CN116569001A - 振动型测量传感器和由其形成的振动测量系统 - Google Patents
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Abstract
测量传感器包括:接收器模块(M1),其具有含有至少一个腔室(11*)的接收器外壳(11),所述至少一个腔室(11*)至少部分地由外壳壁(11+)封围,以及至少一个电线圈(12),所述至少一个电线圈(12)放置在接收器外壳的腔室(11*)内并且至少间接地与外壳壁(11+)机械连接,以及还有接收器模块(M2),所述接收器模块(M2)插入到接收器模块(M1)中并且具有至少一个管(21),所述至少一个管(21)具有形成管的外侧表面的管壁(21+)并且具有由所述管壁封围的内腔(21*),以及还有至少一个永磁体(22),所述至少一个永磁体(22)在外部固定到管壁的中间节段。测量传感器具有虚拟参考轴线,其中一个参考轴线(z)假想地连接中间节段的包括在该中间节段的端部处的流动横截面(A1、A2)的中心点的平面横截面区域,一个参考轴线(x1)与电线圈的纵向轴线重合,一个参考轴线(x2)与永磁体的纵向轴线重合,一个参考轴线(y1)以直角与参考轴线(z)和参考轴线(x1)这两者相交,并且一个参考轴线(y2)以直角与参考轴线(z)和参考轴线(x2)这两者相交。管壁被成形为使得中间节段的通道表面的准线(L)在静态静止位置中(也)至少部分地延伸到由参考轴线(z、y1)限定的测量传感器的虚拟第一参考平面(yz1)之外。另外,永磁体附接到中间节段,使得在管的静态静止位置中,由参考轴线(x1、y1)跨度的测量传感器的虚拟参考平面(xy1)与由参考轴线(x2、y2)跨度的测量传感器的虚拟参考平面(xy2)平行,或者使得在管的静态静止位置中,参考平面(xy1、xy2)假想地彼此相交,从而形成(最小)相交角(α),该相交角不超过1°。
Description
技术领域
本发明涉及振动型测量换能器以及由其形成的振动测量系统。
背景技术
DE-A 40 26 724、WO-A 2019/017891和申请人自己的未预先公开的国际申请PCT/EP2020/082922在每种情况下公开了振动测量系统,尤其是科里奥利质量流量测量装置,其通过模块化构造的振动型测量换能器以及与其电连接的测量系统电子器件形成。测量换能器在每种情况下通过两个换能器模块形成,其中(固定的)第一换能器模块在每种情况下包括换能器外壳以及至少一个(第一)电线圈,其中该换能器外壳具有至少一个腔室,该至少一个腔室至少部分地由外壳壁包围,该至少一个(第一)电线圈放置在换能器外壳内并与其机械连接,尤其是可释放地与其机械连接,并且其中第二换能器模块在每种情况下包括至少一个(第一)管以及至少一个(第一)永磁体,其中该至少一个(第一)管具有形成该管的外侧表面的管壁并具有由该管壁包围的内腔,该至少一个(第一)永磁体外部紧固在管上,即紧固在管壁的中间节段上,尤其是通过材料结合与其连接,其中管壁的中间节段在入口侧第一节段端和出口侧第二节段端之间延伸,其中该第二节段端与该第一节段端间隔开。管壁可以是例如金属或塑料。第二换能器模块被放置在第一换能器模块中并与其可释放地机械连接,使得第二换能器模块在第一换能器模块内固定安置,即不能移动,其中管的至少中间节段位于换能器外壳的腔室内,并且同样也与外壳壁间隔开,并且其中电线圈和永磁体形成螺线管。在DE-A 40 26 724、WO-A2019/017891或PCT/EP2020/082922中所示的测量换能器的情况下,至少一个管与换能器外壳机械地耦合,尤其是通过邻接中间节段的第一节段端的(入口侧)第一连接节段和通过邻接中间节段的第二节段端的(出口侧)第二连接节段,即,至少间接地与换能器外壳刚性地连接,使得防止第一连接节段和第二连接节段相对于换能器外壳的移动,并且第二换能器模块固定安置在第一换能器模块内,并且不能移动。另外,第二换能器模块可以被可替换地形成,使得其能够无损伤地从第一换能器模块去除,在给定情况下,也不需要工具,例如,能够从换能器外壳的外部去除,例如,以便由第二换能器模块的另一示例(在给定情况下,还有在生产和递送第一换能器模块之后制造的第二换能器模块的另一示例)在现场替换。
