CN1117314A

CN1117314A - 流动传感器

Info

Publication number: CN1117314A
Application number: CN 94191108
Authority: CN
Inventors: 伯迪伦·帕德里克; 克劳迪恩·米歇尔; 海特·斯威恩; 莱瑟·索瑞
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 1993-12-07
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1996-02-21
Also published as: JPH08501885A; WO1995016186A1; EP0682772A1

Abstract

揭示的一种流动传感件，其零件通过不同结构和/或布置可用作流动指示器和/或流动速率传感件和/或容积流动传感件和/或质量流动传感件和/或密度传感件，它能安装在流体传导管管壁上，垂直于管的纵轴线，它具有和壁连接的金属外管，浸入流体中，通过流体的作用力偏转，外管自由端是密封的，阻流体安装在自由端上，伸入外管且与其有一间隔地刚性安装的内管，它的至少部分外表面上支承着通过内管轴线的切割面对称地安装的偶数个绝缘电极，内外管结合形成电容器。

Description

流动传感件

本发明涉及能安装在流体传导管的管壁上并基本上与管的纵轴线相垂直的流动传感件。

DE—A3616777叙述可用来测定流动的流体的质量流率的流动传感件，它安装在流体传导管的管壁上，并基本上与管的纵轴线相垂直，流动传感件包括：

—具有一端刚性地和管壁相连接的测量板，它浸入流动的流体中，并以端部支承柱的方式，能通过由流体的作用力而偏转方向，

—在测量板上设置两个电容式电极，

—平行于测量板设置的基准板，

—测量板和电容式电极相结合，形成两个串联式电容器。

EP—A26715揭示用来测量流动流体的容积的流动传感件，它安装在流体传导管的管壁上，基本上垂直于管的纵轴线，流动传感件包括：

—安装在管壁上具有一端作为枢轴的吊杆，它浸入流动的流体中，并能通过由流体的作用力使吊杆偏转方向，

—安装在吊杆自由端的阻流体，

—阻流体具有和管的纵轴线成90°角的流动接触面。

DE—A2413245揭示安装在流体传导管管壁上用于测量流动速率的流动传感件，它基本垂直于管的纵轴线，流动传感件包括：

—具有一端安装在导电管壁上的管子，它浸入流动的流体中，并能通过由流体的作用力而偏转方向，

—横向地安装在管子上的阻流体，

—阻流体具有和传导管纵轴线成90°角的流动接触面，

—在管子中设置四个应变传感器。

本发明的目的是提供一种流动传感件，通过其零件的不同的结构和/或布置，可以用作流动指示器，即用于指示流动的有无的单一构件，和/或用作流动速率传感件，和/或用作测量容积的流动传感件，和/或用作质量流动传感件，和/或用作密度传感件，和/或用作粘度传感件。

因此，本发明在于提供能安装在流体传导管管壁的流动传感件，它基本垂直于管的纵轴线流动传感件包括：

—一端刚性地和传导管管壁连接的金属外管，它浸入流动的流体中，并以端部支承梁的方式能通过所述流体的作用力而偏转，

所述金属外管的自由端是密封的，

—安装在外管自由端的阻流体，

—伸入外管且与外管有一定的间隔地刚性安装的内管，

—内管至少部分外表面支承着对称于通过内管轴线的切割面安装的偶数个绝缘电极，内管和外管相结合形成电容器。

在申请人的美国专利第4716770号中，不得不依靠已叙述的仅仅两个电容器的电容传感件，与涡流流量表共同形成电容器，但是，电容传感件是根据本发明改进的。此外，现有技术的传感件不浸入流动的流体中，而在流体流过具有进出通道的阻流体的孔中设置传感件。在那一点上，在流体中通过涡流引起的压力变化使成为和阻流体分开进行测量。在本发明中，直接地在阻流体上通过流动流体的作用力进行测量。

