CN104913821A - 电磁流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种电磁流量计，包括：测量管，其具有凸缘部，所述凸缘部构造为通过螺栓紧固而与管道侧凸缘联接；内衬材料，其构造为覆盖所述测量管的内侧和所述凸缘部的联接侧表面的具有预定直径的内周区域；以及接地环，其构造为设置在所述凸缘部和所述管道侧凸缘之间。接地环具有环形板部和沿着环形板部的外周形成的壁部。

Description

电磁流量计
技术领域
本公开涉及一种电磁流量计，更特别地，涉及一种抑制构造成覆盖测量管内部的内衬材料的变形的技术。
背景技术
由于构造为利用电磁感应来测量导电流体的流量的电磁流量计是耐用的且具有高精度，所以被广泛用于工业用途。电磁流量计构造为使被测量的导电流体能够流入沿正交方向施加了磁场的测量管中，并且测量所产生的电动势。由于电动势与被测量流体的流量成正比，所以可以基于测量的电动势来获得被测量流体的体积流量。
在电磁流量计中，测量管具有附接于测量管上的用于电动势测量的电极及类似物且与安装到设备及类似物上的管道联接，且基于联接结构而分类成凸缘型和薄片型。在凸缘型中，电磁流量计的测量管形成有大的凸缘且使螺栓能够穿过管道的凸缘和测量管的凸缘，使得测量管与管道的凸缘联接。在薄片型中，电磁流量计的测量管形成有小的凸缘且联接到管道的凸缘，而使得螺栓不能穿过测量管的凸缘。
图13示出了凸缘型电磁流量计与管道的联接结构。如图13所示，电磁流量计200具有转换器210和测量管220，并且测量管220的两端形成有凸缘部221。相应的凸缘部221通过螺栓321和螺母(未示出)联接到管道侧凸缘部311。
当将电磁流量计侧凸缘部221和管道侧凸缘部311联接起来时，利用螺栓321和螺母将电磁流量计侧凸缘部221和管道侧凸缘部311紧固在一起，接地环222和垫圈312置于电磁流量计侧凸缘部221和管道侧凸缘部311之间。垫圈312用来确保联接部分的液密性。接地环222是具有贯穿的圆孔且对应于管道尺寸的圆形金属板(环形板)且用来使被测量流体的接地电位和共同电位相等。
如图14所示，在薄片型电磁流量计中，测量管240的凸缘部241具有较小的直径，且使螺栓342不能通过测量管240的凸缘部241。出于此原因，测量管240由于置于通过螺栓紧固的两个管道侧凸缘部341之间而被固定。此时，可以使用用来定位的定心装置344。
而且，在薄片型电磁流量计中，当将电磁流量计侧凸缘部241和管道侧凸缘部341联接起来时，利用螺栓342和螺母将电磁流量计侧凸缘部241和管道侧凸缘部341紧固在一起，接地环242和垫圈343置于电磁流量计侧凸缘部241和管道侧凸缘部341之间。
图15是电磁流量计侧凸缘部241与管道侧凸缘部311之间的联接部分的剖视图。此处，示例了凸缘型电磁流量计。如图15所示，内衬材料223结合或者焊接到电磁流量计200的测量管220的内侧(包括凸缘部221的联接侧的区域的一部分)。内衬材料223不仅用来确保测量管220对电动势的绝缘，而且用来确保测量管220对于被测量流体的耐腐蚀性和耐磨性。根据被测量流体来选择内衬材料223。例如，可以使用氟树脂(PFA、PTFE)、聚氨酯橡胶、软质天然橡胶和类似物。
内衬材料223形成为盖住凸缘部221的联接侧的具有预定直径的内周区域。因此，当接地环222从内衬材料223上方进行附接且电磁流量计侧凸缘部221和管道侧凸缘部311彼此联接时，接地环222和内衬材料223紧密接触。
[专利文献1]日本专利申请公开No.2010-151648A
在使用诸如橡胶等具有高延展性的内衬材料223的情况下，当被测量流体的压力高时，内衬材料223由于内压而变形以沿外周方向扩张，如图16所示。当内衬材料223沿外周方向膨胀时，内衬材料223的厚度减小同样的量。因此，接地环222与内衬材料223之间的表面压力降低，从而可能影响液密性。
从安全观点看，优选的是，即使施加了比说明书中的限值高的被测量流体的压力，也能抑制内衬材料223的变形从而保持液密性。
发明内容