至少一个管及其中间节段可以是至少部分直的和/或至少部分弯曲的,例如U形或V形。另外,该至少一个管被实施为在其内腔中输送流动流体,并且在此期间,尤其是为了确定表示流体的一个或多个被测变量的测量值,该至少一个管被引起振动,使得中间节段执行围绕静态静止位置的振荡移动。为了激励和维持该至少一个管的中间节段的强制振荡,测量换能器和由其形成的测量系统包括机电激励器装置,其中激励器装置可以例如通过电线圈并且通过永磁体形成。此外,测量换能器和由其形成的测量系统包括机电传感器装置,机电传感器装置用于记录该至少一个管的中间节段的强制振荡,并且用于提供表示中间节段的振荡的一个或多个振荡信号。除了第一管之外,第二换能器模块还可以具有与第一管等同地构造的至少一个第二管,并且在第二换能器模块安装在第一换能器模块中的情况下,该至少一个第二管与第一管相同地放置在换能器外壳内并且尤其是可释放地与换能器外壳机械连接。
这些测量换能器具有(固有地)多个假想参考轴线,例如,使得第一参考轴线将中间节段的包括第一节段端的流动横截面的平面第一横截面区域的中点(几何重心)与中间节段的包括第二节段端的流动横截面的平面第二横截面区域的中点假想地连接,使得第二参考轴线与电线圈的纵向轴线重合,并且由这样的纵向轴线确定,并且第三参考轴线与永磁体的纵向轴线重合,并且由这样的纵向轴线确定。另外,可以限定测量换能器的第四参考轴线,该第四参考轴线在每种情况下与第一参考轴线以及还有第二参考轴线垂直相交,可以限定第五参考轴线,该第五参考轴线在每种情况下与第一参考轴线以及还有第三参考轴线垂直相交,以及可以限定第六参考轴线,该第六参考轴线与第三参考轴线以及还有由管的外侧表面建立的中间节段的通道区域的(准线)垂直。在上述假想参考轴线中,另外,在管处于静态静止位置中的情况下,第一参考轴线和第二参考轴线限定测量换能器的假想第一参考平面,第二参考轴线和第四参考轴线限定测量换能器的假想第二参考平面,第三参考轴线和第五参考轴线限定测量换能器的第三参考平面,并且第三参考轴线和第六参考轴线限定测量换能器的第四参考平面。通常,在常规测量换能器的情况下,永磁体被放置在中间节段上,即被定位和定向,使得第四参考平面的(表面)法线和中间节段的流动横截面的(表面)法线相对于彼此基本上或至少大致平行,使得该两个相关联的(参考)表面共面,其中,中间节段的流动横截面的中点对应于上述第六参考轴线与准线的交点或与其重合。
对这样的模块化测量换能器和由其形成的测量系统的研究已经表明,测量的精度,即通过该测量系统的特定示例确定至少一个被测变量的测量值的精度,可以在(仅)第二换能器模块的当前示例被名义上等同地构造的第二换能器模块的新示例(例如,也是仅在第一换能器模块的制造和递送之后制造的一个)替换之后,有时证明小于较早实现的测量的精度,并且测量系统的测量的精度可以在相当大的程度上在多个这样的替换周期内波动。进一步的研究已经表明,测量精度的这种波动尤其可以归因于以下事实:由于在第二换能器模块的生产中的不可防止的公差,第二换能器模块的个体示例可以具有对应的高变化或散布;这尤其是还以这样的方式:至少一个管的个体示例的中间节段不同于预定的完美平面(管)形状,即具有完全在第一参考平面中延伸的准线的形状,使得,结果,中间节段的通道表面的准线(甚至)在管处于静态静止位置中的情况下,也部分地在测量换能器的第一参考平面之外延伸,在给定情况下,甚至与第一参考平面相交一次或多次。在常规测量换能器的情况下,由于(管)形状的这种散布,个体测量换能器(示例)的第二参考平面和第三参考平面可以彼此足够平行地偏移,使得参考平面一方面具有不同的分隔,并且另一方面,这些分隔有时可以非常大,即大于1mm。对其替代地,这种测量换能器(示例)的第二参考平面和第三参考平面可以相对于彼此足够旋转,使得它们有时以非常大的角度(即,总计大于1°的角度)彼此相交。与其相关联地,管壁和线圈之间的最小分隔,因此线圈的面向永磁体的正面和永磁体的面向线圈的正面之间的(最小)分隔,一方面可以具有与预定标称值的显著偏差,因此具有对应高的个体变化,并且另一方面,线圈和永磁体之间的分隔有时也可以呈现相对高的值,因此波动到相对高的程度。
发明内容
考虑到这一点,本发明的目的是为了改进前述类型的模块化测量换能器,使得由其形成的振动测量系统产生恒定的高精度测量,即使至少一个管的(管)形状有高变化因此由其形成的第二换能器模块也有对应的高变化的情况下也是如此;这尤其是在大量替换周期的情况下也是如此,在该情况下,第二换能器模块的使用示例被第二换能器模块的新示例替换。
为实现上述目的,本发明涉及一种振动型测量换能器,包括:
第一换能器模块,该第一换能器模块包括具有至少一个腔室的换能器外壳,该至少一个腔室至少部分地由外壳壁包围,以及至少一个第一电线圈,例如,圆柱形第一电线圈,该至少一个第一电线圈放置在换能器外壳的腔室内并且至少间接地与外壳壁机械连接;以及
第二换能器模块,该第二换能器模块包括至少一个(第一)管(例如,至少部分直的和/或至少部分弯曲的(第一)管),该至少一个(第一)管具有形成该管的外侧表面的管壁,例如金属或塑料的管壁,并且具有由管壁包围的内腔,以及至少一个第一永磁体(例如,圆柱形的第一永磁体),该至少一个第一永磁体外部紧固在管壁的中间节段上,该中间节段在例如入口侧第一节段端和例如出口侧第二节段端之间延伸并且例如通过材料结合与其连接,该第二节段端与该第一节段端间隔开。
在本发明的测量换能器的情况下,第二换能器模块设置在第一换能器模块中并且机械地可释放地与该第一换能器模块牢固地连接,使得至少管的中间节段位于换能器外壳的腔室内,并且同样也与外壳壁间隔开,例如,使得第二换能器模块固定安置在第一换能器模块内并且不能移动,并且管适于在其内腔中输送流动流体,例如,具有可预定流动方向和/或从第一节段端指向第二节段端的流动方向的流体,并且在此期间,该管被引起振动,使得中间节段围绕静态静止位置执行振荡移动。
此外,测量换能器包括多个假想参考轴线,其中,
第一参考轴线假想地连接中间节段的包括第一节段端的流动横截面的平面第一横截面区域的中点和中间节段的包括第二节段端的流动横截面的平面第二横截面区域的中点,
第二参考轴线与电线圈的纵向轴线重合,并且由该纵向轴线确定,
第三参考轴线与永磁体的纵向轴线重合,并且由该纵向轴线确定,
第四参考轴线在每种情况下以直角与第一参考轴线以及还有第二参考轴线这两者相交,并且
第五参考轴线在每种情况下以直角与第一参考轴线以及还有第三参考轴线这两者相交,
其中,管壁,因此由其形成的管,被形成为使得,特别是由于在第二换能器模块的生产中的公差,由管的外侧表面确定的中间节段的通道表面的准线,例如,也是假想地连接第一横截面区域和第二横截面区域的中点的准线,在静态静止位置中(也)至少部分地延伸到由第一参考轴线和第四参考轴线限定的测量换能器的假想第一参考平面之外,例如,与假想第一参考平面相交一次或多次。
在本发明的测量换能器的情况下,另外,永磁体被放置在中间节段上,例如被定位和定向使得,
在管的静态静止位置中,由第二参考轴线和第四参考轴线限定的测量换能器的假想第二参考平面与由第三参考轴线和第五参考轴线限定的测量换能器的假想第三参考平面平行,例如,使得第二参考平面和第三参考平面具有分隔(a)或重合(a=0),该分隔(a)总计不超过0.5mm,例如不超过0.1mm,或者,
在管的静态静止位置中,第二参考平面和第三参考平面假想地彼此相交以形成(最小)相交角,该(最小)相交角总计不超过1°,例如不超过0.5°。
此外,本发明还存在于一种振动测量系统中,该振动测量系统例如科里奥利质量流量测量装置,其通过这种测量换能器形成,该测量系统另外包括测量系统电子器件,该测量系统电子器件例如可释放地电连接到至少一个线圈,并且适于通过电驱动器信号(例如,具有施加的交流电流的电驱动器信号)向线圈供应电力,和/或感测线圈的电(交流)电压(例如,表示中间节段的振荡的电压),例如,以基于(交流)电压来评估中间节段的振荡和/或确定在管中流动的流体的至少一个被测变量的测量值。
在本发明的第一实施例中,另外,规定第二换能器模块被可替换地形成,使得其能够例如在没有损伤的情况下从第一换能器模块去除,例如,其能够从换能器外壳的外部去除。
在本发明的第二实施例中,另外,规定测量换能器具有第六参考轴线,该第六参考轴线在每种情况下以直角与第三参考轴线以及还有准线这两者相交,并且第三和第六参考轴线限定测量换能器的假想第四参考平面。发展该实施例,另外,规定中间节段具有与第一节段端以及还与第二节段端间隔开的第三横截面区域,并且该第三横截面区域具有(表面)法线(例如,基本上指向在管中输送的流动流体的流动方向的(表面)法线)和流动横截面(其中点对应于第六参考轴线与准线的交点或与该交点重合);这尤其使得第三参考轴线和第三横截面区域的流动横截面的(表面)法线是偏斜的,例如,第六参考轴线对应于(表面)法线和第三参考轴线的最小导线(traverse),和/或使得第三横截面区域的流动横截面和第四参考平面假想地彼此相交以形成不同于零的(最小)相交角,例如,该(最小)相交角总计大于0.1°。
在本发明的第三实施例中,另外,规定第二参考轴线和第三参考轴线平行,例如重合。
