CN102818598B - 磁流量计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁流量计。一种用于测量流动介质的流量的磁流量计（8）具有测量管（1），测量管具有沿着它的长度改变的横截面，并且优选地，在测量管（1）的中间段中的横截面比在测量管（1）的开始和末端小，优选地，测量管（1）的横截面在它的中间段中为矩形，并且其中壳（2）优选地具有圆形横截面。测量管（1）的入口段（5）由两段（5a和5b）形成，两段中的第一段（5a）就流向而言具有增加的横截面，并且下游毗邻第二段（5b）具有在流向上减少的横截面。可选地，出口段（6）类似地由两段（6a，6b）形成。

Description

磁流量计

技术领域

本发明涉及一种用于测量流动介质（flowing medium）的流量（flow）的磁流量计，该磁流量计具有：测量管；用于生成磁场的单元，该单元生成至少部分地渗透测量管的磁场；两个电极，用于检测在流动介质中感应的测量电压，以及壳，合并测量管，优选地也合并用于生成磁场的单元和电极，其中测量管具有在它的长度上改变的横截面，并且优选地，在测量管的中间段中的横截面比在测量管的开始和末端小，优选地，测量管的横截面在它的中间段中为矩形或者方形，并且其中壳优选地具有圆形横截面。

背景技术

根据现有技术已经广泛地已知磁流量计已有数十年；参见教授Dr.-Ing. K. W. Bonfig的Technische Durchflussmessung，3.Edition, Vulkan-Verlag Essen,2002, 第123至167页的描述。

用于测量流动介质的流量的磁流量计的基本原理回溯到法拉第，其于1832年提出将电动力感应的原理用于测量流动介质的流速。根据法拉第的感应定律，在如下流动介质中产生与流向垂直并且与磁场垂直的电场强度，该流动介质将电荷载流子（charge carrier）随它一起携带并且流过磁场。磁流量计使用法拉第的感应原理，因为磁场由用于生成磁场的单元产生，该单元通常具有被供应电流并且至少部分地引入（lead through）测量管的两个磁线圈，其中生成的磁场具有与流向垂直传播（run）的至少一个分量。在磁场内，流动介质的每个体积元（volume element）（流动介质具有在这一体积元中产生的经过流动介质移动的场强并且具有某一数量的电荷载流子）对于可以经由电极测量的测量电压有贡献。

作为形成本发明的基础的磁流量计的例子，这里引用德国专利公开197 08 857；10 2004 063 617和对应的美国专利7,261,001 B2；10 2008 057 756和对应的美国专利申请2010/132478 A1。这些公开的内容通过引用而在这里具体合并到本申请中。

发明内容

尽管如上文提到的那样已经有数十年并且在几乎不计其数的实施例中广泛已知磁流量计，但是关于磁流量计仍需改进并且改进是可能的。因而本发明的目的是关于其能力来改进介绍中描述的磁流量计，该能力用于也在很不同的流动介质中（特别也在携带具有大尺寸的固体的液体介质中）实现流量测量的相当准确度。

根据本发明设计的磁流量计是首创和本质的，其中测量管的入口段由两段形成，并且在流向方面，第一段具有在流向上增加的横截面，并且第二段具有在流向上减少的横截面。

在已知的磁流量计中，其中测量管具有入口段、出口段和在入口段与出口段之间的测量长度，入口段具有在流向上减少的横截面，并且出口段具有在流向上增加的横截面。对照而言，在根据本发明的磁流量计中，具有第一段的入口段始于在流向上增加的横截面。

在根据本发明的磁流量计中，测量管的入口段的第一段可以按照1：5至1：2的比、优选地按照约1：3的比在输入侧上比在输出侧上具有更小的横截面。具体而言，测量管的入口段的第一段可以在输入侧上具有15mm的直径并且在输出侧上具有25mm的直径。

上文关于根据本发明的磁流量计的测量管的入口段示出的内容未必必须在测量管的出口段中实现。然而推荐设计实施例使得输出侧对应于输入侧，即测量管的出口段也由两段形成，其中在流向方面，第一段具有在流向上增加的横截面，并且第二段具有在流向上减少的横截面。这里，可以用如上文关于输入侧描述的方式这样的方式实施在横截面之间的关系。

在磁流量计中，因此在根据本发明的磁流量计中，自然地至少在与流动介质发生接触的表面上未传导地设计测量管。因此，测量管可以总体上由非传导材料（具体为塑料或者陶瓷）设计。然而如下设计是可能的，在这些设计中，测量管实质上由传导材料制成，该材料的与流动介质发生接触的内表面被涂覆从而不是传导的（例如推荐向测量管提供HALAR^®（乙烯-三氟氯乙烯树脂）涂层或者PEEK（聚醚醚酮）涂层）

