CN1782675A - 具有塑料制成的测量管的磁感应流量计 - Google Patents

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迪特尔·基齐
凯瑟琳·扎杰克
伯恩德·施奈德
拉尔弗·贝克尔
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    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
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Abstract

本发明披露了一种具有测量管的磁感应流量计，通过使用连接装置可以把其安装在管线系统中，具有至少两个测量电极，它们被安装在测量管的壁中，以电绝缘的方式彼此相对，旨在用于检测测量电压，磁体单元，它们被同样地布置在测量管的外侧，产生和要测量的导电流体介质的流动方向基本上垂直对准的磁场。为了提供容易制造和容易安装在管线系统中的用于低压应用的磁感应流量计，按照本发明提出了测量管(1)由用高密度聚乙烯(HDPE)制成的半成品管子制造，其可以不用任何法兰被安装在管线系统(2)中。

Description

具有塑料制成的测量管的磁感应流量计
技术领域
本发明涉及具有测量管的磁感应流量计，可以利用连接装置把其装配在管线系统中，具有至少两个测量电极，它们以电绝缘的方式彼此面对地被安装在测量管的壁内，旨在用于检测测量电压，一个磁体单元，被同样地布置在测量管的外侧上，用于产生和要被测量的传导流介质的流动方向基本上呈垂直关系对准的磁场。
背景技术
磁感应流量计优选地被用作具有特别小的电导率的液体、泥桨和膏状物的流量计。这种类型的流量计的特点是测量结果十分精确，不会由测量在管线系统中引起任何压力损失。此外，磁感应流量计没有任何可动元件或者伸入测量管内的元件，这些元件特别易于磨损。相关的流量计的应用范围主要扩展到化学工业、制药工业和化妆品工业以及公共水和废水管理与食品工业。
法拉第感应定律构成磁感应流量计的测量方法的物理基础。这个自然定律指出在磁场中运动着的导体内感应电压。当这个自然定律应用于测量技术时，导电介质通过测量管流动，在测量管中以和流动方向呈垂直关系产生磁场。借助于一种电极的布置检测在介质中感应的电压。因为用这种方式获得的测量电压和流动着的介质的平均流速成正比，由此可以确定介质的体积流量。考虑到流动着的介质的密度，便可确定其质量流量。
E0869336A2披露了一种普通型的磁感应流量计。其电极的布置和两个相对的电磁线圈相互作用，电磁线圈在测量管内产生和流动方向呈垂直关系的需要磁场。在这个磁场内，通过该磁场而运动的流动着的介质的每个体积元素和在这个体积元素内存在的磁场强度贡献由测量电极检测的测量电压。该测量电压被输入到下游估算电子电路的输入侧。首先利用电子差动放大器进行信号放大，差动放大器相对于参考电位进行操作，所述参考电位通常相当于地电位。根据测量电压，估算电子电路产生作为通过测量管流动的介质的体积流量的值。测量管借助于在两侧上的法兰部分被紧固在管线系统的对应的法兰端，借助于密封环和围绕法兰连接的外周边分布的多个螺栓进行所述紧固。
这种磁感应流量计的测量管通常由金属制成，以便确保足够的压力稳定性。之所以如此是因为其中安装有流量计的管线系统通常处于压力下，以使介质流动。惯用的金属尤其是钢、钛、钽、铂-铱或其合金，还有轻金属例如铝或其合金。所有这些金属都是足够耐腐蚀的，并且尤其对于磁感应流量计的普通应用是压力稳定的。为了使通过测量管的管壁延伸的测量电极相对金属的、在这种程度上导电的测量管电绝缘，测量管是加衬的。在这种情况下的衬由非导电材料制成；所谓的衬套被用于这个目的，其是被拉入金属测量管内的薄壁塑料管。
一个缺点是，用这种方式构成的测量管需要高的材料花费，如果只是因为十分昂贵的类型的材料。此外，把衬套拉入测量管内是一种十分复杂的技术生产操作。必须保持精确的尺寸允差。
另一方面，公认的是，对于许多应用，尤其是水和废水领域，具有相当低的压力稳定性的测量管便足够了。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于低压应用的磁感应流量计，其可以被容易地生产，也可以容易地被安装在管线系统中。
本发明的目的是根据按照权利要求1的前序部分及其特征部分限定的磁感应流量计实现的。从属权利要求是本发明当前优选的发展。
本发明包括由高密度聚乙烯(HDPE)制造的半成品的管子生产测量管的技术教导，这种测量管可以不用任何法兰被安装到管线系统中。
