CN102803907B - 磁感应的流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一个磁感应的流量计，具有由塑料制成的耐压外壳，包括一个入口接管（10）、一个出口接管（20）和位于其间的测量单元（30），具有一个由测量流体通流的测量通道（31），具有一个通道壁（32）、在测量通道（31）上的两个对置的磁极（2）和两个在通道壁（32）中对置的、垂直于磁极（2）取向的测量电极（1）。在考虑对于所选择的塑料最大允许内压的情况下使通道壁（32）在磁极（2）部位减小到还允许的程度。由至少两个内部横隔板（37）和至少两个内部长筋（38）组成的内部加强支架稳定通道壁（32）。由至少两个第一外部长筋（40）组成的外部加强支架固定并稳定内部加强支架并且使测量单元（30）抗拉地与入口接管（10）和出口接管（20）连接。

Description

磁感应的流量计

技术领域

本发明涉及一种磁感应的流量计，其具有由塑料制成的耐压外壳，包括一个入口接管，一个出口接管，和位于其间的测量单元；该测量单元具有：一个由测量流体通流的测量通道，具有一个通道壁；在测量通道上的两个对置的磁极；和两个在通道壁中对置的垂直于磁极取向的测量电极。

背景技术

磁感应的流量计利用一种测量方法，它以电磁感应的法拉第定律为基础。在1832年在米歇尔·法拉第的公开文献中就已经确任了用于磁感应地测量流体流速的第一基本原理。现代电子电路技术与磁交变场相结合能够使与流速成比例的有效信号与干扰信号分离，它们在电-化学过程中在产生磁场时在用于信号耦出的电极上出现。因此磁感应的流量计的广泛工业应用似乎不再存在障碍。

磁感应的流量计的测量原理充分利用运动的电荷在磁场中的分离。通过由非磁化材料制成的管流动要被测量的导电的液体，管的内侧面电绝缘。从外面利用线圈施加一个磁场。在导电的液体中存在的电荷载体、离子和其它充电的颗粒通过磁场偏转：正电荷载体向着一侧，负电荷载体向着另一侧。在垂直于磁场设置的测量电极上通过电荷分离产生电压，它通过测量仪获得。测得的电压强度与电荷载体的流速成比例并因此与测量流体的流速成比例。利用时间上的积分能够求得流量。

在以纯交流电压产生的磁场中导致在电极中感应干扰电压，它们必须通过适合的但是费事的滤波器抑制。因此一般通过变换极性的脉动直流产生磁场。这保证稳定的零点和相对于多相物质的影响和液体中的不均匀性不敏感地测量。因此在低导电性时也可以实现可利用的测量信号。

如果测量液体通过测量管流动，按照感应定律在两个测量电极上出现一个电压，测量电极在测量管中垂直于流动方向且垂直于磁场设置。这个电压在对称的流动轮廓和均匀的磁场中直接与平均流速成比例。感应的流量测量方法能够直接由流量产生用于继续处理的可利用的电信号。原理上适用于等式：

U=k*B*D*v

其中U=电压，k=比例系数，B=磁场强度，D=管直径，v=流速。

选择正确的电极材料对于磁感应流量计的可靠功能和测量精度是重要的。测量电极与介质直接接触并因此必需是充分耐腐蚀的并且保证良好地电转移到测量流体。作为电极材料使用不锈钢、CrNi合金、铂、钽、钛和锆。在具有陶瓷测量管的测量值容纳体中也使用烧结的电极。

由EP1616152B1已知改进的电极，其整个公开内容在这里通过引用组合。这些电极由一种金属和这种金属的盐组成，它这样设置，使它位于金属与流体之间，其中盐层或者电化学地涂覆或者烧结。作为金属优选银，作为盐优选氯化银或氟化银。作为防脏污保护可以在银电极前面装配多孔的保护部件、例如玻璃料。

