表面上。另外，安装内部装有基板62a，62b的基板支持器64a，64b的主体部68以覆盖泡沫板60a，60b。然后，用螺栓78安装和固定屏蔽罩66a，66b，同时覆盖基板62a，62b和基板保持部70。

另一方面，从垂直基板支持器64a，64b的方向(箭头D1和D2的方向)相对于管体50安装一对屏蔽板82a，82b，并且屏蔽板82a，82b相对于每个基板支持器64a，64b的上下部通过螺栓84来固定。因此，如图4至图6所示，管体单元14被构建为在垂直方向(箭头C1，C2的方向)上设置电极52a，52b、基板62a，62b和屏蔽盖66a，66b，而在垂直基板62a，62b的管体50的横向方向(侧面)上安装屏蔽板82a，82b。

当以上述方式装配的管体单元14装配到本体12中时，首先，管体单元14从在本体12的侧表面上开口的第一开口28插入空间24中。在这种情况下，管体单元14的两端分别与本体12大致平行且面朝本体12的安装孔26而插入。

而且，在O形环40a已被分别安装在一对安装孔26中后，通过附接螺栓48将接头配件16a，16b安装和固定在本体12的两端中，以便管状部44b插入安装孔26的接头配件孔38中。结果，接头配件16a，16b的管状部44b被分别安装以覆盖管体单元14的两端，并且置于管体50上的O形环抵靠管状部44b的内圆周表面。因此，在接头配件16a，16b的通孔46和管体50的内部处于连通状态的同时，O形环40b保持流体密封状态。

此外，与此同时，构成管体单元14的基板支持器64a，64b的凸缘72经由套筒108相对于设置在本体12的第三开口32侧上的附接凸缘112被螺栓110固定。因此，管体单元14在容纳在本体12的空间24内的同时通过接头配件16a，16b等被稳固地固定。

接下来，将已经安装了线圈94a，94b、线轴88a，88b、铁芯90a，90b和激励板92a，92b的一对轭铁86a，86b分别安装在管体单元14的两侧上，并且此后，盖构件20a，20b通过各环形密封构件138分别堵住本体12的第一开口28和第二开口30。一个轭铁86a从第一开口28插入本体12的内部并且置于管体单元14上，而另一个轭铁86b从第二开口30插入本体12的内部并置于管体单元14上。

在这种情况下，将轭铁86a，86b分别从管体单元14的两个横向(侧面)压在管体单元14的侧面上，于是第一引导构件102和第二引导构件104彼此重叠并且通过螺栓110和套筒108与基板支持器64a，64b的凸缘72相接合。更具体地，不必非得用螺栓或者类似紧固件将一对轭铁86a，86b相对于管体单元14固定，而应当容易、可靠地将轭铁86a，86b固定在一起，且同时将管体单元14夹在轭铁86a，86b之间。

最后，在本体12内安装激励检测基板114后，用螺栓安装和固定显示单元22，覆盖第三开口32，并且安装盖构件20c，密封本体12的底部。

以这种方式，在能够测量被测目标流体流量的管体单元14已经预先固定在本体12的内部之后，通过本体12的第一和第二开口28，30能够将包含供电时被激励的线圈94a，94b的螺线管单元18安装在管体单元14上，并且能够容易、可靠地将能够显示被测流体的流量等数据的显示单元22安装在本体12的上部。

因此，不会过多地增加电磁流量计10的部件数量，并且提高了电磁流量计的装配简易性。而且，电磁流量计的体积可以做的更小。

在以上述方式装配的电磁流量计10中，未示出的接管连接到接头配件对16a，16b，并且测量流体(流体)由未示出的测量流体供给源供给到所述的接管。另外，测量流体经过在电磁流量计10上游侧的一个接头配件16a，流入构成管体单元14的管体50中，并且通过设置在下游侧的另一个接头配件被16b从电磁流量计10导出。

