KR20130056192A

KR20130056192A - 유량을 측정하는 코어-자성 장치용 자화 장치

Info

Publication number: KR20130056192A
Application number: KR1020120131809A
Authority: KR
Inventors: 얀 테우니스 아르트 포르스; 코넬리우스 요하네스 호겐도른; 아리엘 데 그라프; 마르코 렌데르트 초테바이
Original assignee: 크로니 에이.지.
Priority date: 2011-11-20
Filing date: 2012-11-20
Publication date: 2013-05-29
Also published as: MX2012013354A; EP2604983A3; EP2604983B1; CA2795708A1; RU2580838C2; BR102012029556A2; JP6188310B2; CN103123845A; SA112340011B1; CN103123845B; DE102012016401A1; JP2013108986A; RU2012149010A; KR101568755B1; MY168151A; EP2604983A2; CA2795708C; AR088914A1

Abstract

본 발명은 유량을 측정하는 코어-자성 장치의 측정 관을 관류하는 다상의(multiphase) 유체를 유입시키기 위한 자화 장치와 관련이 있으며, 자화 장치는 적어도 하나의 평면에서 균일한 자기장, 자기장을 발생하기 위한 다수의 영구 자석 및 캐리어를 구비하며, 이 경우 캐리어는 적어도 하나의 자석 수용부를 구비하고, 각각의 자석 수용부는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하며, 자석 수용부 및 영구 자석의 형상은 영구 자석들이 자석 수용부 내에서 단 한 가지 방향으로만 이동하도록 허용하고, 자석 수용부에 의해 수용된 영구 자석들은 자석 수용부에 의하여 자기장을 기준으로 배치되어 있다.
제조 경비 및 시간적 경비가 감소 된 자화 장치는 자석 수용부가 중공 프로파일로 형성됨으로써 구현된다.

Description

유량을 측정하는 코어-자성 장치용 자화 장치{MAGNETIZATION DEVICE FOR A NUCLEAR MAGNETIC FLOW METER}

본 발명은 유량을 측정하는 코어-자성 장치의 측정 관을 관류하는 다상의(multiphase) 유체를 유입시키기 위한 자화 장치에 관한 것으로서, 상기 자화 장치는 적어도 하나의 평면에서 균일한 자기장, 자기장을 발생하기 위한 다수의 영구 자석 및 캐리어를 구비하며, 이 경우 상기 캐리어는 적어도 하나의 자석 수용부를 구비하고, 상기 각각의 자석 수용부는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하며, 상기 자석 수용부 및 영구 자석의 형상은 상기 영구 자석이 자석 수용부 내에서 단 한 가지 방향으로만 이동하도록 허용하고, 상기 자석 수용부에 의해 수용된 영구 자석은 상기 자석 수용부에 의하여 자기장을 기준으로 배치되어 있다.

유량을 측정하는 코어-자성 장치는 다상 유체의 개별 상(phase)의 유량, 상기 개별 상의 유동 속도 그리고 상기 다상 유체의 코어 자성 공명에 의해 적합한 센서 내에서 유도되는 전압을 측정 및 평가함으로써 측정 관 내에 있는 다상 유체에서 상기 개별 상들이 차지하는 상대적인 비율을 결정한다. 상기 코어 자성 공명의 측정 원리에서 코어 자성 공명은 영어로 핵 자기 공명(Nuclear Magnetic Resonance)으로 표기되며, 상기 코어 자성 공명에는 자유로운 자성 토크, 즉 코어 스핀(core spin)을 갖는 원자 핵의 특성, 다시 말해 자기장이 존재하는 상태에서 세차 운동(precession)을 하는 특성이 있다. 한 원자 핵의 자성 토크를 나타내는 벡터의 세차 운동은 상기 원자 핵의 자리에 있는 자기장을 나타내는 벡터 둘레에서 이루어지며, 이 경우 상기 세차 운동은 센서 내부로 전압을 유도한다. 상기 세차 운동의 주파수는 라머 주파수(ω _L )(larmor frequency)로 표기되고, ω _L = γ·Β에 따라 산출되며, 이때 γ는 회전 자기(gyromagnetic) 비율이고, Β는 자기장 강도의 값이다. 상기 회전 자기 비율(γ)이 수소 핵에 대하여 최대이기 때문에, 특히 수소 핵을 갖는 유체들은 코어 자성의 유량 측정 장치에 적합하다.