在本发明的一个优选的实施例中，在管的端部附近，外管的内表面设有具有喷镀在电极层上的绝缘层，并和电极相结合形成电容器。

在本发明的另一个优选的实施例中，阻流体具有和传导管纵轴线构成除90°以外的角度的流动接触面。

根据本发明上述实施例的另一新结构，阻流体的流动接触面倾斜于传导管纵轴线大约成45°。

在另一个优选的实施例中，设有4个电极，4个电极最好是面积相等，且使其切面倾斜于管的纵轴线成45°角。

在再一个优选的实施例中，和4个电极一起，使切面倾斜于管的纵轴线成45°角，在管端附近，在外管的内表面上设置绝缘层，并支承电极层，绝缘层和4个电极形成电容器。

现在，将参照附图更详细地说明本发明，附图大略地显示本发明的各个实施例，在附图中相同部分标以相同的标号，附图如下：

图1是安装在管中的流动传感件的透视图。

图2显示以不同方法固定安装在管中的流动传感件的示意图。

图3是浸入流体中的部分流动传感件的断面图和底视图。

图4是具有4个电容器的流动传感件的底视图。

图5是图3组件的另一新结构的纵断面图。

图1是显示安装在管1的管壁上的流动传感件的透视图，它的一端刚性地固定在该壁上。这样，正如从管1的部分切开处可以看出，以端部支承柱或悬臂的方式延伸在管1中的流动传感件2的部分浸入在管1流动的流体3中。在管1的外部，流动传感件2具有安装测量由流动传感件2发生的电信号的箱4。

在管1中流动的流体3可以是液体，例如水或乳剂、气化物、气体例如空气或粉状物质。

图1还显示流动传感件2具有包括安装在外管5密封的自由端的阻流体6在内的金属外管5。阻流体6的流动接触面和管1的纵轴线形成一个角度，但最好不是90°。从图1和图2中可以看出，阻流体6最好是圆片状的，另外，也可以是平面和/或立体形的阻流体6。

通过由流体3在外管5自身和阻流体6上的作用力使外管5转向。如果冲击在阻流体6上的角度不是90°，那么，阻流体6将在较大范围或较小范围内从管1的纵轴线方向偏离而转向。

图2a至2d显示在管1上固定和可拆卸地安装流动传感件2的不同方法。图2说明在管壁上用螺帽7拧在螺颈上的方法，可以把流动传感件2固定在应有的位置上，以便形成紧密接合。

图2b显示用平板8来代替图2a的螺帽7，平板8必须固定于安装在管1的逆向板上，以提供一种所谓“三重夹具联结”。在图2c中所显示的用来代替图2a螺帽7的是在欧洲通常使用的样式连接的乳白管的部分9，是在管1上设置的配合部分。

图2d显示一种凸缘式连接也是可能的，朝该端方向流动传感件2设有凸缘10，是在管1上设置的配合凸缘。

现在进一步说明图3至图5的流动传感件内部的基本结构和辅助设备。图3a以纵断面图显示流动传感件2，而图3b以底视图显示流动传感件2。为了简化说明起见，省去了阻流体6。

外管5装有刚性地安装好的内管11，内管11延伸到外管5的中空区12，并与外管5相距一定的间隔，以便与作用在外管上的力相隔离。内管11和外管5最好由不锈钢制成。

内管11具有两个不同直径的截面，第1截面11a比第二截面11b具有较大的外径，第1截面11a支承通过内管11的轴线的切面对称地安装的成双数的绝缘电极13、14，并和外管5的内表面相结合，形成电容器。

可以看出，在图3的实施例中设有两个电极，它们位于外管5的自由端的附近，在该外管的转向是最大的。在图3b中，前面提到的切面与纸的平面相垂直，在该图中切面的直径线X—X是可见的。

在内管11的外表面上设置电极13、14，并在该表面和电极之间设置绝缘部分15。例如，可以由粘附层成形绝缘部分15，例如像薄金属片、金属的电极13、14附装在外管11的截面11b的绝缘部分15上。