此外，通过对线圈94a，94b供应电能，构成螺线管单元18的线圈94a，94b被激励，于是产生方向垂直于管体50(在箭头D1、D2的方向上)的磁场，线圈94a，94b以面对关系配置在管体50上。垂直于磁场(在箭头C1、C2的方向上)的两个电极52a，52b检测电动势，并且根据输出到控制器的电动势来计算测量流体的流量。因此，流经电磁流量计10内的测量流体的流量被检测并被显示在显示单元22的显示部122上。此时，因为显示部122相对于本体12可旋转，所以可以被容易地旋转并朝向操作者易于观察的位置处，以便容易地确认显示内容。

更具体地，可以想见，依电磁流量计10安装方向的不同，观察显示部122可能有问题。但是，即使在这种情况下，显示部122也可以转向理想的方向而不管安装方向如何，因此能够容易地观察和确认流量。

根据本发明的电磁流量计不限于上述实施例。当然可以采用各种其它结构或变化例而不背离在所附权利要求中提出的本发明的本质和要点。

Claims (10)

1.一种电磁流量计，其特征在于，包括：

本体(12)；

测量管(50)，所述测量管(50)被收容在所述本体(12)的内部，并且具有被测流体所流经的流路；

电极对(52a，52b)，所述电极对(52a，52b)以面对关系设置在所述测量管(50)的外圆周侧，用以检测由所述被测流体的流动所产生的电动势；和

螺线管单元(18)，所述螺线管单元(18)横切所述电极对(52a，52b)地设置在所述测量管(50)的外圆周侧，并且具有线圈(94a，94b)，通过对所述线圈(94a，94b)供电而激励该线圈(94a，94b)，并且所述线圈(94a，94b)在所述测量管(50)内产生电磁场，

其中，相对于所述本体(12)可拆卸地设置所述测量管(50)或包括安装在所述测量管(50)上的所述电极(52a，52b)的管体单元(14)。

2.如权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，所述测量管(50)或所述管体单元(14)经由安装在所述本体(12)的端部上的接头配件(16a，16b)而固定到所述本体(12)上，通过所述接头配件(16a，16b)导入和导出所述被测流体。

3.如权利要求2所述的电磁流量计，其特征在于，所述电磁流量计进一步包括在所述本体(12)的侧表面上的开口(28)，所述开口(28)使所述测量管(50)或所述管体单元(14)能够从所述本体(12)的外部被收容到所述本体(12)的内部中。

4.如权利要求2所述的电磁流量计，其特征在于，在所述本体(12)和所述接头配件(16a，16b)之间设置有第一密封构件(40a)，所述第一密封构件(40a)用于防止潮气从所述本体(12)的外部进入所述本体(12)的内部，在所述接头配件(16a，16b)和所述测量管(50)之间设置有第二密封构件(40b)，所述第二密封构件(40b)能够将被测流体保持在气密状态下。

5.如权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，所述螺线管单元(18)包括用于保持线圈(94a，94b)的一对轭铁(86a，86b)，所述轭铁(86a，86b)以面对关系配置，所述测量管(50)夹在所述轭铁(86a，86b)之间。

6.如权利要求5所述的电磁流量计，其特征在于，所述轭铁(86a，86b)在两端处以所述线圈(94a，94b)为中心朝着所述测量管(50)侧弯曲，从而提供能够防止磁通量从所述线圈(94a，94b)泄漏的屏障壁(100)。

7.如权利要求5所述的电磁流量计，其特征在于，所述轭铁(86a，86b)通过由树脂材料制成的支持器(64a，64b)固定在所述本体(12)上。

8.如权利要求7所述的电磁流量计，其特征在于，所述轭铁(86a，86b)包括能够与所述支持器(64a，64b)接合的附接部(102，104)，通过将所述附接部(102，104)插入所述支持器(64a，64b)而使所述附接部(102，104)关于安装在所述测量管(50)上的所述支持器(64a，64b)接合。

9.如权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，通过导电粘合剂使所述电极(52a，52b)关于所述测量管(50)粘合和固定。

10.如权利要求1所述的电磁流量计，其特征在于，所述测量管(50)包括在其两端上的一对凸缘(54)。

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