上文描述了在本发明基于的磁流量计中，测量管在它的中间段中的横截面（即测量管的测量段的横截面）可以被设计成矩形或者方形。优选地，测量管的测量段的横截面被设计成矩形。自然而言，测量段必须具有这样的横截面使得流动介质携带的固体可以穿过测量段。测量管的测量段的窄边因此必须至少与流动介质携带的固体的最大尺度一样大。

在根据本发明的磁流量计中，电极可以被布置成检测在测量管的测量段的长边上以及在窄边上在流动介质中感应的测量电压，然而优选地，电极实施于窄边上；参见德国公开10 2005 019 418和对应的美国专利7,383,739 B2。电极也可以具有传导金刚石涂层。在上文引用的德国公开10 2005 019 418和对应的美国专利7,383,739 B2中描述了如何实施这一金刚石涂层。然而在电极具有碳化钨涂层时特别有利。

也可以在方法方面，这里同样主要关于用于也针对携带大尺寸的固体的液体介质实现流量测量的明显准确度的能力，改进在介绍中描述的类型的磁流量计的功能。因此，本发明的目的也是提供一种用于操作在介绍中描述的类型的磁流量计的方法，在于其中向用于生成磁场的单元供应频率为25Hz的电流和/或150mA至350mA、特别是约为250mA的电流（峰-峰）。通常使用小得多的频率和更小的电流。

磁流量计特别适合用于在旋转填充机中用于确定容器（诸如瓶或者罐）的填充水平。它可以位于产品供应与填充阀之间，但是也可以是填充阀的部分。在本申请中，使用可以在其量、密度、浓度上、特别是在它们的粘性、传导率和速率上不同的至少两个流动介质来发生流量测量。具体而言，介质可以包含纤维、粒子、水果或者蔬菜片或者谷物。

详细地，存在如将根据在下文中描述并且在附图中示出的实施例将清楚的那样，用于设计并且进一步开发根据本发明的磁流量计的不同可能性以及用于操作在介绍中描述的类型的磁流量计的不同可能性。

附图说明

图1是用于流动介质的流量测量的磁流量计的第一示意横截面视图；并且

图2更详细示出了所示流量计的第二示意横截面视图。

具体实施方式

所示磁流量计8如它的功能所必需的那样具有测量管1、用于生成磁场9的单元，该磁场9至少部分地渗透测量管1并且该单元具有两个磁线圈10a、10b。流量计8也具有用于检测在流动介质中感应的测量电压的两个电极11a、11b。磁流量计8如图所示也包括壳2，该壳2合并测量管1、用于生成电磁场9的单元和电极11a、11b，壳2具有圆形横截面并且在相反端上配备凸缘3、4。

测量管1具有在它的长度上变化的横截面，并且横截面在测量管1的中间段中比在测量管1的开始和在它的末端小；在所示实施例中，测量管1的横截面在它的中间段中为矩形。测量管1因此由入口段3、出口段6和在入口段3与出口段6之间的测量段7形成。

与本发明基于的已知磁流量计相比，根据本发明的磁流量计8主要关于它的如下能力明显改进，该能力用于也在很不同的流动介质中（尤其也在携带大尺寸的固体的液体介质中）实现流量测量的相当准确度。它有所改进在于测量管1的入口段5由两段5a、5b形成并且第一段5a在流向上具有增加的横截面，并且第二段5b在流向上具有减少的横截面。

对于所示实施例而言成立的是测量管1的入口段5的第一段5a按照约1：3的比在输入侧上比在输出侧上具有更小横截面。实际上，测量管1的入口段5的第一段5a在输入侧上具有15mm的直径并且在输出侧上具有25mm的直径。

在所示实施例中，如针对输入侧描述的那样，在输出侧上设计根据本发明的磁流量计8。测量管1的出口段6因此也由两段6a、6b形成。这里鉴于流向，第一段6a在流向上具有增加的横截面，并且第二段6b在流向上具有减少的横截面。

在磁流量计中，测量管1至少未在面对流动介质的表面上不能是传导的。出于这一原因，测量管1在实施例中配备有HALAR^®（乙烯-三氟氯乙烯树脂）涂层或者PEEK（聚醚醚酮）涂层。

另外，对于所示实施例而言成立的是测量管1在它的中间段（即测量段7）中具有矩形横截面。测量管1的入口段5的第二段5b因此从圆形横截面合并成矩形横截面。对应地，使得测量管1的出口段6的第一段6a从矩形横截面合并成圆形横截面。入口段5的第一段5a和出口段6的第二段6b优选地具有连续圆形横截面。

