CN110073180A - 用于测量装置的测量管、由这种测量管形成的测量装置以及用于这种测量管的生产方法 - Google Patents

用于测量装置的测量管、由这种测量管形成的测量装置以及用于这种测量管的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种测量管，该测量管包括管状主体(110)，该管状主体(110)具有管壁(110a)和内腔(110b)，该内腔(110b)被所述管壁围绕并且被设计用以传导流体测量材料(FL1)。此外，测量管包括传感器保持器(120)，该传感器保持器(120)被布置在所述主体(110)的管壁(110a)的外侧向表面(110a')上并且一体结合到该外侧向表面(110a')，该侧向表面背对所述内腔。所述传感器保持器被设计成至少机械连接到至少一个传感器部件，所述至少一个传感器部件即用于感测位于所述内腔中的测量材料的至少一个测量变量的传感器的部件。所述传感器保持器(120)至少部分地是通过增材制造方法直接在所述主体(110)的管壁的所述侧向表面上生产出来的。由所述测量管(10)形成的测量装置另外包括传感器(20)，该传感器(20)被紧固到所述测量管，用于感测位于所述测量管的所述内腔中的测量材料的至少一个测量变量并且用于产生表示所述测量变量的传感器信号，所述传感器的至少一个部件机械连接到所述传感器保持器，并且所述测量装置包括测量电子单元(ME)，该测量电子单元(ME)电连接到所述传感器(20)并且被设计用于接收并处理所述至少一个传感器信号。在用于生产这种测量管(10)的方法中，在所述主体(110)的管壁的所述外侧向表面上将液化的材料施加到已提供的所述主体，并且允许液化的材料在那里再固化，以便形成所述传感器保持器的一部分，该部分一体结合到所述主体(110)的管壁。

Description

用于测量装置的测量管、由这种测量管形成的测量装置以及 用于这种测量管的生产方法
技术领域
本发明涉及一种为测量装置提供的测量管、用于这种测量管的生产方法或由这种测量管形成的测量装置，所述测量管包括管状主体和布置在其上的、用于传感器的传感器保持器。
背景技术
测量装置被用在过程控制和自动化技术中，以测量流体或流动的测量材料(即，例如在管道中流动的液体或气体)的测量变量，并且该测量装置包括：测量管，该测量管例如借助于法兰连接而一体形成于管道中的传导相应的测量材料的线路；以及传感器，该传感器被安装在测量装置上，并且该传感器被设计用以感测至少一个测量变量并将其转换成对应的传感器信号，即取决于所述至少一个测量变量的传感器信号。为了处理传感器信号，这种测量装置还具有测量电子单元，该测量电子单元电连接到传感器，该测量电子单元例如也由至少一个微处理器形成，并且该测量电子单元被设计用以接收所述至少一个传感器信号并且基于所述至少一个传感器信号来确定所述至少一个测量变量的测量值。测量变量可以是例如体积流率、质量流率、流速或其它流量参数，或者可以是例如密度、温度、压力或pH值；因此，测量装置可以被设计成流量测量装置(即，例如涡流流量测量装置、超声流量测量装置、科里奥利流量测量装置、热流量测量装置或磁感应流量测量装置)、温度测量装置、压力测量装置或pH测量装置。尤其是在DE-A102013114382、DE-A102013114483、DE-A102013013476、EP-B1413858、EP-B892251、US-A6003384、US-A6047457、US-A2003/0019308、US-A2009/0013798、US-A20100031755、US-A2010/0139390、US-A2011/0120229、US-A2011/0303006、US-A2012/0227496、US-A2015/0268082、US-A2015/0338252、US-A2016/0069717、US-A2016/0216145或WO-A2016/034417中描述了这种测量装置的示例。
因此，所讨论的类型的测量管由管状的、通常是金属的并且/或者至少部分中空的圆柱形主体形成并且由用于传感器的传感器保持器形成，所述主体形成有壁和内腔(如圆柱形内腔)，该内腔被壁围绕并且被设计用以传导测量材料，所述传感器保持器被布置在主体的壁的外侧向表面上并且被一体结合到该外侧向表面，该外侧表面即背对内腔的侧向表面，该侧向表面例如是至少部分平面的和/或至少部分弯曲的。尤其是如也在上述US-A6003384、US-A2011/0303006、DE-A102013114382、DE-A102013114483或EP-B892251中的每一篇文献中示出的，相应的传感器可以例如被设计成独立的探头，即完全执行物理测量变量到传感器信号的转换并且还可能至少部分地突出到主体的内腔中的探头；例如，尤其是如也在EP-B1413858、US-A2011/0120229、US-A2016/0216145或US-A2016/0069717中的每一篇文献中示出的，然而，传感器也可以是复杂传感器系统，该复杂传感器系统由多个单独部件形成，这些单独部件沿着测量管分布式居中定位并且还可以部分地突出到主体的内腔中。