本发明的示例性实施例提供了能够抑制内衬材料由于被测量流体的压力而变形的电磁流量计。
根据示例性实施例的电磁流量计，包括：
测量管，其具有凸缘部，所述凸缘部构造为通过螺栓紧固而与管道侧凸缘联接；
内衬材料，其构造为覆盖所述测量管的内侧和所述凸缘部的联接侧表面的具有预定直径的内周区域；以及
接地环，其构造为设置在所述凸缘部和所述管道侧凸缘之间，
其中，所述接地环具有环形板部和沿着所述环形板部的外周形成的壁部。
所述壁部的内径可以构造为比所述凸缘部的联接侧表面上的被所述内衬材料覆盖的所述预定直径大。
当所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来时，所述内衬材料可以由于压缩引起的变形而与所述壁部相接触。
在所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来之后，所述内衬材料可以由于从被测量流体施加的压力引起的变形而与所述壁部相接触。
根据示例实施例的电磁流量计包括：
测量管，其具有凸缘部，所述凸缘部构造为通过螺栓紧固而与管道侧凸缘联接；
内衬材料，其构造为覆盖所述测量管的内侧和所述凸缘部的联接侧表面的具有预定直径的内周区域；
接地环，其构造为设置在所述凸缘部和所述管道侧凸缘之间；以及
环状的壁环，其构造为设置在所述凸缘部和所述接地环之间且具有比所述凸缘部的联接侧表面上的被所述内衬材料覆盖的所述预定直径大的内径。
当所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来时，所述内衬材料可以由于压缩引起的变形而与所述壁环相接触。
在所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来之后，所述内衬材料可以由于从被测量流体施加的压力引起的变形而与所述壁环相接触。
所述凸缘部的朝向所述接地环的表面或者所述接地环的朝向所述凸缘部的表面具有构造为用于将所述壁环配合在内的凹部。
根据示例性实施例的电磁流量计包括：
测量管，其具有凸缘部，所述凸缘部构造为通过螺栓紧固而与管道侧凸缘联接；
内衬材料，其构造为覆盖所述测量管的内侧和所述凸缘部的联接侧表面的具有预定直径的内周区域；以及
接地环，其构造为设置在所述凸缘部和所述管道侧凸缘之间，
其中，所述凸缘部具有沿周向形成在所述凸缘部的联接侧表面上而围绕所述内衬材料的凸起部。
所述接地环的厚度可以在所述接地环的朝向所述内衬材料的表面上变化。
所述接地环在外周部处可以比在内周部处更厚。
所述厚度可以通过形成在所述接地环中的凹部或凸起部而变化。
根据本发明，可以抑制内衬材料由于被测量流体的压力而变形。
附图说明
图1是根据本发明的第一示例性实施例的电磁流量计的测量管的凸缘部与管道侧凸缘部之间的联接部分的剖视图。
图2示出了第一示例性实施例的接地环。
图3示出了利用接地环的壁来抑制内衬材料沿外周方向的变形的情形。
图4示出了本发明应用于薄片型电磁流量计的情况。
图5是根据本发明的第二示例性实施例的电磁流量计的测量管的凸缘部与管道侧凸缘部之间的联接部分的剖视图。
图6A和图6B示出了用于壁环固定的凹部。
图7是根据本发明的第三示例性实施例的电磁流量计的测量管的凸缘部与管道侧凸缘部之间的联接部分的剖视图。
图8示出了本发明的变型实施例。
图9示出了本发明的变型实施例。
图10示出了本发明的变型实施例。
图11A至11C示出了本发明的变型实施例。
图12A至12C示出了本发明的变型实施例。
图13示出了凸缘型电磁流量计与管道之间的联接结构。
图14示出了薄片型电磁流量计与管道之间的联接结构。
图15是电磁流量计侧凸缘部与管道侧凸缘部之间的联接部分的剖视图。
图16示出了由于被测量流体的压力而引起内衬材料沿外周方向的变形。
具体实施方式
将参考附图对本发明的示例性实施例进行说明。图1是根据本发明的第一示例性实施例的电磁流量计100的测量管120的凸缘部121与管道侧凸缘部311之间的联接部分的剖视图。同时，可以使得电磁流量计100与管道之间的联接结构与图13所示的现有技术的联接结构相同。
