CN113167623B - 科里奥利测量仪器的测量传感器和科里奥利测量仪器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测流过科里奥利测量仪器的至少一个测量管的介质的质量流量或密度的科里奥利测量仪器(1)的科里奥利测量传感器(10)，包括：具有入口(11.1)和出口(11.2)的至少一个测量管(11)，该管被设计成在入口和出口之间输送介质；至少一个激励器(12)；以及至少两个传感器(13)；该测量传感器包括具有支撑元件腔室(16.1)的支撑元件(16)，该支撑元件腔室被设计成至少部分地容纳至少一个测量管。本发明的特征在于，磁体装置包括用于磁体的导磁保持器和至少一个第一对磁体，该至少一个第一对磁体布置在线圈装置的第一面上的保持器上，其中磁体各自被设计成产生垂直于线圈的横截面平面的磁场，并且其中该对中的第一磁体的磁场被定向成以便与该对中的第二磁体的磁场相反。

Description

科里奥利测量仪器的测量传感器和科里奥利测量仪器

技术领域

本发明涉及一种用于检测流过科里奥利测量仪器的至少一个测量管的介质的质量流量或密度的科里奥利测量仪器的科里奥利测量传感器，并且涉及这种科里奥利测量仪器。

背景技术

科里奥利测量传感器的核心部件是通常具有磁体系统(该磁体系统具有被设计成通过电磁场相互作用的线圈装置和磁体装置)的振动激励器和振动传感器。在激励器的情况下，这种相互作用用于激励至少一个测量管振动，或者在传感器的情况下，用于检测至少一个测量管的振动。

迄今未公开的DE102018119941.4示出了一种具有磁体系统的科里奥利测量传感器，其中马蹄形磁体被设计成对具有线圈的线圈装置施以均匀磁场，该磁场被定向成垂直于线圈的横截面。均匀磁场具有这样的缺点，即不能很好地检测线圈和磁体之间的相对移动。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种科里奥利测量传感器和一种具有更高传感器灵敏度的科里奥利测量仪器。

该目的通过科里奥利测量传感器和通过科里奥利测量仪器来实现。

根据本发明的用于检测流过科里奥利测量仪器的至少一个测量管的介质的质量流量或密度的科里奥利测量仪器的科里奥利测量传感器包括：

具有入口和出口的至少一个测量管，该管被设计成在入口和出口之间输送介质；

至少一个激励器，该至少一个激励器被设计成激励至少一个测量管以振动；

至少两个传感器，该至少两个传感器被设计用于检测至少一个测量管的振动；

其中至少一个激励器和至少一个传感器分别具有线圈装置，该线圈装置分别具有至少一个线圈且分别具有一个磁体装置，其中磁体装置和线圈装置相对于彼此可移动，

其中测量传感器具有被设计成保持至少一个测量管的支撑元件，

其中磁体装置具有导磁保持器，特别是用于磁体的铁磁保持器；以及至少一个第一对磁体，该至少一个第一对磁体布置在线圈装置的第一面上的保持器上，

其中磁体分别被设计成产生垂直于线圈的横截面平面的磁场，

其中该对中的第一磁体的磁场被定向成以便与该对中的第二磁体的磁场相反。

由于两个相反的相邻磁场的局部组合，即使很小的相对移动也导致线圈装置中电压的显著感应。因此，根据本发明的传感器对这种相对移动高度敏感。

导磁保持器被设计成合并第一对中的磁体的磁力线。

例如，磁体由钐钴合金或由铝镍钴合金制成。

在一个实施例中，保持器具有带第一臂和第二臂以及连接臂的基座的U形，

其中保持器包围线圈装置，使得第一臂相对于线圈横截面布置在线圈装置的第一面上，并且其中第二臂布置在线圈装置的第二面上，

其中第一对磁体布置在第一臂的内侧上。

特别地，第一对中的磁体被定向为沿着相对于线圈装置的相对移动。

由于其导磁率，第二臂接收第一对中的磁体的磁场并合并磁力线。

在一个实施例中，第二对磁体被布置在第二臂的内侧上并与第一对磁体相对，

其中相对的磁体分别产生经整平的磁场。

以这样的方式，可以增加线圈装置的区域中的磁场强度，并且可以实现相反定向的磁场之间的尖锐空间分离。

因此，根据本发明的传感器对这种相对移动敏感得多。

在一个实施例中，至少一个线圈具有中心区域和包括中心区域的绕组区域，

其中，在至少一个测量管的空闲状态下，投影到横截面平面上的一对中的磁体之间的边界至少部分地位于中心区域中。

例如，线圈装置可以是烧结的多层线圈装置，其具有印刷电路板装置，该印刷电路板装置具有多个印刷电路板，其中线圈通过导电的导体迹线至少部分地形成在一个或多个印刷电路板上。

