CN101600946A - 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

本发明涉及一种用于任何流量计(1)的测量管(2),该流量计确定或监控管道(33)中流动的介质(11)的体积流量或质量流量。至少在测量管(2)的由介质(11)流经的内表面的区域中,施加可粉末涂敷的塑料作为底漆(17)、衬里(18)或者衬里(18)的保护层(28)。

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流量计的测量管,该流量计确定或监控管道中流动的介质的体积流量或质量流量。
背景技术
流量计基于多种物理原理工作。在已知的在线流量计的情况中,经由两个位于端部的紧固装置将测量管插入介质流过的管道中。例如有可以从申请人处得到的磁感应流量计、超声流量计、漩涡流量计、克里奥利流量计或压差测量仪表。
磁感应流量计为了测量体积流量而使用电磁感应原理:介质的垂直于磁场运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横截面上平均的介质流速成正比;即,与体积流量成正比。如果介质密度已知,那么可以确定管道或测量管中的质量流量。测量电压通常是通过测量电极对而感测的,测量电极对设置在具有最大磁场强度的区域中,也就是有望具有最大测量电压的区域。测量电极自身与介质流电地或者电容地耦合。
为了将例如由不锈钢制成的测量管化学地或电学地隔离,测量管的内表面通常内衬有电绝缘的衬里。衬里例如由热塑性的、热硬化性的或弹性体的塑料制成。
由于良好的工作能力以及优秀的机械稳定性,除了硬橡胶或含氟塑料(例如,PTFE、PFA)之外,特别是聚氨酯也可以用作磁感应测量仪表的衬里材料。相对于含氟塑料,PUR的优点是可以以较低的温度进行处理。
为了制造内衬有聚氨酯衬里的测量管,优选地应用所谓的带状流法(ribbon flow method)。在这种情况中,由多种成分形成的PUR被利用敷料头施加在测量管的内表面上。申请人在DE 10 2004 062 680A1中给出了一种制造适用于饮用水应用的PUR衬里的方法。这种已知的PUR特别地可用于必须满足较高卫生需求的应用场合。
为了令PUR衬里贴敷于测量管的内表面,必须先将增粘剂或底漆施加于测量管的内表面上。为此,需要先清洁内表面。内表面的清洁以及底漆的涂敷及固化导致制造具有聚氨酯衬里的测量管的制造过程较为耗时且因而费用大。
而且还发现,在一些个别情况中,当测量管暴露于大量极端温度波动而经受耐久试验时,利用底漆紧固至测量管的聚氨酯衬里易于形成气泡。一种对于这种衬里从测量管内表面部分分离的可能解释是,在高温时蒸汽在衬里材料中扩散;于是,在之后的冷却阶段,蒸汽在测量管和衬里之间的区域冷凝。在极端情况中,这会在测量电极的区域中导致短路并因而导致故障,或者甚至导致流量计完全损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种价格低廉的用于流量计的测量管。
该目的通过以下特征实现:至少在测量管的由介质流经的内表面的区域中,施加可粉末涂敷的塑料作为底漆、衬里或者衬里的保护层。特别地,粉末涂层是聚酰胺(PA)。聚酰胺特别是PA 11/12的优点是,它被允许用于饮用水应用并且因而可普遍适用。由于它们的优秀特性,优选地,PA11或PA12结合本发明的测量管使用。进一步,这两种聚酰胺的突出之处在于它们被允许用于饮用水。
根据本发明,可以在三种应用中使用可粉末涂敷的塑料:
1.在第一种应用中,PA11/12的粉末涂层被用作底漆或增粘剂。作为实际的衬里,在底漆上施加另一种塑料(混合成分)。优选地,衬里材料是弹性体,特别是浇注弹性体,例如聚氨酯。正如上面已经提到的,聚氨酯在机械上高度惰性。由于根据本发明底漆由粉末涂敷的塑料组成,而该塑料在较大程度上阻挡蒸汽,所以保证了流量计在较宽应用范围的功能性。
2.在第二种应用中,例如PA11/12的粉末涂层直接用作衬里材料。这个实施例的优点是,可以在一个方法步骤中实现涂敷测量管的内部涂层。这里,省略了测量管的清洁、辐射和底漆。根据应用场合,涂敷多层的粉末涂层,一层在另一层之上。大体上,利用这种实施例可以实现大大降低制造成本。
3.在第三种应用中,在已知的衬里或粉末涂层之上施加由可粉末涂敷的塑料构成的保护层。这个保护层防止蒸汽扩散进入衬里或者通过衬里进入传导性测量管。优选地,衬里是弹性体,特别是聚氨酯。可粉末涂敷的塑料作为密封层施加于弹性体衬里上。
由于极化特性,PA11和PA12与常见的衬里材料(例如,聚氨酯)具有良好的化学键接。由多层共同构成的衬里因而具有较高的形状稳定性并且特征在于较高的抗蒸汽扩散性以及抗温度波动性。当然,也可以底漆以及密封层都由可粉末涂敷的疏水塑料制造。这里,测量管准冗余地阻挡蒸汽。
