CN105806427B - 磁感应式流量测量仪和用于制造测量电极的方法 - Google Patents

磁感应式流量测量仪和用于制造测量电极的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁感应式流量测量仪和用于制造测量电极的方法，磁感应式流量测量仪具有测量管路(1)、磁场产生装置(5)和测量电极(2)。本发明目的在于在其测量电极方面改进已知的磁感应式流量测量仪。本发明由此实现该目的，即测量电极(2)包括由不导电的塑料制成的外部的电极罩(6)和由导电的塑料制成的内部的电极芯(7)。

Description

磁感应式流量测量仪和用于制造测量电极的方法
技术领域
本发明涉及一种用于流动介质的流量测量的磁感应式流量测量仪，其具有测量管路、用于产生至少部分地贯穿测量管路的磁场的磁场产生装置和至少一个用于截取在流动介质中所感应的测量电压的测量电极。此外，本发明涉及一种用于制造尤其适合用于磁感应式流量测量仪的测量电极的方法。
背景技术
根据法拉第感应定律，在由磁场贯穿的流动的导电介质中产生垂直于介质的流动方向且垂直于磁场的电场强。在磁感应式流量测量仪中由此来利用法拉第感应定律，即借助于通常具有至少一个磁场线圈的磁场产生装置通常来产生在测量过程期间随时间变化的磁场并且磁场至少部分地贯穿流动通过测量管路的导电介质。该磁场在此具有至少一个垂直于测量管路的纵轴线或垂直于介质的流动方向的分量。
磁感应式流量测量仪包括至少一个截取在导电介质中所感应的测量电压的测量电极。在现有技术的一些实施方案中存在至少两个测量电极。优选地，这些测量电极接触介质且这两个测量电极的虚拟连接线与垂直于测量管路的纵轴线贯穿测量管路的磁场的方向至少大致垂直地伸延。
对于在现有技术中已知的磁感应式流量测量仪示例性地参照文件DE 692 32 633C2、DE 199 07 864 A1、DE 100 64 738 B4、DE 102 43 748 A1、DE 10 2008 005 258 A1和DE 10 2011 112 703 A1以及还参照文件EP 0 704 682 A1和EP 0 834 057 A1。尤其还参照研究在磁感应式流量测量仪中与测量管路或与测量电极相关的的问题的文件，即参照文件DE 102 40 024 A1，DE 10 2008 059 067 A1，DE 10 2010 056 077 A1，DE 10 2012 017904 A1和DE 10 2014 001 479 A1。
文件DE 102 40 024 A1说明了一种磁感应式流量测量仪，在其中测量管路具有引导穿过其壁的测量电极通道并且测量电极在测量电极通道中布置成使得其测量电极头相对于测量管路的内壁回缩。在此设置成，测量电极通道的相应的内腔在测量电极头之前直至测量管路的内腔是空的。以该方式获得在测量电极处可截取的测量电压的改善的信噪比。
在由文件DE 10 2008 059 067 A1已知的磁感应式流量测量仪中，测量管路在内部至少部分地设置有电绝缘的覆盖层。在此，测量电极实施成条式并且具有在测量管路的周向上略微小于测量管路周长的四分之一至略微大于测量管路周长的一半的长度。
文件DE 10 2010 056 077 A1说明了一种磁感应式流量测量仪，在其中测量管路在内壁侧具有绝缘的衬里并且测量电极至少部分地由导电的塑料材料构成且在管路内侧与衬里材料配合地连接。
由文件DE 10 2012 017 904 A1已知一种磁感应式流量测量仪，在其中测量管路具有金属的基体且基体至少在测量管路内侧处设有热塑性覆盖层。在此，在测量电极穿过测量管路的穿过部位处，在测量管路的热塑性覆盖层与测量电极之间实现了通过加热覆盖层产生的液体密封的连接。