在一个实施例中，磁体分别具有接触表面，通过该接触表面这些磁体与保持器接触，

其中相应的对中的至少一个磁体的接触表面具有第一几何结构，并且其中保持器在相应的接触表面的区域中具有第二几何结构，该第二几何结构至少部分地与相应的第一几何结构相反，

其中第一几何结构是不平坦的。

以这样的方式，可以提高磁体对保持器的粘附性。

在一个实施例中，第一几何结构至少部分地具有凹曲率或凸曲率，

和/或第一几何结构具有至少一个突起和/或至少一个凹部，其中突起和/或凹部具有圆形或矩形或多边形的横截面。

在一个实施例中，磁体在其特定接触表面的区域中至少部分地被紧固到保持器上，

其中所述附接基于以下技术中的至少一种：

钎焊、烧结、焊接、胶合、点焊、收缩、压印。

在一个实施例中，磁体被胶合，其中粘合剂特别地是陶瓷粘合剂。

例如，可以使用来自Aremco公司的名为Ceramabond的粘合剂。

在一个实施例中，激励器的线圈被设计成对相关联的磁体装置施力，并且其中传感器的磁体装置被设计成在相关联的线圈装置的线圈中感应出电压。

在一个实施例中，测量传感器具有两个收集器，其中测量传感器的上游侧上的第一收集器被设计成接收从管道流入测量传感器中的介质并将其引导到至少一个测量管的入口，

其中第二收集器被设计成接收流出至少一个测量管的出口的介质，并将其引导到管道中。

在一个实施例中，测量传感器具有被设计成将测量传感器连接到管道的两个过程连接件，特别地是法兰。

在一个实施例中，磁体装置机械地连接到相关联的测量管，并且其中线圈装置相对于入口或出口平移地以及旋转地固定。

在一个实施例中，测量传感器具有测量管，

其中传感器或激励器的保持器/线圈装置分别紧固到测量管上，

并且其中传感器或激励器的线圈装置/保持器分别紧固到支撑元件上，

或者其中测量传感器具有一对测量管，其中传感器或激励器的保持器/线圈装置分别紧固到第一测量管，并且线圈装置/保持器分别紧固到第二测量管。

在一个实施例中，科里奥利测量传感器具有两个测量管对。

根据本发明的科里奥利测量仪器包括根据本发明的科里奥利测量传感器；

电子测量/操作电路，其中电子测量/操作电路被设计为对线圈和可选地对相关联的温度测量仪器进行充电，其中线圈和温度测量仪器的充电通过分离的电连接件或通过多路复用来实现，

其中传感器或激励器的至少一个电连接件通过线缆引导件被引导到电子测量/操作电路，

其中电子测量/操作电路还被设计成确定和提供质量流量读数和/或密度读数，

其中测量仪器特别地具有用于容纳电子测量/操作电路的电子壳体。

附图说明

现在将参考示例性实施例描述本发明。

图1概述了典型科里奥利测量仪器的设计；

图2a)示出了线圈装置的平面图，图2b)和图2c)分别示出了根据本发明的线圈装置和磁体装置的示例性实施例；

图3a)至3d)示出了根据本发明的磁体的各种示例性实施例。

具体实施方式

图1概述了具有根据本发明的示例性科里奥利测量传感器10的科里奥利测量仪器1的设计，其中测量传感器具有两个测量管11，其分别具有入口11.1和出口11.2、激励器12、两个传感器13、两个收集器22和两个过程连接件23。激励器被设计成激励两个测量管垂直于由弧形测量管限定的纵向测量管平面进行振动。传感器被设计用于检测施加在测量管上的振动。测量传感器的上游面上的第一收集器22.1被设计成接收从管道流入测量传感器的介质，并将其引导至两个测量管的入口；第二收集器22.2被设计成接收从两个测量管的出口出现的介质并将其引导到管道中。收集器依次分别通向过程连接件23，该过程连接件可以是法兰23.1，如此处所示。过程传感器被设计用于将科里奥利测量传感器或科里奥利测量仪器连接到管道。