在本发明的第四实施例中,另外,规定至少一个管通过邻接中间节段的第一节段端的例如入口侧第一连接节段以及通过邻接中间节段的第二节段端的例如出口侧第二连接节段与换能器外壳例如刚性地机械耦合,即,该至少一个管与换能器外壳连接,使得防止第一连接节段和第二连接节段相对于换能器外壳的移位和/或使得第二换能器模块固定安置在第一换能器模块内,并且不能移动。
在本发明的第五实施例中,另外,规定至少一个管(例如,其中间节段和准线)在第一参考平面上的投影被形成为U形或V形。
在本发明的第六实施例中,另外,规定第二换能器模块还包括至少一个第二管,该至少一个第二管与第一管等同地构造和/或与第一管相同地构造,该至少一个第二管放置在换能器外壳内并与该换能器外壳例如可释放地机械连接。
在本发明的第七实施例中,另外,规定电线圈和永磁体形成螺线管。
在本发明的第八实施例中,另外,规定电线圈和永磁体形成柱塞线圈。
在本发明的第一进一步发展中,测量换能器还包括:机电激励器装置,该机电激励器装置用于激励和维持至少一个管的中间节段的强制振荡。激励器装置可以例如通过电线圈并且通过永磁体形成。
在本发明的第二进一步发展中,测量换能器还包括:机电传感器装置,该机电传感器装置用于记录至少一个管的中间节段的强制振荡,并且用于提供表示中间节段的振荡的至少一个振荡信号。该传感器装置可以例如通过电线圈并且通过永磁体形成。
本发明的基本构思是通过如下方式来减轻由用于产生大量第二换能器模块的至少一个管的示例中的固有高示例散布所导致的对本发明的振动测量系统的测量的精度的影响损害:将至少一个永磁体(例如还有每个用于形成模块化测量换能器的最终产生的示例的传感器和/或激励器装置的永磁体)安装(即定位和定向)在该管的中间节段上,使得永磁体(尽管该管的示例的中间节段与预定的(例如完美平面的)(管)形状非系统性地因此非可预测地不同)被放置在由其的准备好的测量系统的示例内的在相对于其在第一换能器模块中的线圈的预定位置和定向处的最终安装位置;这尤其是使得与其相关联地(并且与常规的第二换能器模块或由其形成的测量换能器相反),由永磁体的纵向轴线以及与中间节段的通道表面的准线垂直相交的(第六)参考轴线限定的测量换能器的(第四)参考平面与中间节段的其中点位于(第六)参考轴线与准线的交点处的横截面区域既不共面也不平行,而是相反,假想地彼此相交以形成显著不同于零的(最小)相交角,即该(最小)相交角总计大于0.1°,并且这种横截面区域的(表面)法线和测量换能器的(第四)参考平面是偏斜的。除此之外,本发明还基于以下令人惊讶的认识:在准备好的测量换能器(示例)的情况下,在线圈的面向永磁体的正面和永磁体的面向线圈的正面之间建立的分隔一方面提供了对利用测量系统能够实现的测量的精度的非常高的贡献,并且另一方面,尽管该分隔在常规测量换能器的情况下以上述方式损害永磁体的简单定位和定向,但是该分隔可以在模块化测量换能器的制造期间以相对小的额外工作量被检查并且非常精确地设置。由于这样的相对容易实现,可以实现在所讨论的类型的振动测量系统的情况下永磁体的稍微不同的定位、测量精度的相当大的改进以及测量的恒定的高精度,即使在上述类型的大量替换周期内也是如此。
现在将基于附图中示出的实施例的示例更详细地解释本发明及其有利实施例。在所有附图中等同或等同作用或等同功能的部件被提供具有等同的附图标记;当需要明晰或以其它方式看起来是合理的时,在后续附图中省略了先前附图中已经示出的附图标记。此外,从附图中的各图和/或从权利要求本身得到了本发明的其它有利的实施例或进一步的发展,尤其是还有本发明的首先仅单独解释的方面的组合。
附图说明
附图中的各图示出如下:
图1a以透视、部分还透明的侧视图示意性地示出了模块化的振动型测量换能器,即,通过两个换能器模块形成的测量换能器,并且尤其还旨在用于形成振动测量系统;
图1b以透视侧视图示意性地示出了模块化振动型测量换能器的变型;
图2和图3以透视侧视图示意性地示出了适于形成图1a和图1b的测量换能器的第一换能器模块和第二换能器模块;以及
图4、图5和图6是示意性地且部分地截取用于形成图1、图2和图3的第一换能器模块和第二换能器模块的细节的侧视图。
具体实施方式
在图1a和图1b中示出了振动型测量换能器的实施例的示例。
这些测量换能器被模块化地构造,使得它们包括第一换能器模块M1以及第二换能器模块M2。