在US6,626,048B1中公开了一种磁场感应流量计的实现方法，其整个公开内容在这里通过引用组合。但是这个文献只示出物理和电的基本原理，没有实际的实现性。

当然，在实际实现磁感应流量计时要解决显著的问题。

其中一个是材料问题。测量管必需是非磁化的，用于不干扰磁场。测量管还必需是电绝缘的，用于不干扰借助于电极接收电压。此外测量管必需由对食品安全的原料制成，如果流体是食品、例如饮料的时候。

如果作为原料使用对食品安全的塑料，则能够最好地满足这些要求。但是塑料与金属相比存在强度明显低的缺陷。但是强度相对于内压是必需的前提。通过管壁的最大厚度实现内压强度的尝试是不可行的，因为否则极大地削弱了磁场。

在塑料中另一问题是水扩散。水扩散引起塑料膨胀，由此改变尤其测量通道的尺寸，这导致测量精度变差。水扩散也明显降低塑料强度。对于纤维强化塑料也部分地失去塑料与纤维之间的粘附。

在测量温的和热的流体时塑料软化，强度同样降低。

测量液体中的化学试剂、例如氯同样可能侵蚀塑料。UV射线也是。

此外计数器外壳必需是抗拉的，因为在旋入计数器到现有的管里面时可能产生明显的拉应力，例如在螺纹里面。但是拉应力、尤其是持久拉应力对于塑料是有害的，而且塑料材料越薄，损害约严重。

在就地装配时其它作用力可能作用于塑料上，它们导致损害，如果设计师和制造者没有考虑到的时候。

发明内容

本发明的目的是，给出一个磁感应的流量计，它克服上述的问题并且其塑料外壳不仅耐受源自测量液体的内压，而且也耐受拉应力以及其它热的和机械的负荷。

这个目的通过如下磁感应流量计得以实现：该磁感应流量计具有由塑料制成的耐压外壳，包括一个入口接管，一个出口接管，和位于其间的测量单元；该测量单元具有：一个由测量流体通流的测量通道，具有一个通道壁；在测量通道上的两个对置的磁极；和两个在通道壁中对置的垂直于磁极取向的测量电极；其中，在考虑对于所选择的塑料最大允许内压的情况下使通道壁在磁极部位减小到还允许的程度；由至少两个内部横隔板和至少两个内部长筋组成的内部加强支架稳定通道壁；以及由至少两个第一外部长筋组成的外部加强支架固定并稳定内部加强支架并且使测量单元抗拉地与入口接管和出口接管连接。

由于按照本发明的特征可以最佳地满足所述的相反条件。在磁场线范围测量通道的壁体最佳地薄，由此实现最佳强度的均匀磁场。测量液体的内压通过内部加强支架承受，它由两个内部横隔板和至少两个内部长筋组成。

所述内部加强支架附加地通过外部加强支架保护，它由至少两个第一外部长筋组成。但是外部加强支架的主要任务是，使外壳的测量段且尤其是具有最小壁厚的部位免受源自接管的拉应力。

这种造型的另一优点是，可以以注塑工艺加工外壳。

有利地使所述测量通道具有矩形横截面。通过这种方式能够最佳地实现均匀的磁场。

按照本发明的一个扩展结构所述内部长筋在减小的通道壁部位具有用于装配磁极的缺口。

附加地可以使所述内部长筋局部地具有其它缺口，用于装配其它零部件和/或用于锚接用于保护测量电路的材料。

为了达到高的耐压强度所述内部横隔板优选直接定位在减小的通道壁前面和后面。

按照本发明的一个改进方案并且为了加强外壳所述外部加强支架附加地包括至少两个与第一外部横隔板垂直取向的第二外部横隔板。

为了进一步在横向上加固也可以设有至少两个外部横隔板。

为了最佳地将拉力从外部加强支架传递到接管，推荐楔形的加强筋，它们将力流导引到入口接管和出口接管里面。

如果通过入口接管和出口接管上的拉力释放的、通过内部和外部的加强支架加强的测量段的相对长度膨胀不大于接管本身的相对长度膨胀，则得到最佳的结构。通过这种方式防止，外壳的各个部件可能过膨胀。