通常是金属的或由与主体的壁相同的材料构成的传感器保持器被设计成机械地(例如也是以可拆卸的方式)连接到相应传感器的至少一个传感器部件。为此目的，传感器保持器可以被设计成例如连接件，该连接件也可以部分地围绕相应的传感器部件，或者传感器保持器可以被设计成平台，该平台为所述至少一个传感器部件提供连接表面和/或安装表面。对于测量装置是超声流量测量装置的上述情况来说，传感器保持器例如还可以用作超声换能器的联接元件；在测量装置被形成为涡流流量测量装置的情况下，传感器的连接到传感器保持器的部件可以是盘形的或膜状的变形体，该变形体保持突出到内腔中的传感器叶片。
为了将传感器保持器和传感器部件连接起来，传感器保持器通常总是具有用于所述至少一个传感器部件的、通常是平面的连接表面和/或安装表面，该表面的形状被形成为与相应的传感器部件的对应的连接表面或安装表面互补。传感器保持器的轮廓及其相应的连接表面或安装表面最终都可以与主体的壁的侧向表面显著不同。为了提供传感器保持器或其相应的连接表面或安装表面，尤其是如US-A2016/0069717或US-A6003384中所示，可以在主体的壁中提供对应的凹部，该凹部例如通过初级成型方法原位形成，或通过减材制造方法、即材料去除的制造方法形成。可替选地是或附加地是，一体结合到主体的连接件、即例如焊接到主体的连接件可以例如提供相应的连接表面或安装表面。
作为这一设计原理的结果，连接表面或安装表面的相应尺寸受到主体的截面的相应尺寸以及其壁的壁厚的限制。另外，在传感器保持器和主体一体结合的情况下，偶尔会产生难以生产的焊接几何结构或焊缝，并且因此，相应的测量管的生产成本高。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明的目的是提供一种测量管，在该测量管中，传感器保持器容易安装在主体上，并且在该测量管中，能够在很大程度上独立于测量管的主体的形状和尺寸来设计传感器保持器以及由此提供的至少的连接表面或安装表面并确定它们的尺寸。
为了实现该目的，本发明由测量管构成，该测量管用于测量装置，即例如用于流量测量装置，测量管例如是至少部分中空的圆柱形测量管，其包括：管状的、例如是金属的并且/或者至少部分中空的圆柱形主体，该主体具有壁和例如圆柱形的内腔，该内腔被壁围绕并且被设计用以传导流体测量材料；以及例如金属的传感器保持器，并且/或者该传感器保持器被设计成连接件，该连接件被布置在主体的壁的外侧向表面上并且一体结合到该外侧向表面，该外侧向表面即背对内腔的侧向表面，该侧向表面例如是至少部分弯曲的，所述传感器保持器被构造成机械地、例如以可拆卸的方式至少连接到至少一个传感器部件，所述至少一个传感器部件即用于感测位于内腔中的测量材料的至少一个测量变量的传感器的部件。根据本发明的测量管的传感器保持器至少部分地是通过增材制造方法(例如自由空间法和/或粉床法)直接在例如先前在初级成型方法中生产出来的主体的壁的侧向表面上生产出来的。
此外，本发明由测量装置构成，该测量装置例如是流量测量装置，用于测量例如流动流体的至少一个测量变量，该测量装置包括：根据本发明的上述测量管；传感器，该传感器被安装在测量管上并且例如至少部分地突出到主体的内腔中，用于感测位于测量管的内腔中的测量材料的至少一个测量变量并且用于产生表示测量变量的传感器信号，该传感器中的至少一个部件机械地、例如以可拆卸的方式连接到传感器保持器；以及测量电子单元，该测量电子单元电连接到传感器并且例如由至少一个微处理器形成，并且该测量电子单元被设计用以接收并处理所述至少一个传感器信号，即被设计用以例如基于所述至少一个传感器信号来确定所述至少一个测量变量的测量值。
本发明还由一种用于生产用于测量装置的测量管的方法构成，该方法包括：
·提供管状的、例如是金属的并且/或者至少部分中空的圆柱形主体，该主体具有壁以及被壁围绕的例如圆柱形的内腔；
·将液化的材料、例如液化的金属施加到主体的壁的外侧向表面，该外侧向表面即背对内腔的侧向表面，该侧向表面例如是至少部分弯曲的；并且
·允许施加到外侧向表面的液体材料固化，以便形成用于传感器的传感器保持器的一体结合到主体的壁的部分，所述传感器用于感测位于内腔中的、例如流体的测量材料的至少一个测量变量，所述传感器保持器被设置或设计成机械地、例如以可拆卸的方式至少连接到至少一个传感器部件，所述至少一个传感器部件即所述传感器的部件。
此外，本发明的测量管的第一实施例提供了：主体由例如铸造、压制或焊接的管、例如钢管或不锈钢管形成。
