CN211978009U - 电磁流量计组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁流量计组件。所述电磁流量计组件包括第一材料的第一管道和第二材料的至少一个端部管道，其中所述第一管道的至少一个端部与至少一个第二管道连接。在所述第一管道上安装线圈，以用于生成与经过所述电磁流量计的流体相互作用的电磁场。在所述第一管道上安装一对电极，以用于测量由电磁场在所述流体中的相互作用生成的电势差，以便确定所述流体在所述电磁流量计中的流量。在此电磁流量计组件中，所述第一管道在平行于所述流体的流动方向的第一轴线上的第一尺寸大体上等于所述第一管道在与所述第一轴线横向的轴线上的第二尺寸。

Description

电磁流量计组件

技术领域

本发明一般涉及电磁流量计，并且更特定地涉及具有绝缘连接管的电磁流量计组件。

背景技术

电磁流量计已经普遍用于测量通过管道或管的流体的流量。电磁流量计以在测量中具有高可靠性和精度的非侵入（non-invasive）方式来测量流体的流量。

典型的电磁流量计根据法拉第电磁感应定律来工作。在具有以某个等级的导电率的流体流的流管或流管道内施加电磁场。由于电磁场与流体分子（流体中的离子）相互作用而感应的电动势（EMF）使用在管侧壁处提供的电极来测量。所测量的EMF与流速成比例，并且因此用来测量流速。尽管在电磁流量计是非侵入的、精确的以及构造上简单化的假定下，电磁流量计是吸引人的，但在不损害（scarify）精度的情况下，期望降低流量计的重量和/或材料成本，尤其对于在大直径流管中的应用。

影响总EM流量计成本的部件是：（a）线圈（电磁铁）、（b）非磁性管（不锈钢）和（c）铁磁或碳钢外罩。在不损害流量计的灵敏度和精度的情况下，很难减小线圈长度。它可要求特定线圈形状来补偿性能。用来降低流量计成本的其它备选方案是减小总流量计长度。

通常，EM流量计的长度是流管的直径的至少1.3倍。减少流量计长度可导致节省流量计的总成本。然而，当减少长度的流量计连接到各种导电端部（消耗器）管时，由于磁场和电场泄漏，流量计灵敏度和精度受到影响。因此，存在对于能够用于测量流体的流速的电磁流量计的需要，即使在电磁流量计长度减少的情况下，所述电磁流量计也能提供精确的测量。

发明内容

本文中解决了上面提到的缺点、不利和问题，这将通过阅读和理解以下说明书来理解。

在一个方面中，本发明提供了一种电磁流量计组件，所述电磁流量计组件用于测量流体流过所述电磁流量计组件的流速，所述电磁流量计组件包括：第一材料的第一管道和第二材料的至少一个端部管道，其中所述第一管道的至少一个端部与所述至少一个端部管道连接；至少一个线圈，所述至少一个线圈安装在所述第一管道上，以用于生成与经过所述第一管道的所述流体相互作用的电磁场；一对电极，所述一对电极安装在所述第一管道上，以用于测量由电磁场在所述流体中的相互作用生成的电势差，以便确定流体在所述第一管道中的流量；以及其中所述第一管道在平行于所述流体的流动方向的第一轴线上的第一尺寸大体上等于所述第一管道在与所述第一轴线横向的轴线上的第二尺寸。

在电磁流量计组件的实施例中，其中所述第一材料与所述第二材料具有不同的磁导率。

在电磁流量计组件的实施例中，其中所述第二管道由绝缘材料制成。

在电磁流量计组件的实施例中，其中所述线圈与具有比所述第一材料或所述第二材料的磁导率要高的磁导率的环状磁性元件耦合。

在实施例中，如本文上面提到的电磁流量计组件还包括励磁单元，所述励磁单元用来激励至少一个线圈，以用于生成与经过所述电磁流量计的所述流体相互作用的电磁场，其中所述励磁单元受处理单元控制。

在实施例中，本文上面提到的电磁流量计组件还包括处理单元，其中所述处理单元从所述电极获取信号，并处理所述信号以用于测量。

在实施例中，电磁流量计组件还包括用于指示所测量的流体流速的显示器。

在电磁流量计的实施例中，其中所测量的流体流速被传送到所述电磁流量计的远程控制中心以用于存储或分析。

在实施例中，电磁流量计组件还包括第二材料的至少一个端部管道上的内部突出部（inner protrusion），所述内部突出部用于与经过所述内部突出部的流体流相互作用。

