CN114829885A - 用于生产科里奥利流量计的测量管组件的方法 - Google Patents

用于生产科里奥利流量计的测量管组件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种生产用于科里奥利流量计的测量管组件(8)的方法，包括下列方法步骤：提供芯组件(1)和模具(2)以便在芯组件(1)和模具(2)之间形成空腔(3)，芯组件(1)包括至少一个芯(5)，芯(5)包括芯体(6)，芯体具有第一材料(9)；用第二材料(10)填充空腔(3)以便形成测量管组件(8)的测量管(7)的测量管体(7)，第二材料(10)具有比第一材料(9)更高的熔化温度；将模具(2)和芯组件(1)与测量管组件(8)分离，通过在低于第二材料(10)的熔化温度和高于第一材料(9)的熔化温度的熔化温度下熔化芯组件(1)的至少一个芯(4)来分离芯组件(1)。本发明进一步涉及一种科里奥利流量计，以及一种生产测量管组件的脱芯方法的用途。

Description

用于生产科里奥利流量计的测量管组件的方法
技术领域
本发明涉及一种生产科里奥利流量计测量管组件的方法，一种科里奥利流量计，以及一种用于生产科里奥利流量计测量管组件的芯熔化方法的使用。
背景技术
具有振动类型传感器的过程测量技术现场设备，尤其是科里奥利流量计，已为人所知多年。例如在EP 1 807 681 A1中描述了这种流量计的基本结构，并且关于在本发明范围内的通用现场设备的结构完整地参考了该出版物。
通常，科里奥利流量计具有至少一个或多个可振动的测量管，这些测量管可以通过振动激励器进行振动。这些振动沿管长度传递，并随位于测量管中的可流动介质的类型及其流速而变化。在测量管的另一点上，振动传感器或者特别是两个彼此间隔隔开的振动传感器可以以测量信号或几个测量信号的形式记录变化的振动。然后，评估单元可以根据测量信号确定介质的质量流量、粘度和/或密度。
科里奥利流量计通常具有金属测量管。迄今为止，只有少数具有非金属测量管的科里奥利流量计存在。例如，WO 2011/099989 A1教导了一种用于生产具有弯曲的测量管的科里奥利流量计的整体测量管组件的方法，其中，对应测量管的测量管主体首先由聚合物以固体形式形成，并且用于引导可流动介质的通道然后由芯片形成过程制成。然而，这种生产方法在生产和成本密集方面非常复杂，这降低了其对一次性应用的吸引力。
发明内容
本发明的目标在于提供一种用于生产科里奥利流量计的测量管组件的可替选方法，用该方法可以生产适合基于科里奥利原理进行流量测量的测量管。
本发明还基于提供具有由塑料制造的测量管组件的科里奥利流量计的目标，其中，测量管的对应内轮廓和外轮廓具有可再现的尺寸。
该目标通过根据权利要求1所述的方法、根据权利要求10所述的科里奥利流量计以及根据权利要求11所述的用途来实现。
根据本发明的用于生产科里奥利流量计的测量管组件的方法包括下列方法步骤：
-提供芯组件和模具以便在芯组件和模具之间形成空腔，
芯组件包括至少一个芯，
芯包括芯体，芯体具有第一材料；
-用第二材料填充空腔以便形成测量管组件的测量管的测量管体，
第二材料具有比第一材料更高的熔化温度；
-将模具和芯组件与测量管组件分离，
通过在低于第二材料的熔化温度和高于第一材料的熔化温度的熔化温度下熔化芯组件的至少一个芯，芯组件被分离。
空腔优选地通过初级模制过程填充，特别是通过注塑模制填充。
低熔点金属合金，特别是铋、锡、锌和/或镁合金，优选地锡-铋、锡-锌、锡-铅和/或锡-镁合金，优选地适合作为第一材料。第一材料还可以具有比第二材料熔化温度高的填料，以减少第一材料的材料需求。当液化的第一材料被倒出时，填料被从测量管组件中移除。填料包括沙子和/或玻璃。
