DE102015109747A1 - Magnetic-inductive flowmeter - Google Patents
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Abstract
Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfassend ein Messrohr und ein Magnetsystem welches auf dem Messrohr angeordnet ist, wobei das Magnetsystem zwei Magnetspulen aufweist, welche von einem Feldführungssystem gehalten sind und welche auf gegenüberliegenden Seiten am Messrohr angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Feldführungssystem in einer Ebene senkrecht zur Messrohrachse einteilig aus mehreren Segmenten gebildet ist, welche Segmente als ein Polschuh, ein Magnetspulenkern und eine Feldrückführung ausgebildet sind und wobei der Feldführungssystem aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Bleche besteht.Magnetic-inductive flowmeter comprising a measuring tube and a magnet system which is arranged on the measuring tube, wherein the magnet system comprises two magnetic coils, which are held by a field guide system and which are arranged on opposite sides of the measuring tube, characterized in that the field guidance system in a plane perpendicular the measuring tube axis is integrally formed from a plurality of segments, which segments are formed as a pole piece, a magnet coil core and a field feedback and wherein the field guidance system consists of a plurality of interconnected plates.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a magnetic-inductive flowmeter according to the preamble of claim 1.
Das Messprinzip und der grundsätzliche Aufbau eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgeräts sind hinlänglich bekannt. In diesen Durchflussmessgeräten werden zumeist Magnetspulen zur Erzeugung eines Magnetfeldes eingesetzt. Bei einer derartigen Magnetspule ist oftmals Metalldraht auf einem Spulenkörper aus Kunststoff aufgewickelt. Dieser wird anschließend auf einen Spulenkern aufgesteckt. Der Spulenkern kann dabei aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Bleche gebildet werden.The measuring principle and the basic structure of a magnetic-inductive flowmeter are well known. These flowmeters mostly magnet coils are used to generate a magnetic field. In such a solenoid coil metal wire is often wound on a bobbin made of plastic. This is then attached to a spool core. The spool core can be formed from a plurality of interconnected sheets.
Die
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es nunmehr Aufgabe der vorliegenden Erfindung den Montageaufwand zur Herstellung eines magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes noch weiter zu verringern und ein Durchflussmessgerät mit einem kompakten Aufbau bereitzustellen.Based on the aforementioned prior art, it is now an object of the present invention to further reduce the assembly costs for the production of a magnetic-inductive flow meter and to provide a flow meter with a compact design.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The present invention solves this problem by a magnetic-inductive flowmeter with the features of claim 1.
Ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät umfasst ein Messrohr und ein Magnetsystem, welches auf dem Messrohr angeordnet ist.A magnetic-inductive flow meter according to the invention comprises a measuring tube and a magnet system which is arranged on the measuring tube.
Das Magnetsystem weist zwei Magnetspulen zur Felderzeugung auf, welche auf gegenüberliegenden Seiten am Messrohr angeordnet sind.The magnet system has two magnetic coils for field generation, which are arranged on opposite sides of the measuring tube.
Zusätzlich zu den Magnetspulen weist das Magnetsystem ein sogenanntes Feldführungssystem auf, welches die Funktion des Spulenkernes, des Polschuhes und der Feldrückführung in einem Bauteil vereint. Das Feld wird einerseits durch den Spulenkern verstärkt, andererseits durch den Polschuh im Bereich des Fluids vorteilhaft in der räumlichen Verteilung gestaltet und schliesslich durch die Feldrückführung möglichst verlustfrei wieder zurückgeführt.In addition to the magnetic coils, the magnet system has a so-called field guidance system, which combines the function of the coil core, the pole piece and the field feedback in one component. The field is reinforced on the one hand by the coil core, on the other hand designed by the pole piece in the fluid advantageously in the spatial distribution and finally returned through the field feedback as lossless as possible.