对于根据本发明的磁流量计8的一个优选实施例而言还成立的是在测量管1的矩形测量段7的窄边上提供电极11a、11b并且这些电极具有碳化钨涂层。

如上文进一步描述的那样，使用特定操作模式来改进在介绍中描述的磁流量计8的功能，特别是也是根据本发明的磁流量计的功能。这是其中向用于生成磁场的单元供应频率为10Hz至50Hz（特别是25Hz的频率）的电流和/或150mA至350mA（特别是约为250mA）的电流（峰-峰）。

根据本发明的磁流量计8可以特别地也在旋转填充机中用于确定在产品供应与填充阀之间或者作为填充阀的部件的容器（诸如瓶或者罐）的填充体积。这里，接连地使用至少两个流动介质（尤其是可以在其量、密度、浓度、因此主要为粘性、传导率和速率方面区分的介质）来发生流量测量。可以在流动媒体例如是在液相中分离的啤酒、软饮料、可乐饮料、矿物质水、汽酒、基于酒的饮料、具有果浆的软饮料、蔬菜汁、水果汁、非碳酸饮料、醋、奶、巧克力奶、混合奶饮料、水果纤维和细胞浆糊（cell paste）、果肉浆（pulp paste）、果酱、水果片、谷物和植物片时使用根据本发明的磁流量计8。在液体介质中包含的固体通常具有8×8×8mm的最大尺度。

Claims (14)

1.一种用于测量流动介质的流量的磁流量计，包括：

测量管，

用于生成至少部分地渗透所述测量管的磁场的单元，

两个电极，用于检测在所述流动介质中感应的测量电压，以及

壳，包围所述测量管的至少中心部分，

其中所述测量管具有在长度方向上改变的横截面，

其中所述测量管的入口段由两段形成，所述两段中的第一段具有在流向上增加的横截面并且所述两段中的下游毗邻第二段具有在所述流向上减少的横截面。

2.根据权利要求1所述的磁流量计，其中所述测量管的中间段具有比在所述测量管的开始和末端小的横截面。

3.根据权利要求2所述的磁流量计，其中所述测量管的所述中间段的横截面为矩形，其中所述入口段和出口段具有圆形横截面，并且其中所述壳具有圆形横截面。

4.根据权利要求1所述的磁流量计，其中所述测量管的所述入口段的所述第一段具有按照1：5至1：2的比在输入侧上比在输出上更小的横截面。

5.根据权利要求4所述的磁流量计，其中所述比约为1：3。

6.根据权利要求4所述的磁流量计，其中所述测量管的所述入口段的所述第一段在所述输入侧上具有15mm的直径并且在所述输出侧上具有25mm的直径。

7.根据权利要求1所述的磁流量计，其中所述测量管的出口段由两段形成，所述两段中的第一段具有在所述流向上增加的横截面并且所述两段中的下游毗邻第二段具有在所述流向上减少的横截面。

8.根据权利要求1所述的磁流量计，其中所述测量管的流面向表面配备有乙烯-三氟氯乙烯树脂或者聚醚醚酮（PEEK）的涂层。

9.根据权利要求1所述的磁流量计，其中所述测量管在所述测量管的中间测量段中具有矩形横截面，并且其中在所述测量管的所述测量段的所述矩形横截面的窄边上提供所述电极。

10.根据权利要求1所述的磁流量计，其中所述电极具有碳化钨涂层。

11.一种用于操作用于测量流量的磁流量计的方法，包括以下步骤：

提供磁流量计，所述磁流量计具有：测量管；用于生成至少部分地渗透所述测量管的磁场的单元；两个电极，用于检测在流动介质中感应的测量电压；以及壳，包围所述测量管的至少中心部分，其中所述测量管具有在长度方向上改变的横截面，其中所述测量管的入口段由两段形成，所述两段中的第一段具有在流向上增加的横截面并且所述两段中的下游毗邻第二段具有在所述流向上减少的横截面，并且

向所述用于生成磁场的单元供应频率为10Hz至50Hz的电流。

12.根据权利要求11所述的方法，其中供应的电流具有25Hz的频率。

13.一种用于操作用于测量流量的磁流量计的方法，包括以下步骤：

提供磁流量计，所述磁流量计具有：测量管；用于生成至少部分地渗透所述测量管的磁场的单元；两个电极，用于检测在流动介质中感应的测量电压；以及壳，包围所述测量管的至少中心部分，其中所述测量管具有在长度方向上改变的横截面，其中所述测量管的入口段由两段形成，所述两段中的第一段具有在流向上增加的横截面并且所述两段中的下游毗邻第二段具有在所述流向上减少的横截面，并且

向所述用于生成磁场的单元供应150mA至350mA的电流（峰-峰）。

14.根据权利要求13所述的方法，其中供应的电流约为250mA（峰-峰）。