CN111094905B

CN111094905B - 磁感应流量计

Info

Publication number: CN111094905B
Application number: CN201880058863.0A
Authority: CN
Inventors: 比特·楚丁
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 2017-09-13
Filing date: 2018-08-16
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2038-08-16
Also published as: EP3682198A1; DE102017121155A1; US11287298B2; WO2019052770A1; US20200271491A1; EP3682198B1; CN111094905A

Abstract

本发明涉及一种磁感应流量计(1)，该磁感应流量计(1)包括：具有测量管轴线的测量管(10)；磁体系统(20)，该磁体系统(20)具有第一线圈系统(21)，该第一线圈系统包括第一线圈(21.1)和布置在第一线圈内的第一线圈芯(21.1)，其中磁体系统适合于产生垂直于测量管轴线延伸的磁场；至少两个测量电极(30)，该至少两个测量电极(30)用于感测在介质中由磁场感应的电压，场引导件(40)，该场引导件(40)适合于在第一线圈的远离测量管的一侧和测量管的远离第一线圈的一侧之间引导磁场，其中磁体系统具有第一极靴(21.3)，该第一极靴适合于在测量管和场引导件之间引导磁场，其特征在于：第一极靴具有至少一个折叠的极靴板金属件，并且其中场引导件具有至少一个折叠的场引导件板金属件，其中，第一极靴和场引导件至少在第一线圈的内部磁性地和机械地接触。

Description

磁感应流量计

技术领域

本发明涉及一种用于测量流过测量管的介质的流速或体积流量的磁感应流量计。

背景技术

磁感应流量计已经存在很长时间了。功能原理基于这样的事实：即，可以借助于磁场在导电介质中感应取决于流速的电压，其可以被评估以测量介质的流速或流量。

通常，磁感应流量计包括测量管、在测量管的相对侧上具有两个线圈系统以用于产生垂直于测量管轴线延伸的磁场的磁体系统、以及布置在测量管中或在测量管上以用于感测在介质中感应的电压的至少两个测量电极。为了使测量管外部的磁场尽可能独立于流量计的环境，这种流量计包括金属场引导件，该金属场引导件在测量管外部的线圈系统之间引导磁场。

在这种情况下，场引导件到线圈系统的连接被证明是至关重要的，因为不良的连接可能显著增加由磁体系统和场引导件形成的系统的磁阻。这导致测量管中的较低的磁场强度，以及因此恶化感应电压的测量中的信噪比。诸如在例如DE202014103426U1中示出的现有技术例如为线圈配备极靴，该极靴具有用于支承或夹紧场引导件的平面接触区域。支承压力的较小的变化导致磁阻的较大的变化。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的场引导件到磁体系统的连接。

该目的是通过根据权利要求1所述的磁感应流量计来实现的。

本发明的用于测量流过测量管的介质的流速或体积流量的磁感应流量计包括：

具有测量管轴线的测量管；

磁体系统，其具有第一线圈和布置在第一线圈内的第一线圈芯(coil core)，其中该磁体系统适合于产生垂直于测量管轴线延伸的磁场；

至少两个测量电极，其用于感测在介质中由磁场感应的取决于流量的电压，其中，该测量电极被布置在测量管中或测量管上，并且适合于电容性地或电流性地感测该电压；

电子测量/操作电路，其用于操作磁体系统以及测量电极；和

场引导件，其适合于在第一线圈的远离测量管的一侧和测量管的远离第一线圈的一侧之间引导磁场，

其中，磁体系统具有第一极靴，该第一极靴适合于在测量管和场引导件之间引导磁场，

其中，第一极靴具有至少一个折叠的极靴板金属件，并且其中，场引导件具有至少一个折叠的场引导件板金属件，

其中，第一极靴和场引导件至少在第一线圈的内部磁性地和机械地接触，其中第一极靴以及场引导件在第一线圈的内部至少部分地形成第一线圈芯。

在实施例中，第一极靴板金属件具有数目为n1的极靴板金属件折叠部，该极靴板金属件折叠部至少部分地突出到第一线圈的内部，并且

其中，第一场引导件板金属件具有第一组折叠部，该第一组折叠部具有数目为n2的场引导件板金属件折叠部，该场引导件板金属件折叠部至少部分地突出到第一线圈的内部，

其中折叠部导致两个相邻的层，

其中，n2个场引导件板金属件折叠部和n1个极靴板金属件折叠部重叠，其中：

其中：如果ni＝1，则nj＝2且ni<＝nj且nj<ni+2，其中，ni＝(n1或n2)且nj＝(n2或n1)