Das Feldführungssystem ist einstückig bzw. einteilig vorgesehen. Diese Einteiligkeit bezieht sich auf die konstruktive Ausgestaltung dieses Bauteils in einer Schnittebene senkrecht zur Längsachse des Messrohres. In einer Schnittebene in der die Messrohrachse liegt hingegen weist das Feldführungssystem mehrere miteinander verbundene Bleche auf. Diese Bleche sind vorzugsweise gegeneinander elektrisch isoliert. Ein Spulenkörper kann vorteilhaft entfallen, wenn die Funktion der Fixierung der Magnetspulen durch das Feldführungssystem übernommen wird. Zusätzlich kann jedoch eine elektrische Isolation, z.B. eine isolierende Schicht aus Kunststoff, zwischen Magnetspule und Feldführungssystem vorgesehen sein. Die entsprechenden Funktionsweisen werden überwiegend als getrennte Bauteile in einem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät eingesetzt.. Im vorliegenden Fall weist das Feldführungssystem selbst entsprechende Segmente bzw. Abschnitte auf, welche integral ausgeformt sind, so dass das Feldführungssystem die Funktion des Polschuhs, des Magnetspulenkerns und der Feldrückführung übernimmt.The field guidance system is provided in one piece or in one piece. This one-piece refers to the structural design of this component in a sectional plane perpendicular to the longitudinal axis of the measuring tube. In contrast, in a sectional plane in which the measuring tube axis lies, the field guidance system has a plurality of interconnected metal sheets. These sheets are preferably electrically isolated from each other. A bobbin can advantageously be omitted if the function of fixing the magnetic coils is taken over by the field guidance system. In addition, however, electrical insulation, e.g. an insulating layer of plastic, to be provided between the magnetic coil and the field guide system. The corresponding modes of operation are predominantly used as separate components in a magnetic-inductive flowmeter. In the present case, the field-guiding system itself has corresponding segments or sections which are integrally formed so that the field-guiding system functions as the pole piece, the magnet coil core and the field feedback takes over.
Das Polschuhsegment dient dabei der optimalen Verteilung des Magnetfeldes und ist der Form des Messrohres, also überwiegend kreisförmig, angepasst. Das Spulenkernsegment ist durch die Magnetspule geführt und verbessert die magnetische Leitfähigkeit.. Das äussere Segment dient der Rückführung des magnetischen Flusses.The pole shoe segment serves for the optimal distribution of the magnetic field and is adapted to the shape of the measuring tube, that is to say predominantly circular. The coil core segment is passed through the magnetic coil and improves the magnetic conductivity .. The outer segment serves to return the magnetic flux.
Insgesamt besteht das Feldführungssystem aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Bleche.Overall, the field guidance system consists of a plurality of interconnected sheets.
Durch den Aufbau des Feldführungssystems kann auf Einzelteile verzichtet werden. Das Magnetsystem kann zudem durch Aufstecken von axialer Richtung her am Messrohr unkompliziert angebracht werden.The construction of the field guidance system makes it possible to dispense with individual parts. The magnet system can also be easily attached by attaching from the axial direction forth on the measuring tube.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die Bleche sind vorteilhaft durch Stanzpaketieren miteinander verbunden. Dadurch ist eine Massenfertigung realisierbar.The sheets are advantageously connected to each other by stamping packages. As a result, mass production can be realized.
Die Bleche sind im Bereich der Magnetspulen vorzugsweise formgleich ausgestaltet.The sheets are preferably designed in the same shape in the field of magnetic coils.
Für einen besonders kompakten Aufbau ist es von Vorteil, wenn die Magnetspulen als Sattelspulen ausgebildet sind.For a particularly compact design, it is advantageous if the magnetic coils are designed as saddle coils.
Das Magnetsystem kann vorteilhaft auf das Messrohr aufgesteckt und fixiert sein, so dass eine schnelle Montage realisiert werden kann. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante kann dies derart erfolgen, dass durch Kraftschluss zwischen Magnetsystem und Gehäuseteilen ohne weitere Fixierungsmittel die Festlegung erfolgt.The magnet system can advantageously be attached to the measuring tube and fixed, so that a quick installation can be realized. In a particularly preferred embodiment, this can be done such that by adhesion between Magnet system and housing parts without further fixing the fixing takes place.
Um das Aufstecken des Magnetsystems besser zu realisieren ist es weiterhin von Vorteil, wenn das Messrohr zumindest zweiteilig mit zwei Messrohrsegmenten ausgebildet ist und dass die beiden Messrohrsegmente durch Formschluss und/oder Materialschluss miteinander verbunden sind.In order to realize the plugging of the magnet system better, it is also advantageous if the measuring tube is formed at least in two parts with two measuring tube segments and that the two measuring tube segments are connected to each other by positive locking and / or material closure.
Weiterhin wird der Montageaufwand verringert, wenn das Magnetsystem von einem Gehäuse umgeben ist, welches im Wesentlichen zweiteilig aufgebaut ist mit einem Gehäusetopf und einem Gehäusedeckel. Der Gehäusetopf und ein erstes Messrohrsegment können dabei ein als erstes einstückiges Bauteil ausgebildet sein. Der Gehäusedeckel und ein zweites Messrohrsegment können zudem als ein zweites einstückiges Bauteil ausgebildet sein.Furthermore, the assembly effort is reduced when the magnet system is surrounded by a housing, which is constructed substantially in two parts with a housing pot and a housing cover. The housing pot and a first measuring tube segment may be formed as a first one-piece component. The housing cover and a second measuring tube segment may also be formed as a second one-piece component.