如图1所示，内衬材料123结合或焊接到电磁流量计100的测量管120的内侧(包括凸缘部121的联接侧的区域的一部分)。当将电磁流量计侧凸缘部121和管道侧凸缘部311联接起来时，利用螺栓和螺母(未示出)将电磁流量计侧凸缘部121和管道侧凸缘部311紧固在一起，接地环122和垫圈312置于电磁流量计侧凸缘部121和管道侧凸缘部311之间。此时，接地环122和内衬材料123进行表面接触。
在第一示例性实施例中，如图2所示，接地环122形成有沿着环形板部122x的外周的壁部122y。接地环122设置成使得壁部122y从外周侧覆盖内衬材料123，壁部122y面向内衬材料123。
可以通过切割具有壁部122y的高度的筒状金属材料的内部或者通过独立地形成环形板部122x和壁部122y然后用粘合剂或焊接法将环形板部122x和壁部122y一体化，来形成接地环122。
如图3所示，即使内衬材料123倾向于由于被测量流体的压力而沿外周方向向外膨胀，内衬材料也与接地环122的壁部122y相接触且因此抑制内衬材料的变形，从而可以将内衬材料123和接地环122之间的表面压力保持为高压状态。因此，改善了液密状态的耐压性。
优选地，在电磁流量计侧凸缘部121和管道侧凸缘部311彼此联接起来之前，壁部122y的内径具有不与内衬材料123接触的尺寸。描下面述其原因。内衬材料123预留了当通过利用螺栓和螺母进行螺栓紧固使内衬材料123受来自两个凸缘121、311的压力压缩时，沿外周方向变形的空间。因此，可以减少内衬材料沿内周方向的变形，而这种变形将影响被测量流体的流动。也即，如果不存在沿外周方向变形的空间，则内衬材料123会沿被测量流体流动的内周方向大幅度地变形，这不是期望的。
另一方面，为了适当地防止内衬材料123与接地环122之间的表面压力由于内衬材料123沿外周方向的变形而降低，壁部122y的内径尺寸被设定成使得壁部122y在螺栓紧固时的拧紧引起的压缩下与内衬材料123相接触，或者在内衬材料123由于在拧紧之后来自被测量流体的压力而沿外周方向略微变形的阶段与内衬材料123相接触。来自被测量流体的压力可以是正常情况下承受的压力或者考虑其规格的情况下的电磁流量计100所容许的最大压力、或者是例如更高的压力。
而且，壁部122y的高度被设定成避免如下情形：在螺栓紧固时拧紧的早期阶段，壁部122y与凸缘部121相接触，并且因此不能确保内衬材料123与接地环122之间的表面压力。也即，如图3所示，壁部122y的高度被设定成使得在螺栓紧固的拧紧之前，接地环122的壁部122y的顶部不与凸缘部121相接触。
而且，壁部122y的高度被设定成使得，在内衬材料123由于充分拧紧而导致在一定程度上被压缩的阶段，壁部122y的末端与凸缘部121相接触，且壁部122y可以用作过度拧紧止挡件。
同时，在第一示例性实施例中，已经示例了凸缘型电磁流量计。然而，本发明还能够应用于薄片型电磁流量计。如图4所示，内衬材料143结合或者焊接到薄片型电磁流量计101的测量管140的内侧(包括凸缘部141的联接侧的区域的一部分)。
此处，凸缘部141形成为比凸缘型电磁流量计100的凸缘部121小，使螺栓能够通过凸缘部141的外侧，凸缘部141和管道侧凸缘部341通过螺栓紧固而联接，这与薄片型电磁流量计相同。
而且，在薄片型电磁流量计101中，为了抑制内衬材料143的变形，接地环142优选地形成有壁部142y。后面要描述的示例性实施例和变型实施例也能够应用于薄片型电磁流量计。
下面，描述了本发明的第二示例性实施例。图5是根据本发明的第二示例性实施例的电磁流量计100的测量管120的凸缘部121与管道侧凸缘部311之间的联接部分的剖视图。在第二示例性实施例中，环形板部122x和壁部122y独立地形成，环状壁环125和与现有技术相同地具有环形板状的接地环124用来利用壁环125抑制内衬材料123沿外周方向的变形。壁环125的内径和厚度能够以与壁部122y的内径和高度相同的方式来形成。