最后，由文件DE 10 2014 001 479 A1已知一种磁感应式流量测量仪，在其中测量管路对于每个测量电极具有圆柱状的穿过部位、设置在测量管路外侧处的联接到穿过部位处的支撑面和至少一个与支撑面有间距地设置的固定元件并且每个测量电极具有伸过穿过部位的或仅伸入的电极杆(Elektrodenschaft)和在电极杆上伸出的电极头。
发明内容
从现有技术出发，本发明目的在于关于其测量电极改进已知的磁感应式流量测量仪。这不仅涉及流量测量仪而且涉及用于产生尤其用于磁感应式测量仪的测量电极的方法。
根据本发明的磁感应式流量测量仪(在其中实现之前所列举的目的)首先且主要特征在于，测量电极包括由不导电的塑料制成的外部的电极罩(Elektrodenmantel)以及由导电的塑料制成的内部的电极芯(Elektrodenkern)。因此，测量电极总地来说至少部分地由导电的塑料构成。
在一设计方案中，流量测量仪具有至少两个测量电极，其分别由电极罩和电极芯构成。
在一设计方案中，电极罩设计成空心柱状。在一补充的或备选的设计方案中，电极芯柱状地或尤其实心柱状地来实施。
在一优选的设计方案中设置成，电极罩由塑料的不导电变体构成而电极芯由相同塑料的(例如通过合适地掺杂)导电变体构成。在一备选的设计方案中使用不同的塑料。
一实施形式特征在于，电极罩或/和电极芯通过注塑(=injection molding)来制造。在此推荐使用具有相对高的加工温度的塑料。一这样的塑料是PEEK(PEEK=聚醚醚酮)，一种属于多芳基醚酮的材料类的耐高温的热塑性塑料。PEEK几乎对所有有机和无机化学物质具有耐抗性。其熔点为335°C。备选地或补充地，使用塑料聚砜(PSU)。
在一有利的设计方案中，电极罩至少部分地由测量管路形成或由测量管路来实现。在该设计方案中，直接在测量管路中产生电极芯，从而测量管路代表电绝缘的电极罩。在一设计方案中，测量管路为此具有打开到测量管路的内腔中的凹部。
测量电极在功能上需要具有外部的电极接口。这样的电极接口例如可实施成针式。在根据本发明所实施的测量电极中，推荐优选地利用压配合将电极接口部分地设置在电极芯内。备选地，例如也经由注塑法由合适的材料、例如同样由导电的塑料直接在电极芯的凹部内产生电极接口。在一设计方案中尤其设置成，测量电极的纵轴线与电极接口的纵轴线彼此大致垂直。如果在一设计方案中设置有两个测量电极，则在一设计方案中这两个测量电极的纵轴线沿着在这两个测量电极之间的虚拟连接线。测量电极的纵轴线在一设计方案中由电极芯的纵轴线来提供。在补充的或备选的设计方案中，测量电极的纵轴线由位于测量电极的介质侧(Mediumsseite)或过程侧(Prozessseite)上的压力对测量电极作用的方向来提供。对于在介质侧或过程侧压力作用到测量电极上的情况，通过测量电极和电极接口彼此的布置尤其应降低到电极接口上的机械负荷。
本发明的教导还包括一种用于制造测量电极的一方法，其尤其适合用于所说明的类型的磁感应式流量测量仪，其中，该方法特征在于，在第一方法步骤中制造电极罩而在紧接第一方法步骤的第二方法步骤中在电极罩内制造电极芯。在此推荐在相对高的加工温度下执行第一方法步骤。如上面另外所实施的那样，这例如当电极罩由PEEK构成且因此由PEEK制成时是可能的。备选地，应用聚砜，一次以导电的形式且一次以不导电的形式。电极芯尤其不被单独制造且引入电极罩，而是直接在电极罩中产生电极芯，使得电极罩尤其还是电极芯的形式。
该方法在此普遍涉及制造用于传输电气信号或用于截取电气信号的测量电极。然而特别提及用于磁感应式流量测量仪的测量电极的制造，其中，然而这不应是对该方法的限制。备选地，测量电极也可属于TDR-测量仪(用于时域反射术)