按照本发明的解决方案的优点是，特别是，由专用材料制造的在商业上可利用的半成品管子被用于相关的特定的应用。试验已经表明，HDPE材料满足在低压范围内的所有要求，特别是在水和废水处理领域。特殊材料由低的密度同时具有好的韧性来辨别。因而其是十分轻而稳定的。此外，HDPE材料具有非常好的耐化学性能，尤其是在废水领域，这是一个必须的条件。HDPE材料的大约80℃的相当低的加工温度也是在低压领域内可以接受的。此外，由HDPE制造的半成品管子具有光滑的内表面，因而实际上没有产生磨损的接触点。这种半成品管子也适合于用作磁感应流量计中的测量管，因为其具有足够的柔性而适应于偏移的管连接。其不太可能受由其使用寿命的长度引起的破坏或碎裂的影响。按照本发明的测量管可以通过把半成品管子切割成一定的长度以简单的方式被获得。这是完全不用法兰把用这种方式获得的测量管安装在管线系统中所需的预处理。
测量管和管线系统的无法兰连接优选地按照以下三个建议进行：
首先，可以通过使用不能释放的连接方法不用任何法兰把测量管安装在管线系统中，其中，在测量管和邻接的管线系统之间的连接被构成一个整体的焊接连接。关于焊接连接的先决条件是，测量管的材料和邻接的管线系统的材料是相同的。这意味着，管线系统必须也由HDPE构成。选择焊接连接作为连接方法尤其保证连接位置具有高的强度。
作为一种替代方案，也可以通过使用可释放的连接方法不用任何法兰而把测量管安装到管线系统内。一种实现的方法是借助于使用套筒连接。套筒连接预先假定测量管和邻接的管线系统具有相同的外径，它们可以通过以密封的方式连接套筒而被封闭。连接套筒通常使用可释放的紧固装置例如螺栓来闭合。此外，还可以设想使用可释放的连接装置进行夹紧连接来把测量管紧固在管线系统中。对此的先决条件是，测量管可在两侧被插入邻接的管线系统的端部。接着，把连接位置置于插入区域的上方，并通过使用可释放的连接装置例如螺栓来闭合。
按照另一种用于改进本发明的方法，对测量管配备整体的金属屏蔽，或者配备设置在外表面上的金属屏蔽，特别是用于扩散保护以防止污染。金属屏蔽可以呈金属板或金属箔的形式。已经证明铝或其合金作为金属板或金属箔的材料是尤其合适的。通过利用HDPE材料封装空的圆柱形的预先制造的金属屏蔽，可以用简单的方式提供被直接集成在金属管内的金属屏蔽。和利用金属板相比，利用金属箔可以使得大大节省材料，并且与此同时可以可靠地实现所需的功能。在测量管的外表面上设置金属屏蔽的情况下，由于稳定性而应当优先使用金属板。之所以如此是因为，对于外部机械负载金属板比金属箔具有更好的耐受力。
除去用这种方式形成的扩散保护之外，磁感应流量计的测量管的金属屏蔽还可以用作电极的电屏蔽。为此所需的是，金属屏蔽和接地电极电连接，以便屏蔽由磁体单元产生的激励电压在测量管中引起的有用电压。
由此带来的最主要的优点是，利用按照本发明的测量管，在电方面，可以实现和金属测量管的情况下相同的功能，同时在另一方面可以利用制造简单的优点。此外，具有按照本发明构成的测量管的磁感应流量计还通过其自身具有比较低的重量来辨别。
附图说明
其它的改进本发明的措施和在下面根据一个附图对本发明的优选实施例的说明一道进行详细说明。该图示意地表示通过具有由塑料制成的测量管的磁感应流量计的纵截面图。
具体实施方式
按照该图，磁感应流量计具有测量管1，其被装配在管线系统2中。测量管1中流过可流动的流体介质3，为了遵守磁感应流量测量原理，流体介质3至少具有轻微的导电性。在测量管1的外部，还提供有磁体单元4a，4b，它们包括彼此相对设置的磁体，用于产生以垂直于测量管的轴线的关系延伸的磁场。磁体单元4a，4b对应于两个测量电极5，它们在测量管1上被彼此相对地布置(在这个截面图中只能看到一个测量电极)。测量电极5以和磁场的轴线垂直的关系被对准，用于测量由于流体介质3的流动而感应的测量电压。测量信号被送到下游的电子电路单元6，其作为和另一个信号处理装置的电接口。
按照本发明，测量管1由用高密度的聚乙烯(HDPE)制成的并具有基本上呈空心圆柱形的半成品管子制造。为了进行电屏蔽和作为扩散保护以防污染，测量管1具有集成的金属屏蔽7。金属屏蔽7在每种情况下都包括金属箔，并通过利用HDPE对其封装而被集成在测量管1内。金属箔由铝制成。金属屏蔽被电连接到图中未示出的接地电极，以便屏蔽测量管1中的有用电压使得不受磁体单元4a，4b产生的激励电压的影响。
测量管1不用任何法兰被装配在周围的管线系统2中。为了在测量管1和相同直径的邻接的管线系统2之间实现连接，这里使用了套筒连接8，借助于套筒连接8，测量管1可释放地被安装在管线系统2中。