此外，本发明的测量管的第二实施例提供了：传感器保持器被设计成用于所述至少一个传感器部件的连接件，该连接件具有例如中空圆柱形的和/或平面的连接表面和/或安装表面。
此外，本发明的测量管的第三实施例提供了：传感器保持器被设计成用于所述至少一个传感器部件的平台，该平台具有例如平面的连接表面和/或安装表面。
此外，本发明的测量管的第四实施例提供了：通过初级成型方法、例如铸造法，并且/或者通过形成方法、例如挤出法来制造主体。
此外，本发明的测量管的第五实施例提供了：在主体的生产之后生产传感器保持器。
此外，本发明的测量管的第六实施例提供了：传感器保持器具有至少一个平面表面，例如通过减材制造方法、即材料去除的制造方法来生产该表面。
此外，本发明的测量管的第七实施例提供了：传感器保持器具有至少一个例如平面的表面，通过减材制造方法、即材料去除的制造方法(例如铣削和/或侵蚀)来生产该表面。
此外，本发明的测量管的第八实施例提供了：主体的壁和传感器保持器分别由相同的材料和/或金属、例如镍基合金构成。
此外，本发明的测量管的第九实施例提供了：主体的壁由金属、例如镍基合金构成。
此外，本发明的测量管的第十实施例提供了：传感器保持器由金属、例如镍基合金构成。
此外，本发明的测量管的第十一实施例提供了：传感器保持器至少部分地是通过以下增材制造方法中的至少一种而生产出来的：
-选择性激光熔融(SLM)；
-选择性激光烧结(SLS)；
-电子束熔融(EBM)。
此外，本发明的测量管的第十二实施例提供了：测量管是至少部分弯曲的。
此外，本发明的测量管的第十三实施例提供了：测量管是至少部分直的。
此外，本发明的测量管的第十四实施例提供了：传感器保持器至少部分地是通过以下增材制造方法中的至少一种而生产出来的：
-沉积焊接(覆层)；
-金属粉末施加法(MPA)；
-冷气喷涂；
-电子束焊接(EBW)。
此外，本发明的测量管的第十五实施例提供了通道，该通道例如被设计成通孔，并且该通道部分地延伸穿过传感器保持器并且部分地延伸穿过主体的壁。
此外，本发明的测量管的第十六实施例提供了至少一个盲孔，该盲孔例如被设计成盲洞，该盲孔具有开口端和封闭端，该盲孔部分地延伸穿过传感器保持器并且部分地延伸穿过管壁，使得开口端位于传感器保持器中，并且封闭端位于主体的壁内。
此外，本发明的测量管的第十七实施例提供了：测量管被设计成被引起振动。
根据本发明的测量装置的第一实施例，测量装置是流量测量装置，例如涡流流量测量装置、超声流量测量装置、科里奥利质量流量测量装置、电子振动密度和/或粘度测量装置、热流量测量装置或磁感应流量测量装置。
根据本发明的测量装置的第二实施例，测量装置是超声流量测量装置，其中传感器保持器用作用于超声换能器的联接元件。
根据本发明的测量装置的第三实施例，测量装置是涡流流量测量装置，其中连接到传感器保持器的传感器部件例如是圆盘形的或膜状的变形体，该变形体保持突出到内腔中的传感器叶片。
根据本发明的测量装置的第四实施例，测量装置是科里奥利质量流量测量装置以及/或者电子振动密度和/或粘度测量装置，其中连接到传感器保持器的传感器部件是线圈，或者其中连接到传感器保持器的传感器部件是例如杯形的永磁体。
根据本发明的测量装置的第五实施例，测量装置是温度测量装置。
根据本发明的测量装置的第六实施例，测量装置是pH测量装置。
根据本发明的测量装置的第七实施例，测量装置是压力测量装置。
根据本发明的方法的第一发展，该方法还包括：将液化的材料、例如液化的金属施加到传感器保持器的在先前形成的部分的外表面(即背对内腔的表面)的步骤；以及允许施加到在先前形成的部分的所述外表面的液体材料固化，以便扩大所述部分或形成传感器保持器的另外的部分的步骤。
根据本发明方法的第二发展，该方法还包括从传感器保持器的在先前形成的部分去除多余的材料的步骤。
根据本发明的方法的第三发展，该方法还包括形成、例如钻出和/或铣削出通道的步骤，所述通道部分地延伸穿过传感器保持器并且部分地延伸穿过管壁。
根据本发明的方法的第四发展，该方法还包括形成、即例如钻出和/或铣削出盲孔的步骤，所述盲孔具有开口端和封闭端，并且所述盲孔部分地延伸穿过传感器保持器并且部分地延伸穿过管壁，使得开口端位于传感器保持器中，并且封闭端位于主体的壁内。
本发明的基本思想在于改进所讨论的类型的测量管的生产工艺，使得在形状和尺寸方面最佳适应于相应的传感器或其功能的传感器保持器随后被应用于合适的主体，该主体例如也可以在自动化工艺步骤中常规或成本有效地生产出来，然而这主要或甚至仅使用通用的操作资源，即特别是在没有铸造模具或模的情况下也能完成。
附图说明
在下文中，基于附图中的图中所示的示例性实施例，更详细地解释本发明以及其有利实施例。在所有的图中，相同的或者相同作用或相同功能的部件被提供有相同的附图标记；出于清楚的原因或者看起来是合理的其它原因，在随后的图中省略了前面提到的附图标记。此外，其它的有利实施例或发展、特别是本发明的最初仅被分开解释的部分方面的组合由附图中的图和权利要求书本身得出。