通常,可以在一次涂敷步骤中施加的塑料或聚酰胺的涂层厚度最大为1mm。如果需要更大的层厚,那么涂敷步骤必须执行多次。
正如已经提到的,流量计例如是具有磁铁系统的磁感应流量计,该磁铁系统产生基本与测量管轴线垂直地贯穿测量管的磁场。另外,还提供与介质耦合的至少两个测量电极,它们放置在测量管的孔中并且设置在测量管的基本垂直于磁场的区域中。控制及分析单元基于在测量电极中感生的测量电压,发送有关在测量管中的介质的体积流量或质量流量的信息。
在本发明的磁感应流量计的具有优点的进一步发展中,每一测量电极是具有电极杆的电极,该电极杆在接触介质的第一端部区域中扩宽,并且在测量电极的扩宽的端部区域的朝向测量管内表面的支承面以及测量管的相应内表面之间提供密封件。以这种方式,可以有效减少介质到达孔和测量电极之间的区域并引起短路的危险。由于优秀的耐高温性以及较高的化学稳定性,优选地使用PTFE密封件,特别是PTFE密封垫圈。
为了进一步减小在测量电极的关键区域中测量管密封不足的危险,在扩宽的端部区域的支承面上提供环绕的制动棱,其在安装状态中被压入密封件。
另外,在本发明的磁感应流量计的具有优点的进一步发展中,在测量电极的第二端部区域中提供紧固装置,其被这样实现并相对于电极杆设置,使得测量电极以预定的最小张力紧固在测量管的孔中,并且与在测量管中占主导地位的温度条件无关。
进一步,在测量管的两个端部区域中提供用于将流量计紧固在管道中的紧固元件。紧固元件是固定法兰或活套法兰,或者测量管被实施为圆片。紧固元件的所有变型都可以从本申请人处结合其制造的流量计而获得。
在本发明的流量计的一个优选实施例中,至少在测量管的两个端部区域中,紧固元件和/或测量管的外表面同样具有可粉末涂敷的塑料。以这种方式,可以消除常见的用于处理法兰的方法步骤,特别是镀锌步骤。另外,通过施加粉末涂层,流量计的外观显著改善。
附图说明
现在根据附图详细解释本发明,附图中:
图1是磁感应流量计的示意图,其中应用了本发明的测量管;
图2是图1中以字母A示出的部分的放大视图,绘出了本发明的测量管的第一实施例;
图3是图1中以字母A示出的部分的放大视图,绘出了本发明的测量管的第二实施例;
图4是图1中以字母A示出的部分的放大视图,绘出了本发明的测量管的第三实施例;
图5是本发明的测量管的第四实施例的纵截面。
具体实施方式
图1是磁感应流量计1的示意图。介质11沿测量管轴线3的方向流过本发明的测量管2。介质11至少略微导电。
测量管2在其内表面30内衬有衬里18。衬里18由不导电的材料构成,该材料高度化学稳定和/或机械稳定。衬里18优选由允许用于饮用水应用的塑料制成。以这种方式,流量计1可广泛应用于不同应用场合。
通过磁铁系统,即例如通过两个在直径上相对设置的线圈布置6、7或者通过两个电磁铁,产生垂直于介质11流动方向的磁场B。在磁场B的影响下,位于介质11中的载流子各自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上建立的测量电压与介质11在测量管2横截面上平均的流速成正比,即,它是介质11在测量管2中的体积流量的量度。另外,测量管2可经由连接元件(例如图5中的法兰27)与介质11流过的管道33相连。
两个测量电极4、5是蘑菇头状的测量电极4、5,它们直接接触介质11。当然,棒状电极也可应用于本发明的技术方案。另外,与介质11的耦合自然也可以是电容性的。
测量电极4、5通过连接线12、13与控制及分析单元8相连。线圈布置6、7与控制及分析单元8之间的连接通过连接线14、15实现。控制及分析单元8通过连接线16与输入及输出单元9相连。为控制/分析单元8分配存储单元10。
图2~4以剖面图提供了图1中以字母A指示的截面的放大视图。图2、3和4涉及本发明的测量管2的不同实施例。测量管2由导电材料,特别是不锈钢制成。
在图2所示的实施例中,底漆17是可粉末涂敷的塑料,特别是PA11或PA12。这两种聚酰胺都在很大程度上不可由蒸汽穿透。施加于粉末涂敷的聚酰胺底漆17上的是塑料衬里18。衬里18可以例如是浇注弹性体,例如聚氨酯。当然,也可以在衬里18上再施加附加的密封层28。再一次,为了密封聚氨酯,优选使用可粉末涂敷的聚酰胺涂层(例如,具有饮用水许可的PA11、PA12)。
在图3所示的实施例中,衬里18被通过粉末涂敷方法直接施加于测量管2的内表面30上。粉末涂层的典型层厚在毫米量级。
图4显示的测量管2的实施例具有三层——底漆17、衬里18和密封层28。这里,仅有密封层28被通过粉末涂层而施加于衬里18上。