유정(oil well)으로부터 실제로 원유, 천연 가스 및 소금물로 이루어진 다상의 유체가 이송된다. 소위 테스트 분리기들은 상기 이송된 유체의 작은 부분을 분기시키고, 상기 유체의 개별 상들을 상호 분리시키며, 그리고 상기 유체에서 차지하는 상기 개별 상들의 비율을 결정한다. 테스트 분리기들은 비용 집약적이고, 수중에 설치될 수 없으며, 그리고 동시 측정을 허용하지 않는다. 그러나 특히 테스트 분리기들은 5 % 이하의 원유 비율을 신뢰할만하게 측정할 수가 없다. 개별 유정의 원유 비율이 일정하게 감소하고, 다수 유정의 원유 비율이 이미 5 % 미만이기 때문에, 현재로서는 상기 유정들을 충분히 이용하여 이득을 얻는 것이 불가능하다.

원유뿐만 아니라 천연 가스 및 소금물도 수소 핵을 함유하고, 상기 수소 핵에 대해서는 앞에서 이미 언급한 바와 같이 회전 자기 비율(γ)이 최대이다. 그렇기 때문에 코어 자성의 유량 측정 장치는 특히 유정에 사용하기에 적합하고, 또한 수중에서 해저에 있는 유정에 직접 사용하기에도 적합하지만, 이와 같은 용도에만 한정되지 않는다. 다른 적용 예들은 예를 들어 석유 화학 산업 또는 화학 산업에서 나타나고 있다. 유체를 분기시키는 과정이 필요치 않으며, 오히려 전체 유체가 동시에 측정된다. 테스트 분리기들에 비해 코어 자성의 유량 측정 장치는 경제적이고 관리를 필요로 하지 않으며, 특히 유체에 포함된 5 % 미만의 원유 비율도 신뢰할만하게 측정할 수 있으며, 그럼으로써 이제야 비로소 다수의 유정을 - 계속해서 - 충분히 이용하여 이득을 낼 수 있게 되었다.

라모 주파수(ω _L )를 산출하기 위한 방정식으로부터 곧바로 알 수 있는 사실은, 상기 라모 주파수(ω _L )가 자기장 강도(Β)에 비례한다는 것 그리고 그에 따라 상기 자기장 강도(Β)도 센서 내부로 유도되는 전압에 직접적으로 작용을 한다는 것이다. 따라서, 자기장의 불균일성은 코어 자성 유량 측정 장치의 측정 품질을 떨어뜨리게 되고, 그런 이유로 인해 자화 장치의 과제는 측정 관 내부에서 통상적으로 균일한 자기장을 갖는 유체를 유입시키는 것이다. 요구되는 측정 정확성은 자기장의 필수적인 균일성을 결정한다. 종종 자기장 내부의 공지된 구배(gradient)를 이용하는 측정 방법들이 사용됨으로써, 결과적으로 자기장은 단 하나의 평면에서만 일정하게 된다.

미국 공개 공보 2008/0174309호에는, 중공 실린더 모양의 영구 자석을 형성하는 유도 원판 스택(induction disc stack)으로 이루어진 자화 장치가 공지되어 있으며, 이 경우 상기 자화 장치의 원통형 내부 챔버에서의 자기장은 균일하고, 상기 스택은 다수의 유도 원판을 포함하며, 그리고 상기 유도 원판들은 비자성 재료로 이루어진 나사에 의해서 고정되어 있다. 상기 각각의 유도 원판에는 다수의 직사각형 막대 자석이 속하며, 이 경우 상기 막대 자석들은 비자성 재료로 이루어진 각각의 두 개 원판 사이에서 형상 결합 방식의 홈으로 형성된 자석 수용부 안에 배치되어 있고, 비자성 재료로 이루어진 나사에 의해서 고정되어 있다.