其中，将至少一个极靴板金属件折叠部布置在两个场引导件板金属件折叠部之间并与其机械接触，和/或其中，将至少一个场引导件板金属件折叠部布置在两个极靴板金属件折叠部之间并与其机械接触。

彼此接触的折叠部的形成提供极靴和场引导件之间的磁场的良好传递。

在实施例中，折叠部沿着其两层具有折叠长度，

其中，在场引导件板金属件折叠部和极靴板金属件折叠部之间的机械接触延伸跨越区域，该区域覆盖极靴板金属件折叠部的折叠长度或场引导件板金属件折叠部的折叠长度的至少60％，并且特别地是至少70％，并且优选地至少80％。

在这种情况下，折叠长度涉及在其中板金属件的两层彼此接触的区域。

在实施例中，第一极靴板金属件具有第一端部、第二端部以及中心区域，

其中，中心区域连接第一端部与第二端部，并且

其中，通过折叠中心区域产生至少一个极靴板金属件折叠部，

其中，第一极靴具有第一固定件，该第一固定件布置在测量管与第一极靴板金属件之间，并且在每种情况下，借助于至少一个夹紧元件至少部分地夹紧第一端部以及第二端部，其中，第一固定件是由板金属件制成的。

固定件适合于将第一端部和第二端部保持在固定位置，以便保持磁体系统的磁特性恒定。

在实施例中，第一端部以及第二端部位于一平面中，和/或

其中，至少一个夹紧元件是固定件折叠部，该固定件折叠部从第一固定件的基部突出。

在实施例中，线圈的匝适合于在测量管的截面中将至少一个极靴板金属件折叠部以及至少一个场引导件板金属件折叠部彼此压紧。

在实施例中，磁体系统包括至少一个压紧机构，该压紧机构适合于在测量管的截面中将至少一个极靴板金属件折叠部以及至少一个场引导件板金属件折叠部彼此压紧，

其中，所述压紧机构具有力互锁或形状互锁的连接件，其中，所述连接件尤其是具有以下列表中的至少一个元件：

夹具、灌封材料、粘合剂、铆钉、螺钉。

在实施例中，磁体系统在测量管的第一线圈远侧包括具有第二线圈芯的第二线圈和第二极靴，该第二线圈、第二线圈芯和第二极靴对应于第一线圈以及第一线圈芯以及第一个极靴，并且尤其是同样地实现。

其中，场引导件适合于在第一线圈的测量管远侧与第二线圈的测量管远侧之间引导磁场，

其中，第二极靴适合于在测量管和场引导件之间引导磁场。

在实施例中，第一场引导件板金属件包括第二组折叠部，其中第二极靴以及第二组折叠部在第二线圈的内部至少部分地形成第二线圈芯。

在实施例中，场引导件包括在其上布置该第二组的第二场引导件板金属件。

在实施例中，第一场引导件板金属件以及第二场引导件板金属件具有两个接触区域，借助于该接触区域，这些场引导件板金属件被磁性地以及机械地连接。

在实施例中，测量电极限定横轴，其中，接触区域与横轴相交或至少部分地围绕横轴。

在实施例中，场引导件包括至少两个容纳开口，该至少两个容纳开口适合于容纳测量电极或测量电极接触件。

在实施例中，场引导件包括至少一个符合标准DIN EN 11-2007的10106或标准DINEN 10-2005的10107的电板金属件。

附图说明

现在将基于在附图中示出的实施例的示意性示例来更详细地描述本发明，其附图如下所示。

图1是本发明的磁感应流量计的截面图；

图2是图1所示的线圈芯的放大截面图；

图3a)、3b)本发明的线圈芯的其他实施例；

图4是第一固定件的实施例的不同选择；以及

图5是本发明的流量计的操作。

具体实施方式

图1示出了本发明的磁感应流量计1的示意性横截面，该磁感应流量计1包括测量管10、具有第一线圈系统21和第二线圈系统22的磁体系统20、测量电极30以及场引导件40。在这种情况下，第一线圈系统包括第一线圈21.1和第一极靴21.3，其中第一线圈芯21.2被布置在第一线圈的内部。等同地，第二线圈系统22包括第二线圈22.1和第二极靴22.3，其中第二线圈芯22.2被布置在第二线圈的内部。磁体系统适合于产生垂直于测量管轴线的磁场。在这种情况下，极靴抵靠测量管，并适合于在测量管和场引导件之间引导磁场。场引导件40适合于在测量管10外部的线圈系统之间引导磁场。场引导件包括第一场引导件板金属件41和第二场引导件板金属件42，该第一场引导件板金属件41和第二场引导件板金属件42在接触区域44中磁性地或机械地连接在一起。替选地，场引导件也可以仅具有一个场引导件板金属件，其中场引导件板金属件的端部在一个接触区域中磁性地和机械地连接在一起。测量电极30与流过测量管的介质电流性连接。然而，它们也可以与介质电容性联接。测量电极接接触件31通过容纳开口43被引导到图5中所示的电子测量/操作电路。