关于流量测量仪的上述实施方案和阐述相应地还适用于该方法或者该方法的设计方案也相应地适用于具有至少一个相应地制造的测量电极的流量测量仪。
在一设计方案中，通过注塑生产电极罩和/或电极芯。
根据本发明的方法的一优选的实施形式特别重要，其补充地特征在于，短暂地在第一方法步骤之后、优选在第一方法步骤之后几秒钟来执行第二方法步骤。那么这还提供于在第一方法步骤中制成的电极罩仍具有相对高的温度、优选地高到使得在电极芯与电极罩之间产生分子连接的温度的时刻执行第二方法步骤的可能性。那么由此保证在电极罩与电极芯之间的气密连接以及如果根据本发明的测量电极总体上气密地被引入测量管路中在测量电极的区域中测量管路的气密封闭。
因此，在尤其针对在电极罩与电极芯之间的连接的设计方案中设置成，在第一方法步骤之后的时刻执行第二方法步骤，即导致在电极芯与电极罩之间的分子连接。为此，电极罩优选地具有还足够高的温度用于与电极芯的材料连接。
在一设计方案中，在第一方法步骤中将电极罩制造成带有至少一个这样的结构部件，其在第二方法步骤中进行与电极芯的气密连接。在一变体中，该结构部件至少部分阶梯式地来实现。在一设计方案中，电极罩的结构部件实施成倒凹(Hinterschnitt)或底切(Hinterschneidung)的形式，使得阶梯形从测量电极的端侧(其在安装状态中面向测量管路的内腔)出发径向地进一步向外延伸。在一设计方案中，结构部件至少部分地设计成使得其单独或者还由于电极芯的材料的引入或由于其温度而熔化并且进行与电极芯的连接。因此，在一设计方案中，结构部件相应地薄到使得其在第二方法步骤中至少部分地熔化。
在一设计方案中，作为测量管路的部分来制造电极罩。测量管路在此是与测量介质或过程相接触的部件的一示例。测量管路在该设计方案中尤其是管或槽，在其中引导要确定其测量值的介质。因此，测量管路在一设计方案中是流量测量仪的一部分且在另一设计方案中是磁感应式流量测量仪的一部分。备选地，电极罩是TDR-液位测量仪的一部分。
为了产生电极罩和电极芯，尤其使用多部件-注塑法或尤其二次喷射注塑方法。这尤其节省成本且实现气密连接。在此，如上面所实施的那样，这两个元件优选地是相同的塑料，其仅相应在其导电性方面不同。
在另一设计方案中，在测量管路内且优选地在测量管路的凹部内产生电极芯。因此，测量管路是电极罩的实现并且电极罩的制造的第一方法步骤由此是测量管路的制造。
在一设计方案中，为了电极芯的电气接触，设置成，制造带有用于电极接口的凹部的电极芯或者在电极芯中制造用于电极接口的凹部。在一变体中，制造带有凹部的电极芯而在另一变体中将凹部引入已产生的电极芯中。在此，电极芯和凹部的纵轴线优选地彼此垂直。
在由此出发的一设计方案中在凹部中制造电极接口或者将电极接口引入凹部中。在第一变体中，电极芯中的凹部优选地也是电极接口的形式。
在另一设计方案中，在凹部中如此来制造电极接口或将电极接口如此引入凹部中，使得测量电极的纵轴线和电极接口的纵轴线彼此大致垂直。纵轴线的说明尤其包括上述实施方案。
附图简述
如先前详细所述，存在设计和改进根据本发明的磁感应式流量测量仪的不同可能性，这也关于根据本发明的方法适用。对此参照权利要求以及接下来的结合附图的说明。其中：
图1显示出属于根据本发明的磁感应式流量测量仪的测量管路的透视图，
图2显示出穿过磁感应式流量测量仪的示意图的剖面，
图3显示出穿过单个测量电极的示意图的剖面以及
图4以非常强地放大的尺度显示出穿过属于根据本发明的磁感应式流量测量仪的测量管路的剖面。
具体实施方案
示例性地示出的磁感应式流量测量仪(参见图1和2)包括其流量应被测量的介质流过的测量管路1、用于产生至少部分地贯穿测量管路1的磁场的磁场产生装置5、用于截取在流动的介质中所感应的测量电压的(在所示出的示例中)两个测量电极2以及评估单元8。