聚酰胺(PA)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚苯砜(PPSU)、聚醚砜(PESU)、聚砜(PSU)、聚芳酰胺(PARA)优选地适合作为第二材料。
熔化可以例如在熔池中和/或通过感应熔化来发生。
这种方法允许实现用于测量管组件的复杂形状，其例如具有底切并且因而不能使用传统的初级模制方法，特别是通过注塑模制来实现。这些注塑模制部件不能脱模。测量管组件的外形由模具的设计限定。模具可以具有多部件设计，因此模具允许生产具有部分或完全圆形、正方形或椭圆形横截面的测量管的测量管组件。
这种测量管组件特别适合作为用于医疗领域应用的一次性流量计。在这种情况下，振动激励器和振动传感器被布置在载体上，测量管组件以机械可分离的方式布置在载体中或载体上。
本发明的有利实施例形成从属权利要求的主旨。
一个实施例提供了至少一个芯具有弯部。
已知用于科里奥利流量计的具有弯曲的测量管的测量管组件。为此，通过引入至少在一些部段从外部作用在起始管上的弯曲力来弯曲通常是直的金属起始管。这种方法不适用于由塑料制成的测量管，也将适用于科里奥利流量计。可以很好变形的塑料测量管通常具有低品质因数和/或低固有频率。另一方面，将适用于科里奥利流量计的塑料测量管非常坚硬，且不能弯曲。根据本发明的方法使得可能生产弯曲的测量管，弯曲的测量管由具有高品质因数和可再现的声学特性的塑料制成。根据本发明，具有至少一个包括曲线的芯的芯组件用于注塑模制过程。因而获得的测量管或因而获得的测量管组件不能脱模。通过熔化芯组件发生脱模。
一个实施例提供了芯具有彼此平行延伸的至少两个区域，
其中，弯部在至少两个区域中的两个之间。
结果，可以实现成本有效且紧凑的U形测量管组件，U形测量管组件可以以容易安装的方式附接到载体，即使在穿着防护服时也容易安装，例如诸如通常在清洁的房间或在实验室中。
一个实施例提供了模具具有至少一个容器，磁性装置被插入容器中，
其中，所述磁性装置在空腔被填充时利用第二材料包覆成型，使得磁性装置以形状配合的方式紧固在形成的测量管体中。
振动激励器和振动传感器各自包括至少一个磁性装置和至少一个线圈，磁性装置具有磁体，磁体通常也可以形成为磁杯。根据本发明，磁性装置至少部分地被第二材料封装并且因而以形状配合的方式固定到测量管组件。因此不再必要磁体的随后附接和固定。这不仅产生了可再现的测量管组件，而且还产生了更精简的生产过程。
一个实施例提供了模具具有至少一个凸起，以在所形成的测量管体中形成凹进，
其中，凹进被设计成接收至少一个磁性装置。
作为上述实施例的可替选方案，也可以在模具中设置凸起，凸起在测量管中留下被设计成容纳磁体的凹进。磁体被粘在容器中。因而可以实现磁体与测量管装置的简单定位和可再现的附接。这是特别重要的，因为在一次性使用的测量管组件中，期望避免不方便的调整，并且只有当测量管组件可以尽可能可再现地生产时才能避免这种情况。
一个实施例提供了芯组件包括正好两个芯，
其中，两个芯和模具形成用于形成两个测量管的第一空腔和第二空腔，
其中，模具形成至少一个第三空腔，第三空腔连接第一空腔和第二空腔，
其中，当第三空腔被填充时，形成将两个测量管彼此连接的耦合元件体。
具有至少两个测量管的科里奥利流量计的测量管组件通常具有将各个测量管相互连接并因而由测量管组件形成单个振动器的耦合元件。在传统的科里奥利流量计中，这些耦合元件被推到测量管组件上并焊接到其上。对于目前由塑料制成的测量管组件，这样的固定是不可行的，或者只能非常费力地实现。
有利地，如果当模具与芯组件放在一起时，形成第二空腔，第二空腔用作耦合元件体的铸模。这避免了随后将耦合元件附接和固定到测量管组件上。具体而言，耦合元件体在注塑模制期间形成并将测量管彼此连接。在这种情况下，耦合元件体与测量管组件单片连接。此外，因而确保了耦合元件的耦合质量，并因而也可以产生各个测量管组件的振动行为，以便可再现。