图2示出了在图1中用字母A指示的第一线圈系统21的详细放大图，其中第一场引导件板金属件41具有两个场引导件板金属件折叠部52，并且其中第一极靴21.3具有第一极靴板金属件21.4，该第一极靴板金属件21.4具有极靴板金属件折叠部51，该极靴板金属件折叠部51布置在两个场引导件板金属件折叠部之间并且与其机械地和磁性地接触。折叠部通过压紧机构60彼此压紧，以便永久且稳定地保持接触。压紧机构包括力传递连接件，其中，力传递连接件尤其是具有以下列表中的至少一个元件：夹具、灌封材料、粘合剂、铆钉、螺钉。可替选地或补充地，第一线圈21.1可以被适配使得其用作压紧机构60。极靴以及场引导件的折叠部因此形成第一线圈芯21.2。场引导件板金属件折叠部的数目以及极靴板金属件折叠部的数目不受此处所示示例的限制。在图3的描述中更详细地解释了可能的构造。极靴板金属件21.4包括第一端部21.41、第二端部21.42和中心区域21.43，至少一个极靴板金属件折叠部位于其中。为了稳定和固定第一端部以及第二端部，第一极靴包括第一固定件21.5，该第一固定件21.5借助于至少一个夹紧元件21.52固定第一端部和第二端部，其中夹紧元件从第一固定件的基部21.51突出。在这种情况下，第一固定件布置在测量管和第一极靴板金属件21.5之间，并在第一极靴和测量管之间提供良好的磁接触。在图4中更精确地描述了至少一个夹紧元件的可能的实施例。图2中所示的第一线圈系统以及场引导件的特征对于具有第二极靴板金属件和第二固定件的第二线圈系统也对应地保持。

图3a)示出了第一极靴板金属件21.4的实施例，当该第一极靴板金属件21.4与第一场引导件板金属件41如箭头所示一起移动时，第一极靴板金属件21.4与第一场引导件板金属件41是可接触的。在此处所示的情况下，场引导件板金属件41具有n2＝3个场引导件板金属件折叠部52，并且极靴板金属件21.4具有n1＝n2-1＝2个极靴板金属件折叠部，其中场引导件板金属件和极靴板金属件如此引导在一起，以使极靴板金属件折叠部中的每个布置在两个场引导件板金属件折叠部之间。可替选地，极靴板金属件折叠部的数目可以比场引导件板金属件折叠部的数目大1，其中，为了接合，以上内容对应地保持。通常，n1和n2在每种情况下都大于或等于1。

图3b)示出了与图3a)中所示的实施例相对应的情况，其中，在图3b)中，场引导件板金属件折叠部52的数目n2等于极靴板金属件折叠部的数目n1，其结果是，在使第一场引导件板金属件41和第一极靴板金属件21.4在一起之后，每个具有不被布置在两个折叠部之间的外部折叠部。在这种情况下，n1＝n2＝大于1。

图3a)和3b)中示出的第一极靴板金属件21.4以及第一场引导件板金属件的特征对于具有第二极靴板金属件和第二固定件的第二线圈系统也对应地保持，其中，然而，有利地，第二线圈系统的数目n1和n2不一定对应于第一线圈系统的数目n1和n2。

图4示出了具有第一端部21.41、第二端部21.42和中心区域21.43的第一极靴板金属件21.4的平面图，以及具有基部21.51以及夹紧元件21.52的多个示例的第一固定件21.5的平面图。在将第一极靴板金属件施加在第一固定件的基部上时，在第一端部21.41和第二端部21.42周围形成夹紧元件，使得通过至少一个夹紧元件固定这些端部。例如，夹紧元件可以布置在基部的端部上。夹紧元件也可以布置在基部的一侧和第一极靴板金属件的端部上。夹紧元件也可以大体上沿着基部的一侧布置，并且固定第一极靴板金属件的两个端部。有利地，在折叠之后，不同的夹紧元件彼此不重叠。在仅侧向夹紧元件的系统的情况下，当将第一端部21.41以及第二端部21.42从两侧固定时是有利的。