本发明的测量换能器的换能器模块M1包括具有至少一个腔室11*的换能器外壳11,该至少一个腔室11*至少部分地由外壳壁11+包围,以及至少一个第一电线圈12,例如,基本上圆柱形的电线圈,该第一电线圈12放置在腔室11*内并且至少间接地与外壳壁11+机械连接。换能器模块M2转而包括至少例如至少部分直的和/或至少部分弯曲的(第一)管21以及至少例如基本上圆柱形的第一永磁体22。例如,基本上U形或V形的管21包括例如由金属或塑料制成的管壁21+,形成管21的外侧表面,以及由管壁21+包围的内腔21*。另外,永磁体22例如通过材料结合被外部紧固在管壁的中间节段21a上,该中间节段21a在这里是入口侧第一节段端与在这里是出口侧第二节段端之间延伸,第二节段端与第一节段端间隔开。
如图1a所示,或者从图1a、图1b、图2和图3的组合直接显而易见的,在准备好的测量换能器的情况下,换能器模块M2设置在换能器模块M1中,并且与换能器模块M1机械地可释放地牢固地连接,使得管的至少中间节段21a位于换能器外壳11的腔室内,同样地也与其外壳壁11+间隔开;这尤其使得换能器模块M2固定安置在换能器模块M1内,并且不能移动,和/或使得电线圈12和永磁体22形成螺线管或柱塞线圈。在另外的实施例中,换能器模块M1、M2被形成为使得在换能器模块M2被布置并固定在换能器模块M1中的最终安装位置的情况下,至少一个管通过邻接中间节段的第一节段端的在这里是入口侧-第一连接节段21b并且通过邻接中间节段的第二节段端的在这里是出口侧-第二连接节段21c与换能器外壳机械地耦合;这尤其使得该至少一个管与换能器外壳11刚性地连接,即使得防止上述连接节段21b、21c相对于换能器外壳11的移位,或者使得换能器模块M2固定安置在换能器模块M1内并且不能移动。在本发明的另一实施例中,换能器模块M2另外被可替换地形成,使得(在其安装在换能器模块M1中之后)其能够从换能器模块M1去除;这尤其使得其能够在不损伤换能器外壳11的情况下从换能器外壳11或从由其形成的换能器模块M1去除,和/或从换能器外壳11的外部去除,诸如如图1b所示,在给定情况下,也不应用(组装/拆卸)工具,例如,以便在现场用第二换能器模块(M2*)的另一示例替换,该第二换能器模块(M2*)的另一示例在给定情况下甚至是在换能器模块M1的生产和递送之后生产的一个第二换能器模块。
此外,本发明的测量换能器的管21适于在其内腔中输送流体流动,例如,具有可预定流动方向和/或从上述第一节段端引导到上述第二节段端的流体流动,并且在此期间,该管21被引起振动,使得中间节段21a从静态静止位置(这里由换能器模块M2在换能器模块M1内的安装位置限定)执行振荡移动。因此,在本发明的附加实施例中,测量换能器还包括用于激励和维持至少一个管的中间节段的强制振荡的机电激励器装置和/或用于记录该至少一个管的中间节段的强制振荡并用于提供表示中间节段的振荡的至少一个振荡信号的机电传感器装置,其中激励器装置或传感器装置可以例如通过电线圈12并且通过永磁体22形成。因此,例如,本发明的测量换能器还可以是振动测量系统的部件,例如,科里奥利质量流量测量装置,除了测量换能器之外,该科里奥利质量流量测量装置还包括例如也可释放地电连接到其至少一个线圈21的测量系统电子器件。测量系统电子器件又可以例如在这种振动测量系统的情况下非常常见,例如适于通过电驱动器信号(例如,具有施加的交流电流的电驱动器信号)向线圈供应电力,和/或感测线圈的电(交流)电压,尤其是表示中间节段的振荡的电压;这尤其是为了基于中间节段的(交流)电压振荡来评估和/或确定在管21中流动的流体的至少一个被测变量的测量值。除了管12之外,换能器模块M2可以(以及也在图1a、图2和图3中指示)在每种情况下在换能器外壳11内另外放置有至少一个第二管,该至少一个第二管与管21等同地构造和/或相同地构造,并且在给定情况下也是可释放地与其机械连接。第二管可以诸如在这种测量换能器或由其形成的测量系统的情况下非常常见,例如平行于管21布置和/或被连接用于平行于管21的流动的流动,例如,使得测量换能器的至少两个管在操作期间同时输送相同流体的两个部分并且在这期间被引起振动。可替代地或补充地,测量换能器可以另外具有通过成对的电线圈和永磁体形成的多个其它这样的线圈磁体装置,例如,使得测量换能器具有(以及也在图1a中示意性地指示,并且在所讨论的类型的测量换能器的情况下是非常常见的)至少两个其它线圈,尤其是与线圈12等同的线圈(该线圈与外壳壁11+机械连接),和/或基本上与线圈12等同地构造,以及因此至少两个其它永磁体,尤其是与永磁体22等同的永磁体(该永磁体安装在中间节段21a上)和/或基本上与永磁体22等同地构造,和/或使得测量换能器每管在每种情况下具有三个相互间隔开的永磁体,以及在每种情况下具有位于外壳11上相对的三个安装的电线圈。