一个实施例提供了至少一个第一支撑体被布置在第三空腔中，所述第一支撑体被设计成增加耦合元件体的机械强度，
其中，所述第一支撑体具有第三材料，第三材料具有高于第一熔化温度的第三熔化温度。
为了增加耦合元件体的强度或改善耦合效果，将第一支撑体集成到耦合元件体中——特别是与其一起铸造——是有利的。
然而，第一支撑体也可以承担耦合元件的功能。在这种情况下，延伸到第三空腔中的铸造化合物用于以形状配合的方式将支撑体连接到测量管组件。
一个实施例提供了芯组件包括正好两个芯，
其中，两个芯和模具形成用于形成两个测量管的第一空腔和第二空腔，
其中，模具和芯形成另外的第四空腔，
其中，第四空腔在每种情况下被两个芯交叉两次，
其中，当第四空腔被填充时，形成将两个测量管彼此连接的脱离体。
确切地说，在一次性应用的情况下，必须实施科里奥利流量计的可更换部件，以便可更换部件可以可再现地附接。这意味着在调整测量管组件期间，测量管的振动行为必须与安装到客户系统中的测量管的振动行为相对应。此外，有利地，可更换部件不仅被机械固定地布置在载体上，而且还可以与用于引导可流动介质的管线系统尽可能远地机械脱离。
已经发现为测量管组件提供脱离体有利，脱离体具有用于将测量管组件可再现地附接和固定在载体组件中的安装表面，并且被设计成减少对流量测量的外部影响。此外，脱离体用于减少载体的边界表面处的微摩擦。
一个实施例提供了第二支撑体被布置在第四空腔中，所述第二支撑体被设计成增加脱离体的机械强度，
其中，第二支撑体具有第四材料，第四材料具有高于第一材料的熔化温度的第四熔化温度。
上述实施例的改进提供了脱离体中的第二支撑体，以增加机械强度。
可替选地，第二支撑体代替脱离体，或者脱离体相应于第二支撑体。在这种情况下，第二支撑体与测量管组件之间的形状配合连接通过铸造化合物在第四空腔中的引入和固化来实现。
根据本发明的科里奥利流量计包括：
-测量管组件；
-至少一个振动激励器，其被设计成激励测量管组件振动；
-至少一个振动传感器，其被设计成检测测量管组件的振动的偏转，
并且其特征在于
测量管组件通过根据本发明的方法生产。
根据本发明，在生产用于科里奥利流量计的测量管组件的初级模制方法中、特别是在注塑模制期间使用脱芯方法。
脱芯方法主要用于汽车行业。脱芯方法允许任何可能的零件轮廓，诸如具有多个弯部的管道。因而，不可脱模的塑料部件也可以通过注塑模制来实现。所制造的部件的内表面可以以针对性的方式来进行结构化。
附图说明
将参考附图更详细地解释本发明。附图示出：
图1示出了根据本发明的芯组件的实施例；
图2示出了穿过根据本发明的模具的实施例的纵向截面图；
图3示出了插入模具的芯组件的切口；
图4示出了具有支撑体的根据本发明的芯组件的进一步实施例；
图5示出了封装的芯组件；
图6示出了芯组件熔化后的测量管组件；
图7示出了具有附接的磁体的测量管组件；
图8示出了根据本发明的科里奥利流量计的三个视图。
具体实施方式
图1示出了芯组件1的实施例，芯组件1与模具一起用于形成限定所制造的测量管组件的形状和表面结构的空腔或中空空间。根据所示实施例，芯组件1具有两个芯4.1、4.2，两个芯4.1、4.2经由连接体29相互连接。连接体用于将芯组件1尽可能容易地布置和固定在模具中为此目的预定的位置处。连接体19可以单片地连接到芯组件1，或者可以以形状配合和/或力配合的方式附接。两个芯4.1、4.2各自具有两个区域12.1、12.2和弯部11，在两个区域12.1、12.2中，芯的对应纵向轴线彼此平行地延伸，弯部11被布置在两个区域12.1、12.2之间。