图5示意性地示出了电磁感应流量计1的构造，该电磁感应流量计1具有带有测量管轴线的测量管10。具有第一线圈系统21和第二线圈系统22的磁体系统20适合于提供垂直于测量管轴线延伸的磁场(垂直箭头)，以便在介质中感应取决于流量以及取决于磁场的、垂直于磁场延伸的电压(水平箭头)。设置两个测量电极30以感测电压。电子测量/操作电路70适合于评估电压并提供取决于流量的测量变量，以及适合于操作磁体系统20。出于简明的原因，图1和图2中所示的场引导件在图5中未示出。

参考符号列表

1 磁感应流量计

10 测量管

20 磁体系统

21 第一线圈系统

21.1 第一线圈

21.2 第一线圈芯

21.3 第一极靴

21.4 第一极靴板金属件

21.41 第一端部

21.42 第二端部

21.43 中心区域

21.5 第一固定件

21.51 基部

21.52 夹紧元件

22 第二线圈系统

22.1 第二线圈

22.2 第二线圈芯

22.3 第二极靴

30 测量电极

31 测量电极接触件

40 场引导件

41 第一场引导件板金属件

42 第二场引导件板金属件

43 容纳开口

44 接触区域

51 极靴板金属件折叠部

52 场引导件板金属件折叠部

53 折叠长度

60 压紧机构

70 电子测量/操作电路

A 细节。

Claims

1.一种用于测量流过测量管的介质的流速或体积流量的磁感应流量计(1)，包括：

测量管(10)，所述测量管(10)具有测量管轴线；

磁体系统(20)，所述磁体系统(20)具有包括第一线圈(21.1)和布置在所述第一线圈内的第一线圈芯(21.2)的第一线圈系统(21)，其中，所述磁体系统适合于产生垂直于所述测量管轴线延伸的磁场；

至少两个测量电极(30)，所述至少两个测量电极(30)用于感测在所述介质中由所述磁场感应的取决于流量的电压，其中，所述测量电极被布置在所述测量管中或所述测量管上，并且适合于电容性地或电流性地感测所述电压；

电子测量/操作电路(70)，所述电子测量/操作电路(70)用于操作所述磁体系统以及所述测量电极；和

场引导件(40)，所述场引导件(40)适合于在所述第一线圈的远离所述测量管的一侧和所述测量管的远离所述第一线圈的一侧之间引导磁场，

其中，所述磁体系统具有第一极靴(21.3)，所述第一极靴(21.3)适合于在所述测量管和所述场引导件之间引导所述磁场，

其特征在于：

所述第一极靴具有至少一个折叠的第一极靴板金属件(21.4)，并且其中，所述场引导件具有至少一个折叠的场引导件板金属件，

其中，所述第一极靴和所述场引导件至少在所述第一线圈的内部磁性地和机械地接触，

其中，所述第一极靴以及所述场引导件在所述第一线圈的内部至少部分地形成所述第一线圈芯，

其中，所述第一极靴板金属件具有数目为n1的极靴板金属件折叠部(51)，所述极靴板金属件折叠部(51)至少部分地突出到所述第一线圈的内部，

其中，第一场引导件板金属件(41)具有第一组折叠部，所述第一组折叠部具有数目为n2的场引导件板金属件折叠部(52)，所述场引导件板金属件折叠部(52)至少部分地突出到所述第一线圈的内部，

其中，折叠部导致两个相邻的层，

其中，所述n2个场引导件板金属件折叠部和所述n1个极靴板金属件折叠部重叠，

其中：

如果ni＝1,则nj＝2且ni<＝nj且nj<ni+2，

其中ni＝(n1或n2)且nj＝(n2或n1)

其中，至少一个极靴板金属件折叠部(51)布置在两个场引导件板金属件折叠部(52)之间，并且与所述两个场引导件板金属件折叠部(52)机械接触，和/或其中，至少一个场引导件板金属件折叠部(52)布置在两个极靴板金属件折叠部(51)之间并且与所述两个极靴板金属件折叠部(51)机械接触。

2.根据权利要求1所述的磁感应流量计，

其中，所述折叠部沿着所述折叠部的两层具有折叠长度，

其中，场引导件板金属件折叠部和极靴板金属件折叠部之间的所述机械接触延伸跨越的区域覆盖所述极靴板金属件折叠部的折叠长度或场引导件板金属件折叠部的折叠长度的至少60％。