关于壁环125，准备了各种厚度。因此，可以容易地应对内衬材料123的厚度的不均一性和变化。而且，即使内衬材料123的厚度由于例如随时间的磨损和蠕变而变化，也可以通过用具有适当厚度的壁环125替代壁环125来容易地应对相应的情形。此外，与一体地具有壁部的接地环122相比，可以节省制造成本。作为壁环125的材料，可以使用具有足够强度和耐受性(耐腐蚀性等)的材料，不必要求与接地环124的材料相同。
在第二示例性实施例中，当将电磁流量计侧凸缘部121和管道侧凸缘部311联接起来时，为了固定壁环125的位置，接地环124的与内衬材料123接触的表面可以形成有用于装配壁环125的周向凹部，如图6A所示。
可选地，如图6B所示，测量管120的凸缘部121的与内衬材料123接触的表面可以形成有用于装配壁环125的周向凹部。凹部的宽度是任意的，只要壁环125能够装配在凹部中即可。因此，凹部的宽度可以等于壁环125的宽度或者可以大于壁环125的宽度。同时，在该情况下，考虑凹部的深度来确定壁环125的厚度。
随后，描述本发明的第三示例性实施例。图7是根据本发明的第三示例性实施例的电磁流量计100的测量管120的凸缘部121与管道侧凸缘部311之间的联接部的剖视图。在第三示例性实施例中，为测量管120的凸缘部121设置有用于抑制内衬材料123沿外周方向变形的壁。
也即，构造为包围内衬材料123的凸起部121a沿周向形成在凸缘部121的与内衬材料123接触的表面上。凸起部121a的尺寸、内径和高度可以以与第一示例性实施例的接地环122的壁部122y相同的方式来形成。
随后，对本发明的变型实施例进行说明。下面的变型实施例应用于第一示例性实施例。然而，变型实施例还能够应用于第二和第三示例性实施例。
在上述的示例性实施例中，接地环122的环形板部122x的与内衬材料123接触的表面是平坦的且关于厚度而言是均一的。然而，在变型实施例中，关于与内衬材料123接触的表面，环形板部122x的厚度沿径向改变。
在接地环122的与内衬材料123接触的表面上改变接地环122的厚度。因此，当通过联接时的螺栓紧固而拧紧电磁流量计侧凸缘部121和管道侧凸缘部311时，内衬材料123的压缩率随着部位的不同而不同。
例如，根据图8所示的接地环122，除了壁部122y之外的环形板部122x构造为使得外周部的厚度变厚且内周部的厚度变薄。在该情况下，内衬材料123的压缩率在外周部处较高且在内周部处较低。
一般地，当内衬材料123的压缩率增大时，改善了液密性。然而，由于施加了过大的力，使得快速劣化。当内衬材料123劣化时，弹性力降低，从而可能难以保持初始的液密性。因此，在该变型实施例中，改变接地环122的厚度以根据部位改变内衬材料123的压缩率，从而可以确保高的液密性且长时间保持液密性。也即，在具有高压缩率的部分确保了高的液密性，在具有低压缩率的部分长时间保持液密性。此时，即使最初的液密性降低了，也可以在具有高压缩率的部分长时间地在一定程度上保持液密性。
如图8所示，为了将内衬材料123的外周部的压缩率设置得高且将内周部的压缩率设置得低，接地环122的外周部形成为较厚且内周部形成为较薄。因此，当内衬材料123倾向于由于被测量流体的压力而沿外周方向变形时，由于接地环122的厚度变化形成的倾斜表面与壁部122y一起充当抵抗力。因此，可预期的是进一步抑制了内衬材料123沿外周方向的变形。
而且，在图8的实施例中，使得接地环122的厚度连续变化，而没有尖锐部分。因此，在任一部分处最佳地设定内衬材料123的压缩率，能够避免由于与有角部分接触导致的内衬材料123上的负荷集中。
接地环122的厚度的变化不限于图8的实施例。例如，如图9所示，接地环122可以形成有三角形凹部。在该情况下，降低了内衬材料123的对应于凹部的部分的压缩率。厚度变化可以是线性形状、曲线形状或其组合。
而且，如图10所示，接地环122的外周部可以变薄，接地环122的内周部可以变厚。在该情况下，内衬材料123的压缩率在外周部处较低且在内周部处较高。
此外，如图11A至11C所示，接地环122可以形成有具有各种形状的凹部。具体地，接地环122可以形成有矩形凹部(图11A)、半圆形凹部(图11B)或者其他形状的凹部(图11C)。在该情况下，降低了内衬材料123的对应于凹部的部分的压缩率。