因而，通过注塑模制生产的部件也具有曲线。用于引导测量管中的可流动介质的通道基本上是U形的。芯体5具有第一材料9，第一材料9的熔化温度低于形成测量管体的第二材料的熔化温度。芯组件1具有两个镜平面，两个镜平面相互垂直并将芯组件1分成两个部件。第一镜平面在两个芯之间延伸。第二镜平面与弯曲区域中的两个芯4.1、4.2相交，其中，两个区域12.1、12.2的纵向轴线与第二镜平面等距地间隔隔开。芯4.1、4.2是部分圆柱形的，或者具有圆形横截面。芯4.1、4.2也可以各自具有多部件设计，即，由多个单独的部件组成，当被放在一起时这些部件形成对应的芯4.1、4.2。
图2示出了穿过模具2的实施例的纵向截面图，芯组件被插入模具2中，并且模具2与芯组件一起形成用于通过可流动塑料铸造并形成测量管组件的空腔。模具可以具有多部件设计。模具2包括具有两个区域13.1、13.2的通道，这两个区域分别相互平行地形成并且通过曲线相互连接。根据所描绘的实施例，在两个区域13.1、13.2中，用于磁性装置15的磁体的容器14被布置在模具2中。磁体被附接在容器中，使得当形成测量管组件时，磁体以形状配合的方式连接到对应的测量管体。磁性装置15的磁体是振动传感器和振动激励器的部件。
模具可以具有用于芯组件的连接体的容器，该容器用于将芯组件固定在预定位置。
图3示出了被布置在图2的模具2中的图1的芯组件1的细节。在该过程中形成空腔3，在该方法的后期，空腔3被填充有铸造化合物，特别是液体塑料，并限定了测量管组件的形状。芯组件1和模具2形成第一空腔19和第二空腔20。在第三空腔21已经填充有铸造化合物并且铸造化合物已经固化后，测量管体形成在第一空腔19中和第二空腔20中。六个第一支撑体23附接在芯组件1上，每个第一支撑体23与模具2一起形成第三空腔21。第一支撑体23中的三个被附接在进口部段，并且第一支撑体23中的三个附接在芯组件1的出口部段。第一支撑体23在各个部段中将芯相互连接。第一支撑体23具有第四材料28，第四材料28的熔化温度高于芯组件1的芯体5的第一材料9的熔化温度。在第三空腔21已经填充有铸造化合物并且铸造化合物已经固化之后，具有耦合元件体的耦合元件形成在第三空腔21中。
具有第四材料28(其熔化温度高于第一材料9的熔化温度)的第二支撑体27也附接到芯组件1。第四空腔25形成在第二支撑体27与模具2之间，并在被填充时形成脱离体。
图4示出了芯组件1的进一步实施例，该实施例至少具有图1中所示实施例的所有基本特征。另外，第二支撑体27附接到芯组件1。第二支撑体27包括第四材料28，第四材料28的熔化温度高于第一材料9的熔化温度。第二支撑体27用于将测量管组件的两个测量管彼此连接，因而将两个测量管与周围环境耦合。第二支撑体27将芯的对应进口部段彼此连接并且连接到芯的出口部段。
图5示出了图4的包覆成型和脱模的芯组件1。以液体形式注入的塑料与耦合元件体22一起形成测量管组件8。模具已经被移除。测量管组件8具有两个测量管7.1、7.2，每个测量管由第二材料10形成。第二材料10的熔化温度高于第一材料的熔化温度。第一支撑体23被集成到耦合元件体22中，并且至少部分地被固化的铸造化合物包围。此外，测量管组件8具有脱离体26，脱离体26包括第二支撑体。
图6示出了芯组件已熔化的测量管组件8。测量管组件8包括测量管体6。测量管体6具有用于磁性装置的容器。两个测量管经由被布置在进口和出口区域中的两个耦合元件22彼此连接。耦合元件22呈现第三空腔的形状。
图7示出了具有附接的磁性装置15的图6的测量管组件8。磁性装置的磁体被布置在容器中并且以一体结合和/或形状配合的方式连接到测量管体。