3.根据权利要求2所述的磁感应流量计，

其中，场引导件板金属件折叠部和极靴板金属件折叠部之间的所述机械接触延伸跨越的区域覆盖所述极靴板金属件折叠部的折叠长度或场引导件板金属件折叠部的折叠长度的至少70％。

4.根据权利要求2所述的磁感应流量计，

其中，场引导件板金属件折叠部和极靴板金属件折叠部之间的所述机械接触延伸跨越的区域覆盖所述极靴板金属件折叠部的折叠长度或场引导件板金属件折叠部的折叠长度的至少80％。

5.根据权利要求1至4中的一项的所述的磁感应流量计，

其中，所述第一极靴板金属件(21.4)具有第一端部(21.41)、第二端部(21.42)以及中心区域(21.43)，

其中，所述中心区域连接所述第一端部与所述第二端部，

其中，所述至少一个极靴板金属件折叠部是通过折叠所述中心区域产生的，

其中，所述第一极靴具有第一固定件(21.5)，所述第一固定件(21.5)布置在所述测量管和所述第一极靴板金属件之间，并且在每种情况下，借助于至少一个夹紧元件(21.52)至少部分地夹紧所述第一端部以及所述第二端部，

其中，所述第一固定件是由板金属件制成的。

6.根据权利要求5所述的磁感应流量计，

其中，所述第一端部和所述第二端部位于一平面中，和/或

其中，所述至少一个夹紧元件是固定件折叠部，所述固定件折叠部从所述第一固定件的基部(21.51)突出。

7.根据权利要求1至4中的一项所述的磁感应流量计，

其中，所述线圈的匝适合于在所述测量管的截面中将所述至少一个极靴板金属件折叠部以及所述至少一个场引导件板金属件折叠部彼此压紧。

8.根据权利要求1至4中的一项所述的磁感应流量计，

其中，所述磁体系统包括至少一个压紧机构(60)，所述至少一个压紧机构(60)适合于在所述测量管的截面中将所述至少一个极靴板金属件折叠部以及所述至少一个场引导件板金属件折叠部彼此压紧，

其中，所述压紧机构具有力互锁或形状互锁的连接件。

9.根据权利要求8所述的磁感应流量计，

其中，所述连接件具有以下列表中的至少一个元件：

夹具、灌封材料、粘合剂、铆钉、螺钉。

10.根据权利要求1至4中的一项所述的磁感应流量计，

其中，所述磁体系统在所述测量管的第一线圈远侧包括具有带有第二线圈芯(22.2)的第二线圈(22.1)和第二极靴(22.3)的第二线圈系统(22)，所述第二线圈(22.1)、所述第二线圈芯(22.2)、所述第二极靴(22.3)对应于所述第一线圈以及所述第一线圈芯以及所述第一极靴，

其中，所述场引导件适合于在所述第一线圈的测量管远侧和所述第二线圈的测量管远侧之间引导所述磁场，

其中，所述第二极靴适合于在所述测量管和所述场引导件之间引导所述磁场，

其中，所述第二极靴和所述场引导件至少在所述第二线圈的内部磁性地和机械地接触，以及

其中，所述第二极靴以及所述场引导件在所述第二线圈的内部至少部分地形成所述第二线圈芯。

11.根据权利要求10所述的磁感应流量计，

其中，所述第二线圈(22.1)、所述第二线圈芯(22.2)、所述第二极靴(22.3)分别与所述第一线圈、所述第一线圈芯以及所述第一极靴同样地实现。

12.根据权利要求10所述的磁感应流量计，

其中，所述第一场引导件板金属件包括第二组折叠部，其中，所述第二极靴以及所述第二组折叠部在所述第二线圈的内部至少部分地形成所述第二线圈芯。

13.根据权利要求10所述的磁感应流量计，

其中，所述场引导件包括第二场引导件板金属件(42)，在所述第二场引导件板金属件(42)上布置有第二组折叠部。

14.根据权利要求13所述的磁感应流量计，

其中，所述第一场引导件板金属件以及所述第二场引导件板金属件具有两个接触区域(44)，借助于所述两个接触区域(44)，所述场引导件板金属件被磁性地以及机械地连接。

15.根据权利要求14所述的磁感应流量计，

其中，所述测量电极限定横轴，其中，所述接触区域与所述横轴相交或围绕所述横轴。

16.根据权利要求1至4中的一项所述的磁感应流量计，

其中，所述场引导件包括至少两个容纳开口(43)，所述至少两个容纳开口(43)适合于容纳所述测量电极或测量电极接触件。

17.根据权利要求1至4中的一项所述的磁感应流量计，

其中，所述场引导件包括至少一个电板金属件。