图详细示出了：
图1是测量装置的透视图，该测量装置例如被设计成流量测量装置，用于测量也可以随着时间改变的至少一个测量变量；
图2是根据图1的测量装置的侧视图；
图3是适合作为根据图1的测量装置的涡流流量测量装置的侧视图；
图4是根据图3的涡流流量测量装置的截面侧视图；
图5是适合用于根据图1的测量装置的测量管的第一变型的透视图，其也适合用于例如根据图3的涡流流量测量装置；
图6是适合用于根据图1的测量装置的测量管的第二变型的透视图，所述测量装置例如被设计成超声流量测量装置或温度测量装置；
图7是适合用于根据图1的测量装置的测量管的第三变型的透视图，所述测量装置例如也被设计成超声流量测量装置、pH测量装置、压力测量装置，或者例如也被设计成温度测量装置；并且
图8是适合用于根据图1或根据图3的测量装置的测量管的另一个变型的截面侧视图。
具体实施方式
图1和图2示出了用于测量至少一个测量变量的测量装置的示例性实施例，所述测量变量也可以随着时间改变，所述测量变量诸如是在管道中流动的流体测量材料FL1(例如气体或液体)的流速v、体积流率V'、质量流率、温度、压力或pH值。因此，测量装置例如可以是流量测量装置，即例如超声流量测量装置、电子振动密度和/或粘度测量装置、(电子振动)科里奥利流量测量装置、热流量测量装置、磁感应流量测量装置，或者如图3或图4中所示，测量装置可以是涡流流量测量装置；然而，测量装置也可以是例如温度测量装置、pH测量装置或压力测量装置。管道则可以被设计成例如技术工艺的系统部件、供水网络或供热网络、涡轮机回路、天然气设备或沼气设备、供气网络、用于石油化学物质等的装载站；因此，流体也可以是例如饮用水、水蒸气、石油或者也可以是例如(压缩的)天然气或沼气。
在这种情况下，测量装置包括至少部分中空的圆柱形测量管10以及紧固到所述测量管10的传感器20，在图5、图6或图7中示出了所述测量管10的各种实施例变型。
如图1中所示，或者从图1和图5的组合中显而易见的是，测量管10由管状的、例如是金属的并且/或者至少部分中空的圆柱形主体110以及传感器保持器120形成，所述主体110具有壁110a和内腔110b，该内腔110b被壁围绕并且是例如圆柱形的，并且该内腔110b用于传导相应的流体测量材料，所述传感器保持器120被布置在主体110的壁110a的外侧向表面110a'上，该外侧向表面110a'即背对内腔的侧向表面，该外侧向表面也是至少部分弯曲的。对于测量装置是电子振动流量测量装置(即例如电子振动密度和/或粘度测量装置或者电子振动科里奥利流量测量装置)的上述情况来说。最后但并非最不重要的是，根据本发明的另一个实施例的测量管被设计成例如在测量材料流过该测量管的同时被引起振动。
主体110或形成有该主体的测量管10从入口端10+延伸到出口端10#，并且其特别地是被设置成被用在上述管道的线路上，从而形成连续的流动路径。在入口端10+处以及出口端10#处，还可以因此设置法兰，该法兰分别用于产生与管道的入口侧或出口侧的管线段上的相应的对应法兰的无泄漏法兰连接。分别如图1和图5中所示，此外，主体可以被设计成大致直的，即被设计成例如具有圆形截面的中空圆柱体，使得主体110或形成有该主体的测量管10最终具有将入口端和出口端假想连接起来的假想的直的纵向轴线L。然而，可替选地是或附加地是，主体或形成有该主体的测量管也可以是至少部分弯曲的，即，例如可以被设计成大致V形或U形。根据本发明的实施例，主体110的壁由金属(例如包含钛、钽和/或锆的金属合金、镍基合金或者可选的是例如不锈钢)构成。因此，主体110可以例如由管、特别是铸造、压制或焊接的管(即，例如可选的还有无缝钢管或不锈钢管)形成。另外，可以通过诸如铸造方法的初级成型方法并且/或者通过诸如挤出方法的成形方法来生产主体。
根据本发明的测量管10的传感器保持器120或者形成有该测量管的测量装置的传感器保持器120一体结合到主体110的壁110a，并且特别地是被设置或设计成机械地、特别是以可拆卸的方式至少连接到至少一个传感器部件(即传感器20的一个部件)。为此目的，也如图5中所示，传感器保持器120可以被设计成例如平台、特别是实心平台，或者分别如图6和图7中所示，传感器保持器120可以被设计成连接件、特别是例如中空的圆柱形连接件。为了将传感器20定位并紧固到传感器保持器120，根据本发明的另一个实施例的所述传感器保持器具有用于所述至少一个传感器部件的连接表面和/或安装表面120a'，该连接表面和/或安装表面120a'特别是平面的，即平坦的，并且/或者与传感器的对应的连接表面互补。所述连接表面和/或安装表面120a'可以进一步被至少部分地形成为密封表面，该密封表面被设计用以与传感器20的前述传感器部件的对应的密封表面一起协作配合来实现传感器20与传感器保持器120的紧密的、特别是流体密封或无泄漏的连接，这也可以通过将对应的密封元件(诸如环形或环形盘状的密封)插入来实现。根据本发明的另一个实施例，传感器保持器120由金属(例如718)或其它镍基合金构成并且/或者由至少在其化学成分方面与主体的壁等同的材料构成。例如，壁110和传感器保持器120可以由相同的金属合金生产出来。此外，例如也可以通过一体结合、特别是通过焊接或钎焊传感器保持器与相关联的传感器部件而将传感器20固定到测量管；然而，传感器20也可以以可拆卸的方式连接到传感器保持器，即，例如螺栓连接或螺钉连接到传感器保持器。