상기 공지된 자화 장치들은 다수의 유도 원판으로 이루어진다. 상기 각각의 개별 유도 원판 안에는 다수의 막대 자석이 하나의 할바흐-배열(Halbach-Array)로 배치되어 있다. 한 가지 할바흐-배열의 중요한 특징은 자기장이 주로 상기 할바흐-배열의 한 측에서 형성되고, 이 한 측은 원통형 자화 장치의 내부 챔버 안이며, 그리고 다른 측에서는 단지 매우 약한 자기장만 형성되고, 이 다른 한 측은 상기 원통형 장화 장치의 외부 챔버 안이라는 것이다. 유체 안에 포함된 수소 원자들의 세차 운동에 의해 센서 내부에서 유도되는 높은 전압을 위해서는 강력한 자기장이 필요하기 때문에, 그에 상응하게 강력한 막대 자석들이 사용된다. 각각의 유도 원판 안에 공간적으로 좁게 배치된 다수의 막대 자석으로 인해 막대 자석들을 자석 수용부 안에 삽입하는 작업은 높은 파워 소비와 연관이 되어 있다. 더 나아가서는 결과적으로 얻어지는 종래 자화 장치의 자기장도 우선은 충분히 균일하지 않기 때문에, 자기장은 각각의 개별 막대 자석에서의 조작에 의해서 균일하게 될 수밖에 없다. 이와 같은 프로세스는 조조정(shimming, 粗調整)으로 표기된다. 다수의 막대 자석의 삽입 및 조조정은 상응하는 비용과 연관된 상당한 제조 경비 및 특히 시간적 경비를 야기한다.

본 발명의 과제는, 제조 경비 및 시간적 경비가 줄어든 동시에 유체를 유입시키는 자기장이 더욱 충분한 균일성을 갖는 자화 장치를 제공하는 것이다.

앞에서 제시된 과제가 해결되는 본 발명에 따른 자화 장치는 우선 그리고 실제로 자석 수용부가 중공 프로파일로 형성된 것을 특징으로 한다.

중공 프로파일은 이 중공 프로파일의 종축에 대하여 수직인 다양한 내부 횡단면 윤곽을 갖도록 그리고 임의의 길이로 경제적으로 제조될 수 있다. 예를 들어 한 중공 프로파일의 내부 횡단면 윤곽은 직사각형이고, 영구 자석들이 단지 중공 프로파일의 종축을 따라서만 중공 프로파일 안에서 이동할 수 있도록, 다시 말하자면 상기 종축을 제외하고 형상 결합하도록 설계되었다. 본 실시 예에서 중공 프로파일의 길이는 다수의 영구 자석이 삽입될 수 있도록 치수 측정되었다. 곧바로 알 수 있는 사실은, 상기 중공 프로파일 내부에 영구 자석들을 삽입함으로써 상기 영구 자석들을 고정시키는 본 발명에 따른 방식은 다수의 유도 원판 안에서 각각 두 개의 원판 사이에 영구 자석들을 고정시키는 선행 기술에 따른 방식보다 훨씬 더 적은 제조 경비 및 시간적 경비를 야기한다는 것이다. 개별 유도 원판을 복잡하게 쌓아올리는 과정은 중공 프로파일을 수용하기 위한 하나의 간단한 캐리어로 대체되며, 이 경우 상기 캐리어는 유체가 충분히 균일한 자기장에 의해서 유입되도록 정렬되어 있다.

본 발명에 따른 자화 장치의 한 가지 바람직한 실시 예에서는, 영구 자석이 중공 프로파일 안으로 이동할 때에 상기 중공 프로파일의 피복(cladding)에 의해서 마찰 현상이 줄어들었다. 예를 들어 중공 프로파일의 내부 면에는 PTFE-코팅이 제공될 수 있다. 마찰 현상이 줄어듦으로써 영구 자석들을 중공 프로파일 안으로 삽입하기 위한 파워 소비도 현저하게 감소한다. 영구 자석들이 중공 프로파일 안으로 삽입된 후에 상기 영구 자석들은 중공 프로파일 안에서 처음에는 유동성 물질에 의하여 그리고 그 다음에는 경화 작용을 하는 물질에 의하여 고정될 수 있다. 이와 같은 물질과 관련해서는 예를 들어 밀봉제(sealing compound)가 사용된다.