而且，如图12A至12C所示，接地环122可以形成有各种形状的凸起部。具体地，接地环122可以形成有矩形凸起部(图12A)、半圆形凸起部(图12B)或者其他形状的凸起部(图12C)。在该情况下，凸起部卡住内衬材料123，从而提高了内衬材料123的对应于凸起的部分的压缩率，改善了液密性。
同时，接地环122的厚度沿径向变化。然而，接地环122的厚度可以沿周向变化。可选地，可以改变测量管120的凸缘部121的厚度。

Claims (15)

1.一种电磁流量计，包括：
测量管，其具有凸缘部，所述凸缘部构造为通过螺栓紧固而与管道侧凸缘联接；
内衬材料，其构造为覆盖所述测量管的内侧和所述凸缘部的联接侧表面的具有预定直径的内周区域；以及
接地环，其构造为设置在所述凸缘部和所述管道侧凸缘之间，
其中，所述接地环具有环形板部和沿着所述环形板部的外周形成的壁部。
2.根据权利要求1所述的电磁流量计，其中，所述壁部的内径构造为比所述凸缘部的联接侧表面上的被所述内衬材料覆盖的所述预定直径大。
3.根据权利要求2所述的电磁流量计，其中，当所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来时，所述内衬材料由于压缩引起的变形而与所述壁部相接触。
4.根据权利要求2所述的电磁流量计，其中，在所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来之后，所述内衬材料由于从被测量流体施加的压力引起的变形而与所述壁部相接触。
5.一种电磁流量计，包括：
测量管，其具有凸缘部，所述凸缘部构造为通过螺栓紧固而与管道侧凸缘联接；
内衬材料，其构造为覆盖所述测量管的内侧和所述凸缘部的联接侧表面的具有预定直径的内周区域；
接地环，其构造为设置在所述凸缘部和所述管道侧凸缘之间；以及
环状的壁环，其构造为设置在所述凸缘部和所述接地环之间且具有比所述凸缘部的联接侧表面上的被所述内衬材料覆盖的所述预定直径大的内径。
6.根据权利要求5所述的电磁流量计，其中，当所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来时，所述内衬材料由于压缩引起的变形而与所述壁环相接触。
7.根据权利要求5所述的电磁流量计，其中，在所述凸缘部和所述管道侧凸缘通过螺栓紧固而联接起来之后，所述内衬材料由于从被测量流体施加的压力引起的变形而与所述壁环相接触。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的电磁流量计，其中，所述凸缘部的朝向所述接地环的表面或者所述接地环的朝向所述凸缘部的表面具有构造为用于将所述壁环配合在内的凹部。
9.一种电磁流量计，包括：
测量管，其具有凸缘部，所述凸缘部构造为通过螺栓紧固而与管道侧凸缘联接；
内衬材料，其构造为覆盖所述测量管的内侧和所述凸缘部的联接侧表面的具有预定直径的内周区域；以及
接地环，其构造为设置在所述凸缘部和所述管道侧凸缘之间，
其中，所述凸缘部具有沿周向形成在所述凸缘部的联接侧表面上而围绕所述内衬材料的凸起部。
10.根据权利要求1至7和9中任一项所述的电磁流量计，其中，所述接地环的厚度在所述接地环的朝向所述内衬材料的表面上变化。
11.根据权利要求10所述的电磁流量计，其中，所述接地环在外周部处比在内周部处更厚。
12.根据权利要求10所述的电磁流量计，其中，所述厚度通过形成在所述接地环中的凹部或凸起部而变化。
13.根据权利要求8所述的电磁流量计，其中，所述接地环的厚度在所述接地环的朝向所述内衬材料的表面上变化。
14.根据权利要求13所述的电磁流量计，其中，所述接地环在外周部处比在内周部处更厚。
15.根据权利要求13所述的电磁流量计，其中，所述厚度通过形成在所述接地环中的凹部或凸起部而变化。
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