根据本发明的测量装置的传感器20特别地是被设置或设计用以感测位于测量管10的内腔中的测量材料的至少一个测量变量并且产生表示所述测量变量的传感器信号s1。为此目的，传感器20和测量管10可以被设计成使得传感器20仅安装在测量管上的外侧，但不突出到内腔中，或者使得传感器20通过主体的壁110a感测测量变量；然而，例如，如也在图4中所示，传感器20和测量管10也可以被设计成使得传感器20可以通过通道3”从外侧插入到主体110或测量管的内腔中，所述通道3”部分地延伸穿过传感器保持器120并且部分地延伸穿过管壁，所述通道3”即形成在传感器保持器120和壁110中或者被设计成通孔的连续开口。特别是，可以以如下方式将传感器20插入到通道3”中，该方式使得传感器部件覆盖通道或者气密地密封通道20。在通道3”的面对传感器20的端部区域中，可以在传感器保持器中形成安装座3a，该安装座3a至少部分地接纳(即侧向围绕)传感器部件。例如，可以通过从壁110和传感器保持器120对应地钻出和/或铣削出材料来生产或设计通道，使得该通道具有在10mm至约50mm之间的范围内的(内)直径。
从图1、图2、图3和图4的组合可以看出，测量装置进一步包括测量电子单元ME，该测量电子单元ME例如被容纳在耐压且/或耐冲击的保护壳体200中，并且/或者，该测量电子单元ME由至少一个微处理器形成，并且该测量电子单元ME电连接到传感器并且被设计用以接收并处理所述至少一个传感器信号，即，例如，该测量电子单元ME被设计用以基于所述至少一个传感器信号而反复确定用于所述至少一个测量变量的测量值XM。由测量电子单元ME产生的测量值XM例如可以原位可视化，并且/或者经由已连接的现场总线以有线方式和/或经由无线电以无线方式传输到电子数据处理系统，例如可编程逻辑控制器(PLC)和/或过程控制站。用于测量电子单元MU的保护壳体200可以例如由金属(诸如不锈钢或铝)并且/或者通过铸造方法(诸如熔模铸造或拉模铸造方法(HPDC))生产；然而，保护壳体200也可以例如由以注塑模制方法生产出来的塑料模制部件形成。在分别在图1至图4中示出的示例性实施例中，此外，测量装置被设计成紧凑设计的测量装置，在该紧凑设计的测量装置中，其中布置有测量电子设备ME的保护壳体200因此被保持在测量管上，即，例如通过颈状连接件30保持在测量管上，在这种情况下，所述颈状连接件30也以可拆卸的方式固定到传感器保持器120并且另外还围绕传感器的部件。
如图3或图4中所述和所示，测量装置可以例如是涡流流量测量装置，并且因此，测量装置可以是如下测量装置，在该测量装置中，传感器20被设置或设计用以感测与流过测量管的测量材料的流速或体积流率相对应的压力波动，并且在该测量装置中，传感器信号s1取决于所述压力波动。在这种情况下，传感器20的连接到传感器保持器的部件例如可以是变形体211，该变形体211保持突出到内腔中的传感器叶片212并且其特别是盘形的或膜状的。在这种情况下，变形体211和传感器叶片212可以是例如同一个整体模制部分的部件，该整体模制部分例如是在初级成型方法中生产出来的；然而，变形体和传感器叶片也可以被设计成单独部分，这些部分最初彼此分开或者仅随后才彼此一体结合起来，即例如彼此焊接或钎焊在一起，并且因此，这些部分由可以对应地彼此一体结合起来的材料制成。对于这样的传感器来说很平常的是，变形体211可以至少部分地(即例如主要地或完全地)由诸如不锈钢或镍基合金的金属构成。传感器叶片212同样可以至少部分地由金属构成，即由例如不锈钢或镍基合金构成；特别地是，变形体和传感器叶片也可以由相同的材料生产。为了产生上述压力波动，也如图3和图4中所示，或者从这些图的组合中显而易见的是，还可以在主体110或测量管的内腔中(即，在这种情况下是在传感器20的上游)设置堰塞体140，该堰塞体140用于在流动流体中产生卡门涡街(Kármán vortex street)，其中，设置传感器和堰塞体的尺寸并布置传感器和堰塞体，使得在这种情况下，在测量系统操作期间，传感器叶片112在由上述卡门涡街占据的区域中突出到内腔110*中或在内腔110*中传导的测量材料FL1中，使得通过传感器20感测到的压力波动是由以取决于流速或体积流率的分离率(约1/fVtx)分离的相反的涡流在堰塞体4处造成的周期性压力波动，并且传感器信号s1具有与所述涡流的分离率对应的信号频率(约fVtx)。