在电极13、14和外管5的内表面之间有一气隙15，即使在使用状态下，外管5处在最大转向时，气隙15仍如此大小，电极13、14将不会接触内表面。外管5在其自由端上由密封体17密封。

除绝缘部分15的下端表面外，电极13、14覆盖内管11的第二截面11b表面的较大部分。离开间隙18、19导线20、21连接在电极13、14上。这些都贯穿在内管11中空的内部，在箱4内达到测定电子信号的目的。

与图3a相对应的底视图图4显示一个具有对称地安装在前述切面上的4个电极22、23、24、25的优选实施例。这就具有另外两个间隙26、27，以便使4个电极22、23、24、25之间相互绝缘。为了清晰起见，在图4中已经省去了导线20、21和另外两根相对应的导线。

如果流动传感件具有上述4个电极，那么前述切面的直径线X—X和管1的纵轴线必须形成一个大约45°的角。此外，两个相对电极例如电极23、24分别地竖直在管1纵轴线的上方和下方。而上述纵轴线与另外两个相对的电极22、25在中央相交。

图5以零件断面图显示图3装置的另一种新结构。在图5中，外管5的内表面用作两个电极13、14的共用电极。但是，在流动传感件操作时，该共用电极在地面上测定前述电子信号的电势差，以便自然限定所有电容电极电路的可能。

为改善以上所述，在图5中显示的另一种新结构中，在管端附近，外管5的内表面设有一个具有设置在电极层32上的绝缘层31，电极层32和电极13、14或22、23、24、25相结合，在内管11上形成电容器。

已经发现，如果没有对电极层32完成电接触，即：如果电极层32是不固定的，就不会获得特别好的测量结果，但是，如有必要，电极层32可设置导线。

根据本发明的2个电极的流动传感件能和相适应的电路一起使用，形成流动指示器，用于监视流体3的流动或没有流动。这样的电路是通常的，不会成为本发明的一部分。

根据本发明的4电极的流动传感件能和各自相适应的电路一起使用，连续地测量流体3的流动速率、容积流动速率、质量流动速率、密度和/或粘度。由于有通过流体流动转向的4个电容器，其中两个是转向的，本来在相对的传感件中，实际上至少能测定两个单独的信号。上述电路也是通常的，不构成为本发明的一部分。

Claims

1.可以安装在流体传导管管壁上的流动传感件，它基本上垂直于管的纵轴线，所述流动传感件包括：

—一端刚性地连接在传导管壁上的金属外管，它浸入流动的流体中，并以端部支承梁的形式能通过由所述流体的作用力而偏转，所述金属外管的自由端是密封的，

—安装在外管自由端上的阻流体，

—伸入外管且与外管有一定间隔地刚性安装的内管，在内管的外表面的至少一部分上支承着对称于通过内管轴线的切割面安装的偶数个绝缘电极，内管和外管相结合形成电容器。

2.根据权利要求1所述的流动传感件，其特征在于：在外管端部附近，外管的内表面设有一个具有在其上喷镀电极层的绝缘层，绝缘层和电极结合形成电容器。

3.根据权利要求1所述的流动传感件，其特征在于：阻流体具有和传导管纵轴线构成除90°以外的角度的流动接触面。

4.根据权利要求3所述的流动传感件，其特征在于：阻流体的流动接触面与传导管纵轴线倾斜成大约45°角。

5.根据权利要求1所述的流动传感件，其特征在于：具有与传导管纵轴线倾斜成45°角的切割面包括4个电极。

6.根据权利要求5所述的流动传感件，其特征在于：包括面积相等的4个电极。

7.根据权利要求1所述的流动传感件，其特征在于：

—具有4个电极，

—在切割面和管子纵轴线之间具有45°角，

—在管子端部附近，在外管的内表面上具有喷镀的绝缘层并支承电极层，绝缘层和4个电极相结合形成电容器。

8.根据权利要求7所述的流动传感件，其特征在于：包括面积相等的四个电极。