按照本发明的一个改进方案所述测量段包括磁极和电极通过绝缘层包裹。这一点例如可以通过围注实现，其中材料也挤入到上述的缺口里面。

有利地使一个电的和/或磁的屏蔽包围全部测量段。在此所述屏蔽可以与接管或者外部横隔板机械连接。通过这种方式使屏蔽可以补充外部加强支架的功能。

有利地使所述外壳由适合的加强塑料、最好纤维强化的热塑塑料制成。

按照本发明的一个变化所述外壳由两个单独加工的单个部件组成，即自身的耐压外壳和外部的测量模块。所述外壳具有用于单独的、最好电梯形安装的模块的缺口。所述模块至少包括内部的横隔板、测量通道、电极和磁极。

按照本发明的另一变化所述外壳由三个单独加工的、抗拉地相互连接的单个部件组成。入口接管和出口接管一致地成形。通过这种方式可以使塑料部件的加工合理化。所述测量单元的端部利用密封件流体密封地密封到接管中的缺口里面。

所述磁极不仅可以从外部顶靠在通道壁上，而且可以组合到通道壁里面。

附图说明

借助于附图以实施例的形式详细解释本发明。附图不是真实比例地：

图1以俯视图示出用于磁感应的流量计的一半剖视的耐压的一体的塑料外壳，

图2示出图1的外壳沿着剖视线II-II的截面图，

图3以分解图示出两体的外壳，

图4同样以局部剖视的分解图示出三体的外壳。

具体实施方式

图1纯示意且不是比例真实地示出用于磁感应的流量计的一半剖视的耐压的一体的塑料外壳。可以看出三个功能单元：一个入口接管10、一个出口接管20和其间的测量段30，具有一个由测量液体通流的具有通道壁32的测量通道31、两个对置的在通道壁32外部的磁极2和两个对置的、垂直于磁极2取向的在通道壁32里面的测量电极1。通道壁32的厚度在磁极2的部位在考虑测量通道31中的最大测量液体耐压的情况下减小到允许的程度，由此使由磁极2在测量通道31部位中产生的均匀磁场足够强大。

为了承受流体内压，设有一个内部加强支架，它由至少两个内部横隔板37和至少两个内部长筋38组成。内部横隔板37直接位于最小厚度通道壁32的前面和后面，用于承受通道壁32的变形。内部长筋38具有相同任务，它们加固长的通道壁32，但是至少在磁极2部位必需切断。

为了装配其它可能的零部件或者为了锚接绝缘的浇注物质可以使内部长筋38局部地具有其它缺口39。

附加地对于内部加强支架设有一个外部加强支架，它由两个第一外部长筋40、两个与其垂直取向的第二外部长筋41和两个外部横隔板42组成。所述外部加强支架且尤其第一外部长筋40附加地相对于流体内压支承内部加强支架。

但是外部的加强支架的主要任务是，承受拉应力，它们在施加拉力在入口接管和出口接管10,20上时产生。没有内部和外部加强支架这个拉应力可能在减小通道壁32的部位损坏外壳。这一点通过外部加强支架防止。

通过楔形的加强筋14,24使拉应力从外部支架且尤其其横隔板42最佳地传递到入口和出口接管10,20上。

图2示出图1的外壳沿着剖视线II-II的截面图。可以看到矩形的测量通道31，在右侧和左侧由减小的通道壁32限制，在通道壁外表面上顶靠磁极2。可以看到内部加强支架的横隔板37，在截面图中可以看到外部加强支架的第一和第二外部加强筋40,41和外部横隔板42。