为了产生传感器信号s1，传感器20还包括至少一个物理-电气换能器元件。在图4中所示的示例性实施例中，所述换能器元件可以被设计成压电或电容换能器元件，其将传感器叶片的移动或类似地是将变形体的随时间改变的变形转换成可变电压。对于测量装置是超声流量测量装置的其它所述情况来说，换能器元件可以是例如压电超声换能器，或者传感器保持器例如也可以用作所述超声流量测量装置的这种超声换能器的联接元件。对于测量装置是电子振动流量测量装置(例如科里奥利质量流量测量装置和/或电子振动密度测量装置)的同样提到的情况来说，传感器的连接到传感器保持器的部件例如可以是线圈，或者例如可以是永磁体，该永磁体特别是杯形的。
在根据本发明的测量管10或形成有该测量管的根据本发明的测量装置中，传感器保持器120至少部分地是通过增材制造方法直接在例如在初级成型方法和/或成形方法中在先前生产出来的主体110的壁的侧向表面上生产出来的。因此，传感器保持器仅在主体之后、即在所述主体上原位生产出来。用于生产传感器保持器的增材制造方法可以是例如所谓的自由空间法，诸如沉积焊接法(覆层)、金属粉末施加法(MPA)、电子束焊接法(EBW)或冷气喷涂法，或者甚至是所谓的粉床法，诸如选择性激光熔融(SLM)、单选择性激光烧结(SLS)或电子束熔融(EBM)。
在有利于生产测量管或其传感器保持器的增材方法中，首先提供主体110，并且随后将液化在所述主体110上的材料(例如液化的镍基合金或另一液化的金属)施加到主体110的壁110a的外侧向表面110a'，即施加到主体110的壁110a的背对内腔的侧向表面，可选地是，该表面也是至少部分弯曲的。然后，为了形成传感器保持器120的一体结合到主体110的壁110a的部分，允许施加到外侧向表面110a'的(仍然是)液体的材料在那里固化。根据本发明的另一个实施例，此外还将液化的材料再次施加到传感器保持器120的在先前形成的部分的外表面(即背对内腔的表面)，然后允许该液化的材料在那里固化，以进一步扩大所述部分，或者以便形成传感器保持器的另一部分。可选地是，可以重复该过程若干次，例如直至已经为传感器保持器或其部分生产了预定的期望形状和尺寸。在该过程中使用的材料可以分别总是相同的材料，即，例如与用于直接连接到主体的壁的部分的材料相同的材料；然而，如果需要的话，则例如也可以使用与用于直接连接到主体的壁的部分的材料不同的材料，或者也可以使用能够交替地用于形成上述另外的部分的不同的材料。为了形成传感器保持器120的这些部分，在施加液化的材料期间，主体110也可以绕着假想的纵向轴线L(前后)旋转且/或沿着所述纵向轴线平移地前后移动。可以例如通过例如由YamazakiMazak英国有限公司提供的、商标名为“INTEGREXi-400”的多功能机器(一步完成)来进行将液化的材料施加到主体的用于形成传感器保持器的壁。
根据本发明的另一个实施例，传感器保持器具有通过减材制造方法、即材料去除的制造方法(即例如通过铣削和/或侵蚀)生产出来的至少一个表面。所述可能也是平坦的表面例如也可以是传感器保持器120的上述连接表面和/或安装表面120a'。因此，根据本发明的用于生产传感器保持器的生产方法也可以包括：例如直接在增材制造方法之后通过上述多功能机器(“INTEGREXi-400”)从传感器保持器的在先前形成的部分去除多余的材料。
为了增加传感器保持器的机械强度和/或将传感器保持器保持在壁上的连接力，可以有利地是，在测量管上设置附加的锚固装置。这种锚固装置例如可以是拉杆螺栓，在生产传感器保持器之前，在传感器保持器的区域中，该拉杆螺栓被牢固地连接到壁110a，即例如被焊接到壁110a的侧向表面110a'，并且该拉杆螺栓最终嵌入在此后形成的传感器保持器中。为了增加将传感器保持器保持在壁上的上述连接力，所述拉杆螺栓另外还可以在其与传感器保持器接触的外表面上具有互锁轮廓，诸如一个或多个凹槽和/或外螺纹和/或螺钉头。可替选地是或附加地是，然而也可以使用被旋拧到壁上或旋拧入壁中且例如被设计成螺纹杆或螺钉的螺栓来增加上述机械强度或上述连接力。例如，可以在制造传感器保持器之前将所述螺栓旋拧入壁中。然而，壁110a和传感器保持器120也可以被设计成使得所述螺栓例如可以在完成传感器保持器之后仅连接到测量管。为此目的，另一个实施例在根据本发明的测量管中设置了至少一个盲孔130，该盲孔130例如被设计成盲洞，并且该盲孔130具有开口端130+和封闭端130#，并且该盲孔130部分地延伸穿过传感器保持器120且部分地延伸穿过壁110a，使得如图8示意性地示出的那样，端部130+位于传感器保持器120中，并且端部130#位于主体110的壁110a内。所述盲孔130还可以具有从端部130+延伸到盲孔130位于壁110a内的区域的对应的内螺纹。因此，根据本发明的用于生产传感器保持器120的生产方法还可以包括形成(即例如钻出和/或铣削出)盲孔130，该盲孔130具有开口端130+和封闭端130#，并且该盲孔130部分地延伸穿过传感器保持器且部分地延伸穿过管壁，使得端部130+位于传感器保持器中，并且端部130#位于主体110的壁110a内。使用上述锚固装置、特别是上述拉杆螺栓和/或上述螺栓尤其具有以下优点，即：能够完全或部分地省去测量管的生产之后的原本可能需要的将在成品测量管上进行的对传感器保持器120的材料结构的精细的检查和测试(例如通过X射线或超声波测量)或对测量管的精细的压力测试。