自然地,测量换能器具有(以及也在每种情况下在图1a、图4、图5和图6中指示的,或者从这些图的组合直接显而易见的)多个假想参考轴线,使得第一参考轴线z(在图1a、图3、图5和图6中在每种情况下在方向ez上延伸)假想地连接中间节段的包括第一节段端的流动横截面A1的平面第一横截面区域的中点和中间节段21a的包括第二节段端的流动横截面A2的平面第二横截面区域的中点(图1a、图5和图6),使得第二参考轴线x1(在图3、图4和图6中在每种情况下在方向ex上延伸)与电线圈12的纵向轴线重合,或者由该纵向轴线(图4和图6)建立,使得第三参考轴线x2与永磁体22的纵向轴线重合,或者由该纵向轴线(图4和图6)建立,使得第四参考轴线y1(在图3、图4和图5中在每种情况下在方向ey上延伸)在每种情况下以直角(即以90°的相交角)与参考轴线z以及还有参考轴线x1这两者相交(图4和图5),并且第五参考轴线y2在每种情况下以直角与参考轴线z以及还有参考轴线x2这两者相交(图4和图5)。此外,测量换能器还具有第六参考轴线y3,该第六参考轴线y3(以及也在图4和图5中指示,或者从它们的组合显而易见)在每种情况下以直角与参考轴线x2以及还有准线L这两者相交。
另外,管壁21+,因此由其形成的管21,也被形成为使得,特别是由于在换能器模块M2或管21的生产中的公差,由管的外侧表面建立的中间节段21a的通道表面的准线L(这里,尤其,也假想地连接上述的第一横截面区域和第二横截面区域的中点)也在静态静止位置中至少部分地延伸到由参考轴线z和参考轴线y1限定的测量换能器的假想第一参考平面(yz1)之外;这尤其是也使得准线L(尤其是在通常不可预测且此外无法直接验证的程度上)与参考平面(yz1)相交一次或多次。因此,在准线L和外壳壁之间的侧向分隔的曲线也具有对应的不规则性,这些不规则性固有地不是直接可验证的;这尤其也使得线圈12和管壁之间以及由其形成的管之间的最小分隔可以仅近似地预先确定,并且在通过换能器模块M1的同一个示例以及换能器模块M2的多个示例形成的大量连续测量系统或测量系统示例上测量,最小分隔可以具有相对高的散布。为了减少中间节段21a的(管状)形状的上述生产相关不规则性的影响,或减少线圈12与管壁之间的上述最小分隔的相关散布的影响,本发明的测量换能器的永磁体被安装,尤其被定位和定向,在中间节段21a上,使得在管的静态静止位置中,由参考轴线x1和参考轴线y1限定的测量换能器的假想第二参考平面(xy1)平行于由参考轴线x2和参考轴线y2限定的测量换能器的假想第三参考平面(xy2),或以及也在图6中指示,在管的静态静止位置中,第二参考平面和第三参考平面最多假想地彼此相交,以形成(最小)相交角α,其总计不超过1°,例如,不超过0.5°。对于测量换能器的假想第二参考平面和第三参考平面(xy1、xy2)相对于彼此平行的上述情况,有利地测量参考平面之间的分隔,使得其总计不超过0.5mm,尤其是不超过0.1mm,理想地,即为零(a=0),使得因此参考平面xy1和参考平面xy2重合。另外,参考轴线x2和参考轴线y3限定测量换能器的假想第四参考平面xy3,并且中间节段21a具有第三横截面区域A3,该第三横截面区域A3与第一节段端以及还与第二节段端均间隔开并且具有(表面)法线,尤其是在测量系统的操作期间基本上指向在管中输送的流动流体的流动方向的(表面)法线,并且具有流动横截面,该流动横截面的中点对应于参考轴线y3与准线L的交点或与该交点重合。此外,例如,该至少一个管21可以被形成为使得(在准备好的测量换能器的情况下)至少中间节段21a或准线L在上述参考平面yz1上的投影是V形,或如图5所示,是U形。
在本发明的附加实施例中,此外,永磁体22被安装在中间节段21a上,使得参考轴线y3和横截面区域A3的流动横截面的上述(表面)法线是偏斜的,例如使得参考轴线y3对应于(表面)法线和参考轴线x2的最小导线和/或使得横截面区域A3的流动横截面和参考平面xy3假想地彼此相交以形成不同于零的(最小)相交角,(最小)相交角例如总计大于0.1°。作为其替代或补充,此外,本发明的附加实施例中的永磁体22被安装在中间节段21a上,使得在换能器模块M2安装在换能器模块M1中的情况下,参考轴线x1平行于参考轴线x2或与其重合。