在电磁流量计组件的实施例中，其中所述突出部放置在首先面对所述流体流的端部处。

附图说明

图1图示了电磁流量计组件100；

图2图示了电磁流量计组件的侧视图；以及

图3图示了具有内部突出部的电磁流量计组件。

具体实施方式

本发明涉及具有绝缘连接管的电磁流量计组件。总流量计长度的减少还可导致电磁流量计成本的降低。通常，电磁流量计的长度是流管的直径的至少1.3倍。将流量计长度从直径的1.3倍减少到几乎等于流管的直径可导致在流量计的总成本中的节省。然而，当具有减少的长度的流量计连接到各种导电端部（消耗器）管时，由于磁场和电场泄漏，电磁流量计灵敏度和精度受到影响。

为了改善流量计的灵敏度和精度，本发明提供在电磁流量计的流管的两个可连接端部处使用由绝缘材料制成的连接管。另外，本发明提供使用要定位在集中磁场的线圈之上的高导磁率材料/磁场集中器（磁性元件）。磁性元件或磁场集中器与线圈一起以环的形式环状地定位。它有助于最小化磁场和电场泄漏，并且改善流量计的灵敏度和精度。而且在本发明中，可在流量计的入口和/或出口处产生流扰动。流扰动减少了感应电动势的泄漏，并且改善流量计的精度。

在以下详细描述中，对形成以下详细描述的一部分的附图进行参考，并且在附图中以图示的方式示出可被实践的特定实施例。对这些实施例进行了足够详细地描述，以使本领域技术人员能够实践实施例，并且要理解的是，可利用其它实施例。因此，以下详细描述不要在限制性的意义上进行。

图1图示了电磁流量计组件100。图1示出电磁流量计组件，所述电磁流量计组件包括：流体流过的流管/第一管道110；线圈120，所述线圈120用于生成与经过流管/第一管道110的流体相互作用的电磁场，一对电极（130-指代图中所示的电极，140-指代图中看不到但存在于面对电极130的相反侧处的电极），所述一对电极放置有在电极之间的间隙，以用于测量由电磁场在流管110中的流体中的相互作用生成的电势差。

第一管道110在其两个可连接端部上与两个端部管道150和160侧接（flank）。第一管道110可在一侧上仅被一个管道侧接，然而为了示范目的，在图1中示出了具有两个端部管道（150和160）的优选实施例。第一管道110和端部管道（150和160）由不同材料组成。如图1中所示，线圈安装在第一管道110上，一对电极（130和140）安装在第一管道110上，并且第一管道110在平行于流体的流动方向的第一轴线上的第一尺寸大体上等于第一管道110在与第一轴线横向的轴线上的第二尺寸。例如，第一管道110的第一尺寸是第一管道的长度，其中长度指的是第一管道110在平行于第一轴线的流动方向上从其一端部到其另一端部的延伸。而且，第一管道110在与第一轴线横向的轴线上的第二尺寸是第一管道的直径。第一管道110的第一尺寸或长度几乎等于或等于第一管道110的第二尺寸或直径。这可导致降低电磁流量计的总成本。

在两个可连接端部上的端部管道150和160由绝缘材料（例如，聚四氟乙稀（Teflon））制成。由于端部管道的绝缘性质，使向第一管道外部的周边（periphery）的磁场或电场泄漏最小化。

另外，能够通过将高可渗透材料或磁性元件（回炉铁（return iron））耦合到线圈来最小化或避免磁通量和电流泄漏。如图1中所示，线圈还与具有比第一材料或第二材料的磁导率要高的磁导率的磁性元件/回炉铁170耦合。如图1中所示，磁性元件170以环绕第一管道的周边的环的形式环状地放置、耦合/附接到线圈。磁性元件集中磁场，并且允许精确测量，因为它在测量范围（realm）的中心处导致更高电场集中，并且在电磁流量计的端部处导致更少的电场。

图2图示了电磁流量计的侧视图，所述电磁流量计具有第一管道110、和在两侧上侧接的两个端部管道150和160、和用于将端部管道与第一管道连接的法兰200、以及端部管道150和160上的用于连接到消耗器管的另一组法兰210。第一管道和端部管道之间的连接可按本领域技术人员已知的方式进行。