Claims (27)

1.测量管，所述测量管用于测量装置，特别是用于流量测量装置，所述测量管特别地是至少部分为中空圆柱体，所述测量管包括：
-管状的、特别是金属的并且/或者至少部分中空的圆柱形主体(110)，所述主体(110)具有壁(110a)和内腔(110b)，所述内腔(110b)特别地是圆柱形的，并且所述内腔(110b)被所述壁围绕，并且所述内腔(110b)被设计用以传导流体测量材料(FL1)；
-传感器保持器(120)，所述传感器保持器(120)被布置在所述主体(110)的所述壁(110a)的外侧向表面(110a')上并且一体结合到所述外侧向表面(110a')，所述外侧向表面(110a')即背对所述内腔的表面，所述表面特别地是至少部分弯曲的，并且所述传感器保持器(120)被设计成机械地、特别是以可拆卸的方式至少连接到至少一个传感器部件，所述至少一个传感器部件即用于感测位于所述内腔中的测量材料的至少一个测量变量的传感器的部件；
-其中所述传感器保持器至少部分地是通过增材制造方法、特别是自由空间法和/或粉床法直接在所述主体的所述壁的所述侧向表面上生产出来的，所述侧向表面特别是以初级成型方法在先前生产出来的。
2.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述主体由管、特别是铸造、压制或焊接的管、特别是钢管或不锈钢管形成。
3.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述传感器保持器被设计成用于所述至少一个传感器部件的连接件，所述连接件包括连接表面和/或安装表面(120a)，所述连接件特别地是中空圆柱形的和/或平面的。
4.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述传感器保持器被设计成用于所述至少一个传感器部件的平台，所述平台包括连接表面和/或安装表面，所述平台特别地是平面的。
5.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中通过初级成型方法、特别是铸造法并且/或者通过形成方法、特别是挤出法来生产所述主体。
6.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中在所述主体的生产之后生产所述传感器保持器。
7.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述传感器保持器具有至少一个平面表面，所述平面表面特别通过减材制造方法、即材料去除制造方法生产出来。
8.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述传感器保持器具有至少一个、特别是平面的表面，通过减材制造方法、即材料去除的制造方法、特别是铣削和/或侵蚀来生产所述表面。
9.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述主体的所述壁以及所述传感器保持器分别由相同的材料和/或金属、特别是镍基合金构成。
10.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，
-其中所述主体的所述壁由金属、特别是镍基合金构成；并且/或者
-其中所述传感器保持器由金属、特别是镍基合金构成。
11.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述传感器保持器至少部分地是通过以下增材制造方法中的至少一种而生产出来的：
-选择性激光熔融(SLM)；
-选择性激光烧结(SLS)；
-电子束熔融(EBM)。
12.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中所述传感器保持器至少部分地是通过以下增材制造方法中的至少一种而生产出来的：
-沉积焊接(覆层)；
-金属粉末施加法(MPA)；
-冷气喷涂；
-电子束焊接(EBW)。
13.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中设置了至少一个通道，特别是被设计成通孔的通道，所述通道部分地延伸穿过所述传感器保持器并且部分地延伸穿过所述主体(110)的所述壁(110a)。