每一测量电极4、5都是蘑菇头状测量电极4、5,其各自具有电极杆26和蘑菇头状的帽25。通过揿钮套管23、螺纹21、螺母24和在测量管2内表面30上的帽25的支承面29,测量电极4、5弹性地固定在测量管2的孔20中。同时,需要时,衬里18逐点固定于测量电极4、5的区域中。为了实现测量电极4、5相对于过程的密封以及避免介质渗入孔20和测量电极4、5之间的区域,提供密封件19。密封件19优选地实施为密封环并且在所示情况中由PTFE制成。
用于测量电极4、5的紧固装置21、22、23这样构造并相对于电极杆26弹性设置,使得无论测量管2中占主导地位的温度条件如何,测量电极4、5都以预定的最小张力夹钳式地紧固在孔20中。当然,紧固装置21、22、23不限于所示的实施例,而是任何已知的夹钳及紧固装置都可以应用于与本发明相结合的测量电极4、5。
图5以部分视图显示了本发明的测量管2的纵截面。测量管2在接触介质11的内表面30上内衬有可粉末涂敷的衬里18。当然,也可以使用之前引述的内衬测量管2的实施例,即,粉末涂敷的衬里18自身/具有或不具有底漆17/具有或不具有密封层28。通过粉末涂敷方法施加的衬里18在紧固法兰27上延展并且至少覆盖测量管2的外表面34的部分区域。以这种方式,可以省略耗时的为法兰27镀锌的处理步骤。另外,粉末涂敷的表面比镀锌的表面的外观更好。
附图标记列表
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  磁铁系统
7  磁铁系统
8  控制及分析单元
9  输入及输出单元
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 底漆
18 衬里
19 密封件/密封垫圈
20 孔
21 螺纹
22 螺母
23 揿钮套管
24 锁定元件/接合脊
25 蘑菇头状或扩宽的端部区域
26 电极杆
27 法兰
28 密封层
29 支承面
30 内表面
31 第一端部区域
32 第二端部区域
33 管道
34 外表面
35 塑料层

Claims (11)

1.用于流量计(1)的测量管(2),该流量计确定或监控管道(33)中流动的介质(11)的体积流量或质量流量,
其特征在于,
至少在测量管(2)的由介质(11)流经的内表面的区域中,施加可粉末涂敷的塑料作为底漆(17)、衬里(18)或者衬里(18)的保护层(28)。
2.根据权利要求1所述的装置,
其特征在于,
可粉末涂敷的塑料是聚酰胺,特别是PA11或PA12。
3.根据权利要求1或2所述的装置,
其特征在于,
衬里(18)是弹性体,特别是聚氨酯,以及
粉末涂敷的塑料或者粉末涂敷的聚酰胺被作为密封层(28)施加于弹性体衬里(18)上。
4.根据权利要求1或3所述的装置,
其特征在于,
粉末涂敷的塑料或粉末涂敷的聚酰胺的层厚为1mm的量级。
5.根据权利要求1~4之一所述的装置,
其特征在于,
流量计是磁感应流量计(1),其具有:磁铁系统(6,7),其产生基本与测量管轴线(3)垂直地贯穿测量管(2)的磁场(B);至少两个与介质(11)耦合的测量电极(4,5),它们放置在测量管(2)中的孔(20)中并且设置在测量管(2)的基本垂直于磁场(B)的区域中;和控制及分析单元(8),其基于在测量电极(4,5)中感生的测量电压,发送有关在测量管(2)中的介质(11)的体积流量或质量流量的信息。
6.根据权利要求1所述的装置,
其特征在于,
测量电极(4,5)是具有电极杆(26)的电极,该电极杆在接触介质(11)的第一端部区域(25)中扩宽,并且
在测量电极(4,5)的扩宽的端部区域(25)的朝向测量管(2)内表面(30)的支承面(29)以及测量管(2)的毗邻内表面(30)之间提供密封件(19)。
7.根据权利要求6所述的装置,
其特征在于,
密封件(19)是PTFE密封件,特别是PTFE密封垫圈。
8.根据权利要求6或7所述的装置,
其特征在于,
在测量电极(4,5)的扩宽的端部区域(25)的支承面(29)上提供环绕的制动棱(24)。
9.根据权利要求6或7所述的装置,
其特征在于,
在测量电极(4,5)的第二端部区域中提供紧固装置(21,22,23),其被如下构成并相对于电极杆(26)设置,即,使得测量电极(4,5)以预定的最小张力夹钳地紧固在孔(20)中,而与在测量管(2)中占主导地位的温度条件无关。
10.根据权利要求1所述的装置,
其特征在于,
在测量管(2)的两个端部区域(31,32)中提供用于将流量计(1)紧固在管道(33)中的紧固元件(27)。
11.根据权利要求10所述的装置,
其特征在于,
至少在测量管(2)的两个端部区域(31,32)中,紧固元件(27)和/或测量管(2)的外表面(34)具有可粉末涂敷的塑料层(35)。
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