CN103137282B - 用于核磁流量测量仪的磁体部件 - Google Patents

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Abstract

说明和示出一种用于核磁流量测量仪的磁体部件(1)，其带有包括作为构件的至少一个永磁体(2)的组件。根据本发明的磁体部件，其到流量测量仪的磁化装置的磁体容纳部中的引入被简化并且其尤其阻止了在永磁体处的磁性材料的剥落，其特征在于，组件(3)带有包壳(4)用于保护永磁体(2)免于由于机械负荷、尤其在将磁体部件(1)引入流量测量仪的磁体容纳部中时磁性材料的剥落，并且/或者用于通过在磁体部件(1)与磁体容纳部之间的减小的摩擦将永磁体(2)简化地引入磁体容纳部中，并且/或者用于影响由永磁体(2)所产生的磁场。

Description

用于核磁流量测量仪的磁体部件
技术领域
本发明涉及一种用于核磁流量测量仪的磁体部件，其带有包括作为构件的至少一个永磁体的组件。
背景技术
核磁流量测量仪通过测量和评估由多相流体的核磁共振感应到合适的传感器中的电压在量管中确定多相流体的各个相的流量、在多相流体中各个相的流速和各个相的相对份额。核磁共振(在英语中核磁共振被称为Nuclear Magnetic Resonance)的测量原理基于原子核利用自由磁矩在存在磁场的情况下旋进(praezedieren)成核自旋(Kernspin)的特性。代表原子核的磁矩的矢量的旋进在此围绕代表在原子核的部位处的磁场的矢量实现，其中，旋进感应电压到传感器中。旋进的频率被称为拉莫尔频率ωL并且根据ωL＝γB来计算，其中，γ是旋磁比而B是磁场强度的值。旋磁比γ对于氢核最大；因此带有氢核的流体尤其适合于核磁流量测量仪。
从油源输送主要由原油、天然气和盐水构成的多相流体。所谓的测试分离器分出所输送的流体中的一部分、使流体的各个相互相分离并且确定流体中各个相的份额。测试分离器费用很高、不能被安装在水下且不允许实时测量。尤其地，测试分离器不能可靠地测量低于5％的原油含量。因为每个源的原油含量持续下降且大量源的原油含量已低于5％，所以现在不能经济有效地开采这些源。
不仅原油而且天然气和盐水都包含氢核，对于其(如已所提及的那样)旋磁比γ最大。因此核磁流量测量仪特别适合于使用在油源处、还在水下直接在海底的源处，但是并不限于该应用。例如在石化的或者在化学的工业中开辟其它的应用。分出流体的一部分不是必需的，而是要实时测量整个流体。与测试分离器相比，核磁流量测量仪成本更有利且维护更少并且尤其还能够可靠地测量流体中低于5％的原油含量，由此大量油源的(进一步)的开采首次变成可能。
从美国公开文件2008/0174309中已知一种由形成空心柱状的永磁体的盘形磁体堆构成的磁化装置，其中，在磁化装置的柱形的内腔中的磁场是均匀的，该堆包括多个盘形磁体并且盘形磁体通过由非磁性材料构成的螺栓来固定。盘形磁体中的每个从属有多个磁体部件，其中，磁体部件中的每个由矩形的棒状磁体构成，在由非磁性材料构成的相应两个盘之间的磁体部件被引入构造为形状配合的凹部的磁体容纳部中且通过由非磁性材料构成的螺栓来固定。