14.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，其中设置了至少一个盲孔，所述盲孔特别地是被设计成盲洞，所述盲孔具有开口端和封闭端，所述盲孔部分地延伸穿过所述传感器保持器并且部分地延伸穿过所述管壁，使得所述开口端位于所述传感器保持器中，并且所述封闭端位于所述主体的所述壁内。
15.根据前述权利要求中的一项所述的测量管，
-其中所述测量管是至少部分弯曲的并且/或者至少部分直的；并且/或者
-其中所述测量管被设计成被引起振动。
16.测量装置，特别是流量测量装置，所述测量装置用于测量特别是流动流体的至少一个测量变量，所述测量装置包括：
-根据前述权利要求中的一项所述的测量管(10)；
-传感器(20)，所述传感器(20)被紧固到所述测量管，并且所述传感器(20)特别地是至少部分地突出到所述主体的所述内腔中，所述传感器用于感测位于所述测量管的所述内腔中的测量材料的至少一个测量变量并且用于产生表示所述测量变量的传感器信号，所述传感器的至少一个部件机械地、特别是以可拆卸的方式连接到所述传感器保持器；
-以及测量电子单元(ME)，所述测量电子单元(ME)电连接到所述传感器，并且所述测量电子单元(ME)特别地是由至少一个微处理器形成的，并且所述测量电子单元(ME)被设计用以接收并处理所述至少一个传感器信号，即被设计用以特别地基于所述至少一个传感器信号来确定所述至少一个测量变量的测量值。
17.根据权利要求16所述的测量装置，所述测量装置是流量测量装置，特别是涡流流量测量装置、超声流量测量装置、科里奥利流量测量装置、电子振动密度和/或粘度测量装置、热流量测量装置或磁感应流量测量装置。
18.根据权利要求16或17所述的测量装置，所述测量装置是超声流量测量装置，其中所述传感器保持器用作用于超声换能器的联接元件。
19.根据权利要求16或17所述的测量装置，所述测量装置是涡流流量测量装置，其中所述传感器的连接到所述传感器保持器的部件是变形体，所述变形体保持突出到所述内腔中的传感器叶片，并且所述变形体特别地是圆盘形的或膜状的。
20.根据权利要求16或17所述的测量装置，所述测量装置是科里奥利质量流量测量装置以及/或者电子振动密度和/或粘度测量装置，其中所述传感器的连接到所述传感器保持器的部件是线圈，或者其中所述传感器的连接到所述传感器保持器的部件是永磁体，特别是杯形永磁体。
21.根据权利要求16所述的测量装置，所述测量装置是温度测量装置。
22.根据权利要求16所述的测量装置，所述测量装置是pH测量装置。
23.根据权利要求16所述的测量装置，所述测量装置是压力测量装置。
24.用于生产用于测量装置的测量管的方法，所述方法特别用于生产根据权利要求1至15中的一项所述的测量管并且/或者用于生产用于根据权利要求16至23中的一项所述的测量装置的测量管，所述方法包括：
-提供管状的、特别是金属的并且/或者至少部分中空的圆柱形主体，所述主体具有壁和内腔，所述内腔被所述壁围绕，并且所述内腔特别地是圆柱形的；
-将液化的材料、特别是液化的金属施加到所述主体的所述壁的外侧向表面，所述外侧向表面即背对所述内腔的侧向表面，所述侧向表面特别地是至少部分弯曲的；并且
-允许施加到所述外侧向表面的液体材料固化，以便形成用于传感器的传感器保持器的一体结合到所述主体的所述壁的部分，所述传感器用于感测测量材料的至少一个测量变量，所述测量材料位于所述内腔中，并且所述测量材料特别地是流体，所述传感器保持器被设置或设计成机械地、特别是以可拆卸的方式至少连接到至少一个传感器部件，所述至少一个传感器部件即所述传感器的部件。
25.根据权利要求24所述的方法，进一步包括：
-将液化的材料、特别是液化的金属施加到所述传感器保持器的在先前形成的部分的外表面，所述外表面即背对所述内腔的表面；并且
-允许施加到所述在先前形成的部分的所述外表面的液体材料固化，以便扩大所述部分或形成所述传感器保持器的另外的部分。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括：从所述传感器保持器的在先前形成的部分去除多余的材料。
27.根据前述权利要求中的一项所述的方法，进一步包括：
-形成、特别是钻出和/或铣削出通道，所述通道部分地延伸穿过所述传感器保持器并且部分地延伸穿过所述管壁；并且/或者
-形成、特别是钻出和/或铣削出盲孔，所述盲孔具有开口端和封闭端，并且所述盲孔部分地延伸穿过所述传感器保持器并且部分地延伸穿过所述管壁，使得所述开口端位于所述传感器保持器中，并且所述封闭端位于所述主体的所述壁内。
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