科里奥利测量传感器连接到科里奥利测量仪器的电子壳体80，该电子壳体被设计成容纳电子测量/操作电路77，该测量/操作电路被设计成操作激励器装置和传感器装置，并基于通过传感器装置测量的测量管的振动特性来确定和提供质量流量读数和/或密度读数。激励器装置和传感器装置通过电连接件24连接到电子测量/操作电路。电连接件24可以分别通过线缆引导件25合并。

科里奥利测量传感器还具有固定装置21，该固定装置被设计成限定测量管振动的外部振动节点。

根据本发明的科里奥利测量仪器不限于两个测量管的存在。单管系统或具有多于两个管的多管系统也是可以想象的。

线圈装置或磁体装置通过为此目的提供的紧固装置被紧固到相应的测量管或例如紧固到支撑元件上。本领域技术人员将根据他的需要或根据技术要求来配置紧固装置。

图2a)示出了具有线圈14.2的线圈装置14的平面图。线圈具有绕组区域14.22和没有线圈绕组的中心区域14.21。例如，线圈装置可以是烧结的多层线圈装置，其具有印刷电路板装置，该印刷电路板装置具有多个印刷电路板，其中线圈通过导电的导体迹线至少部分地形成在一个或多个印刷电路板上。

图2b)示出了根据本发明的线圈装置14和磁体装置15的示例性实施例。线圈装置和磁体装置可平行于线圈的横截面平面相对于彼此移动，使得测量管振动在线圈装置的区域中导致随时间变化的磁场。磁体装置具有导磁保持器15.3和至少一个第一对磁体15.1，具有在线圈装置的第一面14.11上被固定到保持器上的第一磁体15.11和第二磁体15.12。第一磁体和第二磁体以空间上紧密相邻或接触的方式被固定到保持器上，使得由它们引起的磁场方向相反，并且分别垂直于线圈的横截面平面。第一磁体和第二磁体由此沿着移动方向顺序布置。导磁的、特别是铁磁的保持器15.3被设计成合并磁力线，并且基本上没有固有磁场。相反的两个磁体的磁场确保了磁体的边界区域中的空间上强烈不均匀的总磁场，其中不均匀性垂直于线圈的横截面平面延伸。由于两个相反的相邻磁场的局部组合，线圈装置和磁体装置之间甚至很小的相对移动导致线圈装置中电压的显著感应。因此，根据本发明的传感器对这种相对移动高度敏感。

优选地，在至少一个测量管的空闲状态下，投影到线圈的横截面平面上的一对磁体之间的边界至少部分地位于中心区域。以这样的方式，线圈上的相对移动相对于电压的感应的影响被放大。如果第一对磁体沿着相对移动的移动方向的空间范围大于线圈的中心区域，则还是有利的。

如本文所示，保持器可以具有带有第一臂15.31和第二臂15.32以及连接臂的基座15.33的U形，其中保持器包围线圈装置，使得第一臂相对于线圈横截面被布置在线圈装置14.11的第一面上。

图2c)示出了根据本发明的线圈装置14和磁体装置15的另一示例性实施例，其中保持器15.3具有带有第一臂15.31和第二臂15.32以及连接臂的基座15.33的U形，不同于图2b)中所示的，其中磁体装置现在具有两对磁体，其中相应的一对紧固到臂的内侧，并且其中两对中的相对的磁体分别产生经整平的磁场。以这样的方式，可以增加线圈装置的区域中的磁场强度，并且可以实现相反定向的磁场之间的尖锐空间分离。因此，根据本发明的传感器对相对移动高度敏感。

图2b)和图2c)中示出的磁体通过接触表面16附接到保持器，其中附接基于以下技术中的至少一种：钎焊、烧结、焊接、胶合、点焊、收缩和压印。在一个实施例中，磁体被胶合，其中粘合剂特别地是陶瓷粘合剂。例如，可以使用来自Aremco公司的名为Ceramabond 865的粘合剂。

因此，保持器具有凸形包套，其具有8毫米长、9毫米宽和5毫米高的典型尺寸，其中实际尺寸可以偏离所述尺寸高达30％，其中实际纵横比可以相应地偏离由所述尺寸产生的纵横比。