最后在图2中也可以看到测量电极1，它们垂直于磁极2取向。测量电极1通过外壳凸缘33固定和保护。

在图1和2中所示的一体实施例不是唯一可能的实施例。

图3示出两体的实施例。入口接管10、出口接管20、外部加强支架40,41,42和内部加强支架的第一内部长筋38形成一个单元。在外壳中心存在一个缺口50’。在这个缺口中电梯形地安装和密封由独立模块50构成的测量室，具有电极1、磁极2和内部横隔板37。

图4局部剖视地示出三体的实施例。入口接管10和出口接管20一致地成形。其加强的法兰15,25分别具有缺口16,26，在其中借助于密封件3安装测量段30。孔17,27能够用于旋紧螺栓，用于抗拉地连接三个外壳部件10,20,30。

在图4的示例中将磁极2浇注在测量通道的壁体里面。由此能够使磁极2在外部紧靠测量通道。内部和外部的长筋成形在测量单元30上，加强的法兰15,25也承担外部横隔板的功能。

Claims (17)

1.一种磁感应的流量计，具有由塑料制成的耐压外壳，包括

-一个入口接管（10），

-一个出口接管（20），

-和位于其间的测量单元（30），具有

-一个由测量流体通流的测量通道（31），具有一个通道壁（32），

-在测量通道（31）上的两个对置的磁极（2），

-和两个在通道壁（32）中对置的、垂直于磁极（2）取向的测量电极（1），其特征在于，

-在考虑对于所选择的塑料最大允许内压的情况下使通道壁（32）在磁极（2）部位减小到还允许的程度，

-由至少两个内部横隔板（37）和至少两个内部长筋（38）组成的内部加强支架稳定通道壁（32），

-由至少两个第一外部长筋（40）组成的外部加强支架固定并稳定内部加强支架并且使测量单元（30）抗拉地与入口接管（10）和出口接管（20）连接。

2.如权利要求1所述的流量计，其特征在于，

-所述测量通道（31）具有矩形横截面。

3.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述内部长筋（38）在减小的通道壁（32）部位具有用于装配磁极（2）的缺口。

4.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述内部长筋（38）局部地具有其它缺口（39），用于装配其它零部件和/或用于锚接绝缘的浇铸物质。

5.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述内部横隔板（37）直接定位在减小的通道壁（32）前面和后面。

6.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述外部加强支架也包括至少两个外部横隔板（42）。

7.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述外部加强支架也包括至少两个与第一外部长筋（40）垂直取向的第二外部长筋（41）。

8.如权利要求7所述的流量计，其特征在于，

-楔形的加强筋（14,24）导入第一和/或第二外部长筋（40,41）的力流到入口接管（10）和出口接管（20）里面。

9.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-通过入口接管（10）和出口接管（20）上的拉力释放的通过内部和外部的加强支架加强的测量单元（30）的相对长度膨胀不大于接管（10,20）本身的相对长度膨胀。

10.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述测量单元（30）通过覆层从外面包裹。

11.如权利要求6所述的流量计，其特征在于，

-一个电的和/或磁的屏蔽包围测量单元（30），

-所述屏蔽与接管（10,20）或者外部横隔板（42）机械连接。

12.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述磁极（2）组合到通道壁（32）里面。

13.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述外壳由加强塑料制成。

14.如权利要求13所述的流量计，其特征在于，

-所述外壳由纤维强化的热塑塑料制成。

15.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述外壳由两个单独加工的单个部件（10,20,30;50）组成，其中，

-所述入口接管（10）、出口接管（20）、外部加强支架和所述内部加强支架的第一内部长筋（38）形成一个单元；且

-单独的模块（50）位于所述外壳中心中的缺口（50'）中，并且至少包括内部的横隔板（37）、测量通道、电极（1）和磁极（2）。

16.如权利要求1或2所述的流量计，其特征在于，

-所述外壳由三个单独加工的、抗拉地相互连接的单个部件（10,20,30）组成，

-所述测量单元（30）的端部利用密封件（3）流体密封地密封到接管（10,20）中的缺口（16,26）里面。

17.如权利要求15所述的流量计，其特征在于，

-所述单独的模块（50）电梯式地安装。