본 발명에 따른 자화 장치의 한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서는, 캐리어가 다수의 수용 관을 구비한다. 상기 각각의 수용 관 내부에는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하기 위한 중공 프로파일이 형성되어 있다. 상기 수용 관을 위한 재료로서는 유리 섬유 복합 재료가 제공되는데, 그 이유는 이와 같은 재료의 경우에는 예를 들어 제조 공정에서 직사각형의 중공 프로파일이 간단한 방식으로 형성될 수 있기 때문이다. 그 다음에 상기 직사각형 중공 프로파일 안으로는 통상적인 직사각형의 횡단면을 갖는 영구 자석들이 삽입될 수 있음으로써, 결과적으로 상기 영구 자석들은 중공 프로파일 안에서 단지 중공 프로파일의 종축을 따라서만 이동하게 되지만, 중공 프로파일의 종축을 중심으로 회전될 수는 없다. 캐리어는 수용 관을 위한 수용부를 갖춘 적어도 하나의 원판을 상기 수용 관을 위한 고정 장치로서 구비할 수 있으며, 상기 원판 안에는 바람직하게 측정 관을 위한 관통부가 제공되어 있다. 통상적으로는 한 자화 장치의 수용 관들의 길이가 동일함으로써, 결과적으로 상기와 같은 원판이 수용 관들을 위한 고정 장치로서 상기 수용 관의 각각의 단부에 제공된다. 이때 캐리어는 실제로 수용 관들 및 두 개의 원판으로 이루어진다. 측정 관 안에서 상기 측정 관의 종축을 따라 균일한 자기장이 존재해야만 하는 경우에는, 상기 수용관의 종축들이 측정 관의 종축에 대하여 평행하게 정렬된다. 종종 영구 자석들은 상기 수용 관들 안에 할바흐-배열로 배치된다.

전술된 실시 예의 한 가지 개선 예인 본 발명에 따른 자화 장치의 한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서는, 적어도 하나의 수용 관이 부분적으로는 자기장에 영향을 미치는 재료로부터 제조되었다. 예를 들어 자기 전도성이 우수한 재료가 수용 관 안에서 영구 자석의 극(pole)에 사용되면, 이로 인해 결과적으로 얻어지는 자기장은 측정 관 내부에서의 균일한 자기장과 관련하여 바람직한 영향을 받을 수 있게 된다. 추가로 또는 대안적으로 상기 수용 관들은 측정 관 안에서 발생한 자기장의 균질성에 바람직한 영향을 미치기 위하여 캐리어 안에 자신의 종축을 중심으로 회전할 수 있도록 배치될 수 있으며, 또한 비틀리지 않도록 고정될 수 있다. 상기 수용 관들의 회전은 자기장의 제1 조조정이다.

본 발명에 따른 자화 장치의 한 가지 추가의 아주 특히 바람직한 실시 예에서는, 캐리어가 적어도 하나의 프로파일 몸체를 포함하며, 이 경우 상기 프로파일 몸체는 바람직하게 압출 성형(extrusion) 프로파일 몸체이다. 각각의 프로파일 몸체의 횡단면 프로파일은 개별 프로파일 몸체의 종축을 따라서 일정하고, 상기 적어도 하나의 프로파일 몸체 안에는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하기 위한 적어도 하나의 중공 프로파일이 형성되어 있다. 이 경우에도 바람직하게는 중공 프로파일이 직사각형의 영구 자석을 수용하도록 형성됨으로써, 결과적으로 하나의 중공 프로파일 안에 삽입된 영구 자석들은 중공 프로파일의 종축을 따라서 이동할 수는 있지만 상기 중공 프로파일의 종축을 중심으로 회전할 수는 없다. 상기 프로파일 몸체를 위한 재료로서는 예를 들어 알루미늄 합금 또는 세라믹이 사용될 수 있다. 균일한 자기장을 측정 관의 종축을 따라서 상기 측정 관 안으로 유입시키기 위하여, 재차 프로파일 몸체의 종축들을 측정 관의 종축에 대하여 평행하게 정렬시키는 방식이 제시된다.