用于保持器的合适材料可以是例如不锈钢铁素体高级钢，特别是具有材料号1.4105的不锈钢铁素体高级钢。

图3a)至d)在侧视图中示出了与磁体相关联的保持器15.3的相对应的区段的一些示例性几何实施例，其中磁体具有第一几何结构16.1，并且其中保持器在相应接触表面的区域中具有第二几何结构16.2，该第二几何结构至少部分地与相应的第一几何结构相反。

例如，磁体由钐钴合金或由铝镍钴合金制成。

图3a)示出了可以容易且经济地生产的磁体的实施例，其中磁体是具有平坦侧面的长方体。这种磁体的典型尺寸在5毫米长、3.5毫米宽、2毫米高的范围内，其中实际尺寸可以分别偏离所述尺寸高达30％，其中实际纵横比可以相应地偏离由所述尺寸产生的纵横比。

图3b)示出了具有凸形的第一几何结构16.11的磁体，其中第一几何结构也可以替代地是凹形16.12；参见虚线。

图3c)示出了具有第一几何结构的磁体，该第一几何结构具有突起16.13。

图3d)示出了具有第一几何结构的磁体，该第一几何结构具有凹部16.14。

保持器具有相应的第二几何结构16.2，该第二几何结构至少部分地与第一几何结构相反。

第一几何结构或第二几何结构也可以具有不同于所示的那些形状的形状，例如三角形形状。

以这样的方式，磁铁就可以被整齐地定位。然而，磁体和保持器的制造在技术上更加复杂。

附图标记列表

1 科里奥利测量仪器

10 科里奥利测量传感器

11 测量管

11.1 入口

11.2 出口

11.31 第一测量管

11.32 第二测量管

12 激励器

13 传感器

14 线圈装置

14.11 线圈装置的第一面

14.12 线圈装置的第二面

14.2 线圈

14.21 中心区域

14.22 绕组区域

15 磁体装置

15.1 第一对磁体

15.11 第一对中的第一磁体

15.12 第一对中的第二磁体

15.2 第二对磁体

15.3 导磁保持器

15.31 第一臂

15.311 第一臂的内侧

15.32 第二臂

15.321 第二臂的内侧

15.33 连接基座

16 接触表面

16.1 第一几何机构

16.11 凹曲率

16.12 凸曲率

16.13 突起

16.14 凹部

16.2 第二几何机构

20 支撑元件

21 固定装置

22 收集器

22.1 第一收集器

22.2 第二收集器

23 过程连接件

23.1 法兰

24 电连接件

25 线缆引导件

Claims (16)

1.一种科里奥利测量仪器(1)的科里奥利测量传感器(10)，用于检测流过科里奥利测量仪器的至少一个测量管的介质的质量流量或密度，所述科里奥利测量传感器包括：

至少一个测量管(11)，所述至少一个测量管具有入口(11.1)和出口(11.2)，其中管被设计成在所述入口和所述出口之间输送所述介质；

至少一个激励器(12)，所述至少一个激励器被设计成激励所述至少一个测量管以振动；

至少两个传感器(13)，所述至少两个传感器被设计成检测至少一个相应测量管的振动；

其中，至少一个激励器和/或至少一个传感器分别具有线圈装置(14)，所述线圈装置分别具有至少一个线圈(14.2)和相应的磁体装置(15)，其中，所述磁体装置和所述线圈装置平行于所述线圈的横截面平面相对于彼此可移动，

其中，所述测量传感器具有被设计成保持所述至少一个测量管的支撑元件(20)，

其特征在于，

所述磁体装置(15)具有用于磁体的导磁铁磁保持器(15.3)，以及至少一个第一对磁体(15.1)，所述至少一个第一对磁体在所述线圈装置的第一面(14.11)上沿着移动方向顺序地布置在所述导磁铁磁保持器上，

其中，所述磁体分别被设计成产生垂直于所述线圈的所述横截面平面的磁场，

其中，所述第一对磁体中的第一磁体(15.11)的磁场与所述第一对磁体中的第二磁体(15.12)的磁场方向相反。

2.根据权利要求1所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述导磁铁磁保持器(15.3)具有带有第一臂(15.31)和第二臂(15.32)以及连接所述第一臂和所述第二臂的基座(15.33)的U形，

其中，所述导磁铁磁保持器包围所述线圈装置，使得所述第一臂相对于线圈横截面被布置在所述线圈装置的第一面(14.11)上，并且其中，所述第二臂被布置在所述线圈装置的第二面(14.12)上，