在换能器模块M2(因此远离换能器模块M1)的工厂制造中所需的用于使永磁体21精确定位和定向在中间节段21a上的参考轴线z、x1和y1(同样也在换能器模块M1中建立)例如可以在制造中提供在用于换能器模块M2的对应校准的组装设置中,该组装设置即精确地模仿换能器模块M2在换能器模块M1中的至少安装位置和位点以及精确地复制电线圈12在换能器模块M1中的位置和位点的设置。从参考轴线z、x1和y1导出,则也可以在组装设置中通过对应的定位和调节元件和/或以对应的标记的形式,例如也以参考点和/或由激光射线对应生成的线的形式,预先确定参考轴线x2、y2。
Claims (15)
1.一种振动型测量换能器,包括:
-第一换能器模块(M1),所述第一换能器模块(M1)包括
--换能器外壳(11),所述换能器外壳(11)具有至少部分地由外壳壁(11+)包围的至少一个腔室(11*),以及
--至少一个第一电线圈(12),尤其是圆柱形第一电线圈,所述至少一个第一电线圈放置在所述换能器外壳的所述腔室(11*)内并且至少间接地与所述外壳壁(11+)机械连接;以及
-第二换能器模块(M2),所述第二换能器模块(M2)包括
--至少一个(第一)管(21),尤其是至少部分直的和/或至少部分弯曲的(第一)管,所述至少一个(第一)管具有
---管壁(21+),所述管壁(21+)形成所述管的外侧表面,尤其是金属或塑料的管壁,以及
---内腔(21*),所述内腔(21*)由所述管壁包围,以及
--至少一个第一永磁体(22),尤其是圆柱形第一永磁体(22);
-其中,所述永磁体外部紧固在所述管壁的中间节段上,所述中间节段在尤其是入口侧的第一节段端与尤其是出口侧的第二节段端之间延伸并且尤其是通过材料结合连接,所述第二节段端与所述第一节段端间隔开;
-其中,所述第二换能器模块被设置在所述第一换能器模块中并且机械地可释放地与所述第一换能器模块牢固地连接,使得所述管的至少所述中间节段位于所述换能器外壳的所述腔室内,并且同样也与所述外壳壁间隔开,尤其使得所述第二换能器模块固定安置在所述第一换能器模块内并且不能移动;以及
-其中,所述管适于在其内腔中输送流动流体,尤其是具有可预定流动方向和/或从所述第一节段端指向所述第二节段端的流动方向的流体,并且在这期间所述管被引起振动,使得所述中间节段围绕静态静止位置执行振荡移动;
-其中,所述测量换能器包括多个假想参考轴线,其中
--第一参考轴线(z)假想地连接所述中间节段的包括所述第一节段端的流动横截面(A1)的平面第一横截面区域的中点和所述中间节段的包括所述第二节段端的流动横截面(A2)的平面第二横截面区域的中点,
--第二参考轴线(x1)与所述电线圈的纵向轴线重合,并且由该纵向轴线确定,
--第三参考轴线(x2)与所述永磁体的纵向轴线重合,并且由该纵向轴线确定,
--第四参考轴线(y1)在每种情况下以直角(相交角=90°)与所述第一参考轴线(z)以及还有所述第二参考轴线(x1)这两者相交,并且
--第五参考轴线(y2)在每种情况下以直角与所述第一参考轴线(z)以及还有所述第三参考轴线(x2)这两者相交;
-其中,所述管壁——因此由所述管壁形成的所述管——被形成为使得,特别是由于在所述第二换能器模块的生产中的公差,由所述管的所述外侧表面确定的所述中间节段的通道表面的准线(L),尤其是假想地连接所述第一横截面区域的中点和所述第二横截面区域的中点的准线,在静态静止位置中(也)至少部分地延伸到所述测量换能器的由所述第一参考轴线(z)和所述第四参考轴线(y1)限定的假想第一参考平面(yz1)之外,尤其是与所述假想第一参考平面相交一次或多次;以及
-其中,所述永磁体被放置在所述中间节段上,尤其是被定位和定向使得
--在所述管的静态静止位置中,所述测量换能器的由所述第二参考轴线(x1)和所述第四参考轴线(y1)限定的假想第二参考平面(xy1)与所述测量换能器的由所述第三参考轴线(x2)和所述第五参考轴线(y2)限定的假想第三参考平面(xy2)平行,尤其是使得所述第二参考平面和所述第三参考平面具有分隔(a)或重合(a=0),所述分隔(a)总计不超过0.5mm,尤其是不大于0.1mm,或者
--在所述管的静态静止位置中,所述第二参考平面和所述第三参考平面假想地彼此相交以形成(最小)相交角(α),所述(最小)相交角(α)总计不超过1°,特别是不大于0.5°。
2.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,