图8中所示的根据本发明的科里奥利流量计的实施例包括测量管组件，测量管组件通过根据本发明的方法生产并且包括两个平行的弯曲测量管110a、110b，测量管110a、110b在进口侧收集器120a和出口侧收集器120b之间延伸并与其固定地连接。在收集器120a、120b之间延伸的是固定地连接到两个收集器的实心载体管或载体124，由此将收集器120a、120b彼此刚性地耦合。载体管124在其上侧具有开口125a、125b，测量管110a、110b通过这些开口从收集器延伸出载体管124并再次返回。在每种情况下，测量管110a、110b在进口侧和出口侧连接到两个耦合元件132a、134a、132b、134b，所述耦合元件通过根据本发明的方法生产，其中，耦合元件各自具有测量管之间的连续孔30，所述孔被用于减小两个测量管之间的第二区域中沿几何中心的Y方向的刚度。耦合元件132a、132b、134a、134b限定了测量管的振动节点。在内耦合元件132a、132b之间，测量管110a、110b可以自由地振动，使得由测量管110a、110b形成的振动器的振动特性，特别是振动器的振动模式的固有频率，基本上也由内耦合元件的位置确定。测量管由玻璃或塑料制成。
为了在流量计100的中心相对于纵向方向或Z轴激励振动，在测量管之间设置了激励器组件140，例如，感应激励器组件，所述激励器组件包括例如一个测量管上的柱塞线圈，与柱塞体相对的是测量管或测量管上的磁体，以及载体管上的半导体线圈。为了检测测量管的振动，第一传感器组件142a和第二传感器组件142b沿纵向方向关于激励器组件140对称地设置，并且每个传感器组件被设计成在一个管上带柱塞线圈并在另一管上带柱塞体的感应组件。细节对于本领域技术人员来说是已知的，这里不需要解释。
收集器120a、120b具有端部法兰122a、122b，通过端部法兰可以将流量计安装在管道中。通过法兰中的中心开口123b，质量流量可以被引导通过流量计100，特别是其管道110a、110b，以便测量质量流量。
在每种情况下，测量管110a、110b在进口侧和出口侧连接到两个耦合元件132a、134a、132b、134b，其中，耦合元件各自在测量管之间具有孔30。
附图标记列表
1 芯组件1
2 模具2
3 空腔3
4 芯4
5 芯体5
6 测量管体6
7 测量管7
8 测量管组件8
9 第一材料9
10 第二材料10
11 弯部11
12 区域12
13 区域13
14 容器14
15 磁性装置15
17 凹进17
19 第一空腔19
20 第二空腔20
21 第三空腔21
22 耦合元件22
23 第一支撑体23
24 第三材料24
25 第四空腔25
26 脱离体26
27 第二支撑体27
28 第四材料28
29 连接体29
110a 弯曲的测量管
110b 弯曲的测量管
120a 进口侧收集器
120b 出口侧收集器
122a 端部法兰
122b 端部法兰
123a 进口
123b 出口
124 载体管
125a 上侧开口
125b 上侧开口
132a 耦合元件
132b 耦合元件
134a 耦合元件
134b 耦合元件
140 振动激励器
142a 振动传感器
142b 振动传感器
146 调谐开口

Claims (11)

1.一种生产用于科里奥利流量计的测量管组件(8)的方法，包括下列方法步骤：
-提供芯组件(1)和模具(2)以便在所述芯组件(1)和所述模具(2)之间形成空腔(3)，
所述芯组件(1)包括至少一个芯(5)，
所述芯(5)包括芯体(6)，所述芯体具有第一材料(9)；
-用第二材料(10)填充所述空腔(3)以便形成所述测量管组件(8)的测量管(7)的测量管体(7)，
所述第二材料(10)具有比所述第一材料(9)更高的熔化温度；
-将所述模具(2)和所述芯组件(1)与所述测量管组件(8)分离，