Der Gehäusetopf oder das erste einstückige Bauteil kann vorteilhaft mit dem Gehäusedeckel oder dem zweiten einstückigen Bauteil verpresst, und vorzugsweise zusätzlich verschweißt, sein. Auch dies verringert die Montagezeit pro Durchflussmessgerät erheblich.The housing pot or the first one-piece component can advantageously be pressed with the housing cover or the second one-piece component, and preferably additionally welded. This also reduces the assembly time per flowmeter considerably.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann das Feldführungssystem ausschließlich aus elektrisch gegeneinander isolierten metallischen magnetisierbaren Blechen bestehen.In a particularly preferred embodiment, the field guidance system may consist exclusively of electrically magnetized metal sheets which are insulated against one another.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigenThe invention will be explained in more detail with reference to the accompanying figures. Show it
Das dargestellte Durchflussmessgerät zeichnet sich durch seinen kompakten Aufbau und durch seine kostengünstige massenproduktionstaugliche Herstellung aus.The illustrated flow meter is characterized by its compact design and its cost-effective mass production suitable production.
Es umfasst ein Gehäuse
Das Messrohrsegment
Der Gehäusedeckel
Durch die Verbindung des Gehäusetopfes
Das Messrohrsegment
Dieses Magnetsystem umfasst zwei Magnetspulen
Die Feldrückführung, der Spulenkern und der Polschuh werden zusammen mit der Spule gemeinhin auch als Feldsystem bezeichnet. Das Feldführungssystem ist aus einer Vielzahl von Metallblechen
Das Feld wird primär durch die Magnetspulen
Wie aus
Ausgehend von dieser Hohlzylinderform erstrecken sich radial zur Messrohrachse L hin zwei an der dem Messrohr zugewandten Seite kreisbogenförmige Vorsprünge, deren Kreissehne sich zur Messrohrachse L hin vergrößert. Die Breite des kreisbogenförmigen Vorsprungs nimmt vorzugsweise um zumindest 5%, besonders bevorzugt um zumindest 10% zu. Dieser Vorsprung bildet das Magnetkernsegment und das Polschuhsegment, welche ineinander übergehen.Starting from this hollow cylindrical shape extend radially to the measuring tube axis L out two on the side facing the measuring tube circular arc-shaped projections whose circular chord increases towards the measuring tube axis L out. The width of the circular arc-shaped projection preferably increases by at least 5%, particularly preferably by at least 10%. This projection forms the magnetic core segment and the pole shoe segment, which merge into one another.
Insgesamt ist somit das Feldführungssystem des Magnetsystems, umfassend die Feldrückführung, den Magnetkern und den Polschuh durch die Kontur des Blechpakets realisiert. Es braucht zur Fertigstellung des Magnetsystems lediglich die Magnetspule
Das vorgenannte Blechpaket kann durch Stanzen der einzelnen Metallbleche
Durch eine derartige stanzpaketierte Bauweise kann ein Magnetsystem somit besonders zeitsparend und automatisiert hergestellt werden. Das stanzpaketierte Magnetsystem kann sodann unkompliziert auf ein Messrohr aufgesteckt werden.By such a stanzpaketierte design, a magnet system can thus be made particularly time-saving and automated. The stanzpaketierte magnet system can then be easily attached to a measuring tube.
In dem Gehäusetopf
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät Magnetic-inductive flowmeter
- 22
- Gehäuse casing
- 33
- Anschlussflansch flange
- 44
- Liner liner
- 55
- Gehäusedeckel housing cover
- 66
- Gehäusetopf housing pot
- 77
- Magnetspule solenoid
- 88th
- Feldführungssystem Field guidance system
- 99
- Anzeige- und Auswerteeinheit Display and evaluation unit
- 1010
- Display display
- 1111
- Messrohr measuring tube
- 1212
- Strom- und/oder Signalkabelanschluss Power and / or signal cable connection
- 1313
- Messelektrode measuring electrode
- 1414
- Spulenkernsegment Core segment
- 1515
- Polschuhsegment Polschuhsegment
- 1616
- Metallblech metal sheet
- 1717
- Feldrückführungssegment Field recirculation segment
- 1818
- Messrohrsegment des Gehäusedeckels Measuring tube segment of the housing cover
- 1919
- Messrohrsegment des Gehäusetopfes Measuring tube segment of the housing pot
- 2020
- Außenwandungssegment Außenwandungssegment
- LL
- Messrohrachse Measuring tube axis
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010001393 A1 [0003] DE 102010001393 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- Spanlose Fertigung: Stanzen, von W.Hellwig et al., Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig/Wiesbaden 1996 [0037] Chipless production: stamping, by W. Hellwig et al., Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH Braunschweig / Wiesbaden 1996 [0037]
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