-其中,所述测量换能器具有第六参考轴线(y3),所述第六参考轴线(y3)在每种情况下以直角与所述第三参考轴线(x2)以及还有所述准线这两者相交,并且
-其中,所述第三参考轴线(x2)和所述第六参考轴线(y3)限定所述测量换能器的假想第四参考平面(xy3)。
3.根据上一权利要求所述的测量换能器,其中,所述中间节段具有第三横截面区域和流动横截面,其中所述第三横截面区域与所述第一节段端间隔开以及还与所述第二节段端间隔开,并且具有(表面)法线,尤其是基本上指向在所述管中输送的流动流体的流动方向的(表面)法线,所述流动横截面的中点对应于所述第六参考轴线(y3)与所述准线的交点或与所述交点重合。
4.根据上一权利要求所述的测量换能器,
-其中,所述第三参考轴线(x2)和所述第三横截面区域的所述流动横截面的所述(表面)法线是偏斜的,尤其使得所述第六参考轴线(y3)对应于所述(表面)法线和所述第三参考轴线(x2)的最小导线;和/或
-其中,所述第三横截面区域(A3)的所述流动横截面和所述第四参考平面(xy3)假想地彼此相交以形成不同于零的(最小)相交角,所述(最小)相交角尤其是总计大于0.1°。
5.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述第二参考轴线(x1)和所述第三参考轴线(x2)平行,尤其是重合。
6.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述至少一个管通过邻接所述中间节段的所述第一节段端的尤其是入口侧的第一连接节段以及通过邻接所述中间节段的所述第二节段端的尤其是出口侧的第二连接节段与所述换能器外壳机械地尤其是刚性地耦合,即,所述至少一个管与所述换能器外壳连接,使得防止所述第一连接节段和所述第二连接节段相对于所述换能器外壳的移位和/或使得所述第二换能器模块固定安置在所述第一换能器模块内并且不能移动。
7.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述至少一个管,尤其是其中间节段和所述准线在所述第一参考平面(yz1)上的投影被形成为U形或V形。
8.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述电线圈和所述永磁体形成螺线管或柱塞线圈。
9.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,还包括机电激励器装置,所述机电激励器装置用于激励并维持所述至少一个管的所述中间节段的强制振荡。
10.根据上一权利要求所述的测量换能器,其中,所述激励器装置通过所述电线圈并且通过所述永磁体形成。
11.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,还包括机电传感器装置,所述机电传感器装置用于记录所述至少一个管的所述中间节段的强制振荡,并且用于提供表示所述中间节段的所述振荡的至少一个振荡信号。
12.根据上一权利要求所述的测量换能器,其中,所述传感器装置通过所述电线圈并且通过所述永磁体形成。
13.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述第二换能器模块被可替换地形成,使得其能够在无损伤的情况下从所述第一换能器模块去除,尤其是其能够从所述换能器外壳的外部去除。
14.根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器,其中,所述第二换能器模块还包括至少一个第二管,所述至少一个第二管与所述第一管等同地构造和/或与所述第一管相同地构造,所述至少一个第二管放置在所述换能器外壳内并且尤其是可释放地与所述换能器外壳机械地连接。
15.一种振动测量系统,尤其是科里奥利质量流量测量装置,包括根据前述权利要求中的一项所述的测量换能器以及测量系统电子器件,所述测量系统电子器件尤其是可释放地电连接到所述至少一个线圈,其中,所述测量系统电子器件适于通过电驱动器信号,尤其是具有施加的交流电流的电驱动器信号向所述线圈供应电力,和/或适于感测所述线圈的电(交流)电压,尤其是表示所述中间节段的振荡的电压,尤其是适于基于所述(交流)电压来评估所述中间节段的振荡和/或适于确定在所述管中流动的流体的至少一个被测变量的测量值。
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