因为为了由包含在流体中的氢核的旋进感应到传感器中的高的电压而需要强磁场，所以相应地使用强的磁体部件。由于在盘形磁体中的每个中在空间上彼此紧挨地布置的多个磁体部件，通过各个磁体部件的磁场的相互作用导致磁体部件彼此之间的显著的力作用。这些力作用显著使各个磁体部件的引入变得困难，并且经常在所述的力作用下引入时由于磁体部件与磁体容纳部的不利的接触导致磁性材料的剥落(Abplatzung)，因为其是易碎的。由于磁性材料的剥落而改变磁体部件的磁场并且因此还不利地影响在磁化装置的内腔中所产生的磁场的均匀性。因为由原子核的旋进感应到传感器中的电压取决于拉莫尔频率而其取决于磁场强度，因此磁性材料的剥落导致测量质量变差。
发明内容
本发明的目的是说明一种磁体部件，其到流量测量仪的磁化装置的磁体容纳部中的引入被简化且其尤其防止在永磁体处的磁性材料的剥落。
根据本发明的磁体部件(在其中实现之前所导出的和指出的目的)特征首先且主要在于，该组件实现有包壳(Ummantelung)，用于保护永磁体免于由于机械负荷、尤其在将磁体部件引入流量测量仪的磁体容纳部中时磁性材料的剥落，并且/或者用于通过在磁体部件与磁体容纳部之间的减小的摩擦将永磁体简化地引入磁体容纳部中，并且/或者用于影响由永磁体所产生的磁场。
包括至少一个永磁体的磁体部件的包壳至少可设置在永磁体与磁体容纳部之间的接触部位处。在此应着眼于在磁体部件与磁体容纳部的接触时和还之前已在处理磁体部件时防止磁性材料的剥落来选择包壳的材料。对此作为材料可考虑例如粘弹性塑料还或另外带有较低的且尤其比磁性材料的脆性更低的脆性的金属。
令人惊讶地，将根据本发明的磁体部件引入磁体容纳部中比由现有技术已知的磁体部件更简单。因此在另外的试验中，以尽可能的小的磨擦为目标来优化包壳与磁体容纳部之间的材料配对。在试验的范围中意外地显示出由永磁体的包壳的材料的导磁性可有利地影响根据本发明的磁体部件的所产生的磁场。例如，在由带有高的导磁性的材料构成的永磁体的极的区域中的包壳可作为一种磁透镜起作用且形成磁场。
在根据本发明的磁体部件的一优选的实施形式中，除了作为构件的至少一个永磁体之外，该组件还包括作为构件的至少一个隔片(Abstandshalter)。通常，所有的永磁体具有相同的空间尺寸，由此降低成本和简化磁体部件的构造。经常将隔片布置在永磁体之间以形成所产生的磁场。所产生的磁场的形成在此不仅可通过隔片的几何成形而且可通过鉴于导磁性选择隔片的材料实现。
在根据本发明的磁体部件的另一优选的实施形式中，构件中的至少两个(该构件是组件的永磁体和隔片)处于接触中。优选地，在此构件的表面的处于接触中的区域是平的面。尤其地，构件的处于接触中的平的面是一致的(deckungsgleich)并且优选地附加地一致地来布置。这样设计的磁体部件是单体式的且由此在所产生的磁场的设计中允许高程度的自由度。附加地，表面的处于接触中的区域也可被互相连接，例如被材料配合地连接。通过连接来机械牢靠地固定该组件且简化了操作。
在根据本发明的磁体部件的一相当特别优选的实施形式中构件中的多个(其平的且一致的面一致地处于接触中)布置成使得产生棒状的组件，并且各个构件构造成使得构件的垂直于棒纵轴线的外部的横截面轮廓沿着棒纵轴线是恒定且相同的。尤其地，棒状组件的相对于棒纵轴线在外部的横截面轮廓关于棒纵轴线是非旋转对称的且优选地是矩形的。非旋转对称的横截面轮廓使棒状的磁体部件能够形状配合地布置在磁化装置的磁体容纳部中，这样使得磁体部件不能围绕磁体部件的纵轴线旋转。磁体部件的可旋转性会损害在磁场的磁化装置的内腔中的均匀性。
在根据本发明的磁体部件的另一有利的实施形式中，包壳由布置在组件的外部的面中的至少一个上的至少一个条带(Streifen)构成。尤其地，在构件的棒状布置中条带可沿着棒纵轴线来布置，由此使包壳的安装花费最小。组件的外部的面从构件的布置中得出。条带例如可以是塑料箔或金属箔或者金属板(即较厚的金属箔)。塑料箔仅提供保护免于磁性材料的剥落且使磁体部件能够简单地引入磁体容纳部中，而金属箔或金属板由于所选材料的导磁性也能够影响所产生的磁场。