通过在低于所述第二材料(10)的熔化温度和高于所述第一材料(9)的熔化温度的熔化温度下熔化所述芯组件(1)的至少一个芯(4)，所述芯组件(1)被分离。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中，所述至少一个芯(4)具有弯部(11)。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中，所述芯(4)具有彼此平行延伸的至少两个区域(12、13)，
其中，所述弯部(11)在所述至少两个区域(12、13)中的两个之间。
4.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述模具(2)具有至少一个容器(14)，磁性装置(15)被插入所述容器中，
其中，所述磁性装置(15)在所述空腔(3)被填充时利用所述第二材料(10)包覆成型，使得所述磁性装置(15)以形状配合的方式紧固在所形成的测量管体(6)中。
5.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述模具(2)具有至少一个凸起，以在所形成的测量管体(6)中形成凹进(17)，
其中，所述凹进(17)被设计成容纳至少一个磁性装置(15)。
6.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述芯组件(1)包括正好两个芯(4.1、4.2)，
其中，所述两个芯(4.1、4.2)和所述模具(2)形成用于形成两个测量管(7.1、7.2)的第一空腔(19)和第二空腔(20)，
其中，所述模具(2)形成至少一个第三空腔(21)，所述第三空腔连接所述第一空腔(19)和所述第二空腔(20)，
其中，当所述第三空腔(21)被填充时，形成将所述两个测量管(7.1、7.2)彼此连接的耦合元件体。
7.根据权利要求6所述的方法，
其中，至少一个第一支撑体(23)被布置在所述第三空腔(21)中，所述第一支撑体被设计成增加所述耦合元件体的机械强度，
其中，所述第一支撑体(23)具有第三材料(24)，所述第三材料具有高于所述第一熔化温度的第三熔化温度。
8.根据前述权利要求中的至少一项所述的方法，
其中，所述芯组件(1)包括正好两个芯(4.1、4.2)，
其中，所述两个芯(4.1、4.2)和所述模具(2)形成用于形成两个测量管(7.1、7.2)的第一空腔(19)和第二空腔(20)，
其中，所述模具(2)和所述芯(4)形成另外的第四空腔(25)，
其中，所述第四空腔(25)在每种情况下被所述两个芯(4.1、4.2)交叉两次，
其中，当所述第四空腔(25)被填充时，形成将所述两个测量管(7.1、7.2)彼此连接的脱离体(26)。
9.根据权利要求8所述的方法，
其中，第二支撑体(27)被布置在所述第四空腔(25)中，所述第二支撑体被设计成增加所述脱离体(26)的机械强度，
其中，所述第二支撑体(27)具有第四材料(28)，所述第四材料具有高于所述第一材料(9)的熔化温度的第四熔化温度。
10.一种科里奥利流量计，包括：
-测量管组件(8)；
-至少一个振动激励器，所述至少一个振动激励器被设计成激励所述测量管组件振动；
-至少一个振动传感器，所述至少一个振动传感器被设计成检测所述测量管组件的振动的偏转；
其特征在于，
所述测量管组件(8)通过根据前述权利要求中的至少一项所述的方法生产。
11.一种在生产用于科里奥利流量计的测量管组件的初级模制方法中、特别是在注塑模制期间的脱芯方法的用途。
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