其中，所述第一对磁体被布置在所述第一臂的内侧(15.311)上。

3.根据权利要求2所述的科里奥利测量传感器，

其中，第二对磁体(15.2)被布置在所述第二臂的内侧(15.321)上并且与所述第一对磁体相对，

其中，相对的磁体分别产生经整平的磁场。

4.根据权利要求1所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述至少一个线圈具有中心区域(14.21)和包括所述中心区域的绕组区域(14.22)，

其中，在所述至少一个测量管的空闲状态下，投影到所述横截面平面上的一对所述磁体之间的边界至少部分地位于所述中心区域中。

5.根据权利要求1所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述磁体分别具有接触表面(16)，通过所述接触表面所述磁体与所述导磁铁磁保持器接触，

其中，相应的对中的至少一个磁体的所述接触表面具有第一几何结构(16.1)，并且其中，所述导磁铁磁保持器在所述相应的接触表面的区域中具有第二几何结构(16.2)，所述第二几何结构至少部分地与特定的第一几何结构相反，

其中，所述第一几何结构是不平坦的。

6.根据权利要求5所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述第一几何结构至少部分地具有凹曲率(16.11)或凸曲率(16.12)，

其中，所述第一几何结构具有至少一个突起(16.13)和/或至少一个凹部(16.14)，其中，所述突起和/或所述凹部具有圆形、矩形或多边形的横截面。

7.根据权利要求5所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述磁体在它们相应的所述接触表面(16)的区域中至少部分地紧固到所述导磁铁磁保持器上，

其中，附接基于以下技术中的至少一种：

钎焊、烧结、焊接、胶合、点焊、收缩、压印。

8.根据权利要求7所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述磁体被胶合并且粘合剂是陶瓷粘合剂。

9.根据权利要求1-8中的任一项所述的科里奥利测量传感器，

其中，激励器的所述线圈被设计成对相关联的磁体装置施力，并且其中，传感器的所述磁体装置被设计成在所述相关联的线圈装置的所述线圈中感应出电压。

10.根据权利要求1-8中的任一项所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述测量传感器具有两个收集器(22)，其中，所述测量传感器的上游侧上的第一收集器(22.1)被设计成接收从管道流入所述测量传感器中的介质，并且将所述介质引导至所述至少一个测量管的所述入口，

其中，第二收集器(22.2)被设计成接收从所述至少一个测量管的所述出口流出的所述介质，并且将所述介质引导到所述管道中。

11.根据权利要求1-8中的任一项所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述测量传感器具有被设计成将所述测量传感器连接到管道的两个过程连接件(23)。

12.根据权利要求11所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述过程连接件(23)是法兰(23.1)。

13.根据权利要求1-8中的任一项所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述磁体装置被机械地连接到相关联的测量管(11)，并且其中，所述线圈装置相对于所述入口或所述出口被平移地以及旋转地固定。

14.根据权利要求1-8中的任一项所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述测量传感器(10)具有测量管(11)，

其中，所述传感器或所述激励器的所述导磁铁磁保持器/所述线圈装置被分别紧固到所述测量管上，

并且其中，所述传感器或所述激励器的所述线圈装置/所述导磁铁磁保持器被分别紧固到所述支撑元件上，

或者其中，所述测量传感器(10)具有测量管对，其中，所述传感器或所述激励器的所述导磁铁磁保持器/所述线圈装置被分别紧固到所述测量管对的第一测量管(11.31)上，并且所述线圈装置/所述导磁铁磁保持器被分别紧固到所述测量管对的第二测量管(11.32)上。

15.根据权利要求13所述的科里奥利测量传感器，

其中，所述测量传感器具有两个测量管对。

16.一种科里奥利测量仪器(1)，包括：

根据权利要求1-15中的任一项所述的科里奥利测量传感器(10)；

电子测量/操作电路(77)，其中，所述电子测量/操作电路被设计为对所述线圈和对相关联的温度测量仪器进行充电，其中，所述线圈和所述温度测量仪器的所述充电通过分离的电连接件(24)或通过多路复用来实现，

其中，传感器或激励器的所述电连接件(24)通过线缆引导件(25)被引导至所述电子测量/操作电路，

其中，所述电子测量/操作电路还被设计成确定和提供质量流量读数和/或密度读数，

其中，所述科里奥利测量仪器具有用于容纳所述电子测量/操作电路的电子壳体(80)。