在根据本发明的磁体部件的一相当特别优选的实施形式中，构件彼此间通过形状配合地布置的条带来固定。在研究条带材料对所产生的磁场的效果期间意外地得出通过用作包壳的条带在机械上足够稳定地将构件互相固定的可能性。
除了它的作为保护免于磁性材料的剥落和在将磁体部件引入磁体容纳部中的一个中时减小摩擦的功能之外，条带因此承担第三功能。通过将多个构件通过条带以简单的方式在机械上互相固定的可能性现在能够以简单的方式大量生产组件的永磁体和隔片并且在一个工序中将磁体部件引入磁体容纳部中的一个中。由此显著减少磁化装置的制造费用。备选地或附加地，条带中的至少一个可被与构件中的至少一个相连接、优选地被形状配合地连接。
在根据本发明的磁体部件的另一优选的实施形式中，包壳是管，棒状的组件被引入其中。管在其方面那么布置在磁体容纳部中的一个中并且尤其能够可旋转地布置在磁体容纳部中且可抗旋转运动地固定。通常，管由非磁性的材料制成以避免进一步影响磁场。通过管在磁体容纳部中的可旋转性可能影响在柱形的永磁体的内腔中所产生的磁场。优选地，垂直于管纵轴线的内部的横截面轮廓这样与垂直于棒纵轴线的外部的横截面轮廓相匹配，使得排除了相对于引入管中的组件的管围绕管纵轴线的旋转。如果管中的磁体和/或管不是无隙地布置磁体容纳部中，则损害在柱形永磁体的内部中的磁场的均匀性。
附图说明
现在详细存在设计和改进根据本发明的磁体部件的不同可能性。对此参考从属于权利要求1的权利要求且参考优选的实施例结合附图的说明。在根据本发明的磁体部件的实施例的附图中示出：
图1以爆炸图显示了根据本发明的磁体部件的优选的实施形式，
图2显示了带有还未卷边的压板(Lasche)的根据图1的磁体部件以及
图3显示了现在带有卷边的压板的根据图1的磁体部件。
具体实施方式
如在图1中的爆炸图中可特别好地识别出的那样，磁体部件1由10个永磁体2(其形成组件3)且由形成包壳4的4个长形的黄铜片条带(Messingblechstreifen)构成。所有的永磁体2构造成方形并且布置成使得永磁体2的处于接触中的平的面是一致的且一致地来布置，从而得到棒组件3。因此，棒组件3的垂直于棒纵轴线的外部的横截面轮廓是矩形的并且沿着棒纵轴线是恒定的。永磁体2的处于接触中的面彼此相贴靠，但是不是材料配合地相互连接。
图2显示了形成包壳4的4个黄铜片条带5在棒组件3的4个自由的面上沿着棒纵轴线的布置。黄铜片条带5形状配合地放置在面上，但是不与这些面相连接。通过选择黄铜作为用于条带的材料不影响所产生的磁场。黄铜片条带5比棒组件3更长，且黄铜片条带5的三角形的、伸出于棒组件3的端部形成压板6。
图3显示了带有卷边的压板6的在安装完成的状态中磁体部件1。通过压板6在棒组件3的端部处在永磁体2的端面上形状配合地卷边，棒组件3的永磁体2被在机械上互相固定。黄铜片条带5的长度和黄铜片条带5的端部的形状刚好选择成使得卷边的压板6不相互接触。通过黄铜片条带5，磁体部件1的横截面保持非旋转对称，从而阻止磁体部件1在磁化装置的磁体容纳部中围绕磁体部件1的纵轴线旋转。
用作包壳4的黄铜片条带5完成三个任务。首先，其保护永磁体2的脆性的磁性材料免于由于机械负荷不仅在通常的操作中而且在引入磁体容纳部中时剥落。其次，其简化了引入，因为一方面在黄铜片条带5与磁体容纳部之间的摩擦小于在磁性材料与磁体容纳部之间的摩擦并且因为另一方面可以在一个程序中引入10个永磁体2，代替一个永磁体。第三，黄铜片条带5以简单的且成本有利的方式固定棒组件3的永磁体2。