Claims (8)

1.一种具有测量管(1)的磁感应流量计，通过使用连接装置可以把其安装在管线系统(2)中，具有至少两个测量电极(5)，它们被安装在测量管(1)的壁中，以电绝缘的方式彼此相对，旨在用于检测测量电压，磁体单元(4a，4b)，它们被同样地布置在测量管(1)的外侧，产生和要测量的导电流体介质(3)的流动方向基本上垂直对准的磁场，其中测量管(1)由用高密度聚乙烯(HDPE)制成的半成品管子制造，其可以不用任何法兰被安装在管线系统(2)中。
2.如权利要求1所述的磁感应流量计，其中通过使用不可释放的连接装置而不用任何法兰把测量管(1)安装在管线系统(2)中，其中在测量管(1)和邻接的管线系统(2)之间的连接被配置作为一个整体的焊接连接。
3.如权利要求1所述的磁感应流量计，其中通过使用可释放的连接装置而不用任何法兰把测量管(1)安装在管线系统(2)中，其中在测量管(1)和邻接的相同外径的管线系统(2)之间的连接采用套筒连接(8)的形式。
4.如权利要求1所述的磁感应流量计，其中通过使用可释放的连接装置而不用任何法兰把测量管(1)安装在管线系统(2)中，其中在测量管(1)和邻接的管线系统(2)之间的连接在相互插入之后采用夹紧连接的形式。
5.如前面权利要求之一所述的磁感应流量计，其中测量管(1)配备有集成的金属屏蔽(7)，或者被设置在外表面上的金属屏蔽(7)，作为扩散保护以防来自外部的污染。
6.如权利要求5所述的磁感应流量计，其中金属屏蔽(7)采取金属板或金属箔的形式。
7.如权利要求6所述的磁感应流量计，其中金属板或金属箔由铝或其合金制成。
8.如权利要求5-7之一所述的磁感应流量计，其中金属屏蔽和接地电极电气相连，以屏蔽在测量管(1)中的有用电压不受由磁体单元(4a，4b)产生的激励电压的影响。
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