图3图示了其中在由第二材料制成的端部管道上提供内部突出部的实施例，所述内部突出部用于与经过所述内部突出部的流体流相互作用。所述内部突出部放置在首先面对流体流的端部处。此内部突出部引起在经过电磁流量计的流体流中的阻碍（obstruction）。因此，图3示出了如图1中所示的电磁流量计组件，所述电磁流量计组件具有用于流动阻碍的额外内部突出部300。在消耗器管和流管中流动的流体之间引起流动分离，导致电场泄漏的最小化。在实施例中，能够使用在流管的入口和出口处引入的孔口（orifice）来引起流动中的扰动以产生流动分离。对本领域技术人员可能已知的是，能够以各种技术引入流管中的流动阻碍。

在电磁流量计的实施例中，代替使用由绝缘材料制成的端部管道，可在第一管道的至少一个端部中引入导电衬垫（liner）。由于导电衬垫的存在，因此能够实现从测量范围到消耗器管的磁通量或电场的最小泄漏的缓冲效果。

在实施例中，电磁流量计组件还包括励磁单元，所述励磁单元用来激励至少一个线圈，以用于生成与经过电磁流量计的流体相互作用的电磁场，其中所述励磁单元受处理单元控制。用于激励线圈以用于产生电磁场的电磁流量计具有合适的电源和用于进行电势差测量和显示/传送测量值的电子电路系统。在实施例中，本文上面提到的电磁流量计组件还包括处理单元，其中所述处理单元从电极获取信号，并处理所述信号以用于测量。

在电磁流量计的实施例中，其中所测量的流体流速被传送到的电磁流量计的远程控制中心以用于存储或分析。在实施例中，电磁流量计能够包括显示器，所述显示器用于指示流体在流管中的确定的流量。

在电磁流量计组件的实施例中，其中流体在流管中的确定的流量（在电极之间的测量的电势差）被传送到电磁流量计的远程控制中心。在实施例中，电磁流量计是物联网（IOT），所述物联网被启用以用于提供远程控制、电磁流量计的工作的更好可视性、向软件系统和其它周围的IOT启用系统提供实时信息。

本书面描述使用包括最佳模式的示例来描述本文主题，并且还使本领域的任何技术人员能够制作和使用本主题。本主题的可取得专利范围由权利要求书来限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构元素，或者如果它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构元素，则预计它们处于权利要求的范围之内。

Claims (10)

1.一种电磁流量计组件（100），所述电磁流量计组件（100）用于测量流体流过所述电磁流量计组件（100）的流速，其特征在于所述电磁流量计组件（100）包括：

第一材料的第一管道（110）和第二材料的至少一个端部管道（150），其中所述第一管道（110）的至少一个端部与所述至少一个端部管道（150）连接；

至少一个线圈（120），所述至少一个线圈（120）安装在所述第一管道上，以用于生成与经过所述第一管道（110）的所述流体相互作用的电磁场；

一对电极（130和140），所述一对电极（130和140）安装在所述第一管道（110）上，以用于测量由电磁场在所述流体中的相互作用生成的电势差，以便确定流体在所述第一管道（110）中的流量；以及

其中所述第一管道（110）在平行于所述流体的流动方向的第一轴线上的第一尺寸大体上等于所述第一管道（110）在与所述第一轴线横向的轴线上的第二尺寸。

2.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其中所述第一材料与所述第二材料具有不同的磁导率。

3.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其中所述第二管道由绝缘材料制成。

4.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其中所述线圈与具有比所述第一材料或所述第二材料的磁导率要高的磁导率的环状磁性元件耦合。

5.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其特征在于还包括励磁单元，所述励磁单元用来激励所述至少一个线圈，以用于生成与经过所述电磁流量计的所述流体相互作用的电磁场，其中所述励磁单元受处理单元控制。

6.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其特征在于还包括处理单元，其中所述处理单元从所述电极获取信号，并处理所述信号以用于测量。

7.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其特征在于还包括用于指示所测量的流体流速的显示器。

8.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其特征在于其中所测量的流体流速被传送到所述电磁流量计的远程控制中心以用于存储或分析。

9.如权利要求1所述的电磁流量计组件，其特征在于还包括第二材料的所述至少一个端部管道上的内部突出部，所述内部突出部用于与经过所述内部突出部的流体流的相互作用。

10.如权利要求9所述的电磁流量计组件，其中所述突出部放置在首先面对所述流体流的端部处。

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