Claims (21)

1.一种用于核磁流量测量仪的磁体部件，其带有包括作为构件的至少一个永磁体的组件，其中所述组件(3)实现成带有包壳(4)，用于保护所述永磁体(2)免于在所述磁体部件(1)被引入所述流量测量仪的磁体容纳部中时由于机械负荷而引起的磁性材料的剥落，并且/或者用于通过在所述磁体部件(1)与所述流量测量仪的磁体容纳部之间的减小的摩擦将所述永磁体(2)简化地引入所述磁体容纳部中，其特征在于，所述包壳由布置在所述组件(3)的至少一个外部的面上的至少一个条带构成。
2.根据权利要求1所述的磁体部件，其特征在于，至少一个隔片作为构件属于所述组件(3)。
3.根据权利要求1或2所述的磁体部件，其特征在于，所述构件中的至少两个处于相互接触中。
4.根据权利要求3所述的磁体部件，其特征在于，所述构件的表面的处于接触中的区域是平的面。
5.根据权利要求4所述的磁体部件，其特征在于，所述构件的处于接触中的平的面是一致的。
6.根据权利要求5所述的磁体部件，其特征在于，所述构件中的多个布置成使得产生棒状的组件(3)，并且各个所述构件构造成使得所述构件的垂直于棒纵轴线的外部的横截面轮廓沿着所述棒纵轴线是恒定且相同的。
7.根据权利要求6所述的磁体部件，其特征在于，所述棒状的组件(3)的垂直于所述棒纵轴线的外部的横截面轮廓关于所述棒纵轴线是非旋转对称的。
8.根据权利要求6或7所述的磁体部件，其特征在于，所述包壳由布置在所述组件(3)的至少一个外部的面上的至少一个条带构成，其中所述条带沿着所述棒纵轴线来布置。
9.根据权利要求1或2所述的磁体部件，其特征在于，所述构件通过所述条带来相互固定。
10.根据权利要求1或2所述的磁体部件，其特征在于，所述条带中的至少一个与所述构件中的至少一个相连接。
11.根据权利要求6或7所述的磁体部件，其特征在于，所述包壳(4)是管。
12.根据权利要求7所述的磁体部件，其特征在于，所述包壳(4)是管，其中垂直于管纵轴线的内部的横截面轮廓这样与垂直于所述棒纵轴线的所述外部的横截面轮廓相匹配，使得排除引入所述包壳(4)中的所述组件(3)相对于包壳(4)围绕所述管纵轴线的旋转。
13.根据权利要求1或2所述的磁体部件，其特征在于，所述构件中的至少两个相互连接。
14.根据权利要求1或2所述的磁体部件，其特征在于，所述永磁体(2)具有相同的空间尺寸。
15.根据权利要求5所述的磁体部件，其特征在于，所述构件的处于接触中的平的面一致地来布置。
16.根据权利要求7所述的磁体部件，其特征在于，所述棒状的组件(3)的垂直于所述棒纵轴线的外部的横截面轮廓是矩形的。
17.根据权利要求1或2所述的磁体部件，其特征在于，所述条带为黄铜片条带(5)。
18.根据权利要求10所述的磁体部件，其特征在于，所述条带中的至少一个与所述构件中的至少一个材料配合地相连接。
19.根据权利要求11所述的磁体部件，其特征在于，所述包壳(4)是可旋转地布置在所述磁体容纳部中的且可抗旋转运动地固定的管。
20.根据权利要求13所述的磁体部件，其特征在于，所述构件中的至少两个材料配合地相互连接。
21.根据权利要求1所述的磁体部件，其特征在于，所述包壳(4)设置成用于影响由所述永磁体(2)所产生的磁场。
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