在磁感应流量测试器中实现，测量电极2包括由不导电的塑料制成的外部的电极罩6和由导电塑料制成的内部的电极芯7。在此，优选地补充地实现，通过注塑(=injectionmolding)来制造电极罩6和电极芯7。在此将具有相对高的加工温度的塑料用于电极罩6和电极芯7。尤其相应涉及相同的塑料，其一次导电地对于电极罩6而一次不导电地对于电极芯7来实施。具体地，对于电极罩6和电极芯7作为塑料应用PEEK(PEEK=聚醚醚酮)。备选地，例如使用材料聚砜(PSU)。
图3示出测量电极2的实施方案，其带有以具有圆形横截面的空心柱体形式的电极罩6和同样柱状的电极芯7。
测量电极2补充地具有外部电极接口3。该电极接口3优选地以压配合部分地设置在电极芯7内。对此，在图4的实施例中，电极芯7具有柱状凹口4。在一备选的设计方案中，同样通过注塑法在测量电极2或特别是电极芯7的凹口4中来产生电极接口3。在此，凹口4的纵轴线11独立于制造或固定方法尤其垂直于测量电极2的纵轴线10延伸。
在图4的实施例中，测量管路1形成用于容纳电极芯7和用于使电极芯7成形的电极罩6。电极罩6具有阶梯式或凸肩式的结构部件9，其负责在电极罩6与电极芯7之间的压力密封的连接。电极罩6的结构部件9在示出的实施例中以两个齿式的环绕的密封唇伸入电极芯7中。

Claims (8)

1.一种用于流动介质的流量测量的磁感应式流量测量仪，其具有测量管路(1)、用于产生至少部分地贯穿所述测量管路(1)的磁场的磁场产生装置(5)和至少一个用于截取在流动介质中所感应的测量电压的测量电极(2)，
其特征在于，
所述测量电极(2)包括由不导电的塑料制成的外部的电极罩(6)和由导电的塑料制成的内部的电极芯(7)，其中，所述电极芯(7)在所述电极罩(6)内来制造，并且其中，所述电极罩(6)设计成空心柱状且所述电极芯(7)柱状地来实施。
2.根据权利要求1所述的磁感应式流量测量仪，其特征在于，所述测量电极(2)具有外部的电极接口(3)，其中，所述测量电极(2)的纵轴线(10)和所述电极接口(3)的纵轴线(11)彼此大致垂直。
3.一种用于制造尤其用于磁感应式流量测量仪的测量电极(2)的方法，
其特征在于，
在第一方法步骤中尤其通过注塑来制造电极罩(6)而在紧接所述第一方法 步骤的第二方法 步骤中尤其通过注塑在所述电极罩(6)内来制造电极芯(7)。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述第一方法步骤中使所述电极罩(6)制造有这样的结构部件(9)，其在所述第二方法步骤中进行与所述电极芯(7)气密连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述结构部件(9)至少部分阶梯式地来实现。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述第一方法步骤之后这样的时刻来执行所述第二方法步骤，使得造成在所述电极芯(7)与所述电极罩(6)之间的分子连接。
7.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于，将所述电极芯(7)制造成带有用于电极接口(3)的凹部(4)，或者在所述电极芯(7)中产生用于电极接口(3)的凹部(4)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述凹部(4)中如此来制造所述电极接口(3)或者将所述电极接口(3) 如此引入所述凹部(4)中，使得所述测量电极(2)的纵轴线(10)与所述电极接口(3)的纵轴线(11)彼此大致垂直。
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