본 발명에 따른 자화 장치의 한 가지 추가의 바람직한 실시 예에서는, 적어도 하나의 중공 프로파일이 캐리어의 적어도 하나의 프로파일 몸체 안에 형성됨으로써, 결과적으로 어댑터 관은 상기 중공 프로파일 안에 회전 가능하게 배치되고, 또한 비틀리지 않게 고정될 수 있다. 각각의 어댑터 관 안에는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하기 위한 중공 프로파일이 형성되어 있다. 상기 어댑터 관의 회전은 측정 관 내부에서 발생 된 자기장의 균질성을 개선하기 위한 제1 조조정이다.

본 발명에 따른 자화 장치의 한 가지 추가의 아주 특히 바람직한 실시 예에서는, 캐리어가 두 개 이상의 프로파일 몸체를 포함하고, 각각 두 개의 프로파일 몸체는 포지티브하게 형성된 적어도 하나의 연결 프로파일에 의해서는 제1 프로파일 몸체에 해체 가능하게 연결되어 있고, 네거티브하게 형성된 적어도 하나의 연결 프로파일에 의해서는 제2 프로파일 몸체에 연결되어 있다. 상기 포지티브한 그리고 네거티브한 연결 프로파일들은 두 개의 연결된 프로파일 몸체가 단지 하나의 축을 따라서만 상호 병진 운동을 실행할 수 있도록 형성되었다. 이와 같은 방식의 연결에 의해서는 프로파일 몸체들이 간단한 방식으로 예를 들어 측정 관 둘레에 배치될 수 있고, 그로 인해 자화 장치는 간단한 방식으로 설치될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 자화 장치의 한 가지 추가의 특이한 실시 예에서는, 적어도 하나의 프로파일 몸체를 포함하는 캐리어가 영구 자석들에 의해서 발생 된 자성의 역류를 가이드 하기 위한 요크(yoke)로서 형성되었다. 각각의 프로파일 몸체의 횡단면 프로파일은 개별 프로파일 몸체의 종축을 따라서 일정하고, 상기 적어도 하나의 프로파일 몸체에는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하기 위한 적어도 하나의 중공 프로파일이 제공되어 있다. 상기 자성 역류를 가이드 하는 부재는 영구 자석들을 배치하기 위한 대안으로서 할바흐-배열로 제공된다. 적어도 상기 요크를 위한 재료로서는 자기 전도성이 높은 재료들이 제공된다.

본 발명에 따른 자화 장치를 형성하고 개선할 수 있는 다양한 가능성이 개별적으로 존재한다. 이 목적을 위하여 특허 청구항 1에 종속된 특허 청구항들 그리고 바람직한 실시 예들에 대한 설명 및 도면들이 참조 된다.

도 1은 수용 관을 구비한 본 발명에 따른 자화 장치의 제1 실시 예를 도시한 분해도이며,
도 2는 다수의 회전 가능한 수용 관을 구비한 본 발명에 따른 자화 장치의 제2 실시 예이고,
도 3은 다수의 압출 성형 프로파일 몸체로 이루어진 캐리어를 구비한 본 발명에 따른 자화 장치의 제3 실시 예의 분해도이며, 그리고
도 4는 다수의 압출 성형 프로파일 몸체로 이루어진 캐리어를 구비한 본 발명에 따른 자화 장치의 제4 실시 예의 분해도이다.

도 1은 본 발명에 따른 자화 장치(1)의 주요 소자들을 보여주고 있다; 상기 주요 소자들은 비자성 재료로 이루어진 캐리어(3) 및 다수의 영구 자석(2)이다. 상기 캐리어(3)의 주요 소자들은 중공 프로파일(4)로서 형성된 다수의 수용 관(5), 측정 관을 위한 관통부(7) 및 수용 관(5)을 위한 수용부(8)를 갖춘 두 개의 원판 링(6) 그리고 마찬가지로 측정 관을 위한 관통부(7)를 갖춘 두 개의 단부 원판 링(9)이다. 영구 자석(2)도 보여줄 수 있기 위하여, 도 1에서는 모든 수용 관(5)을 볼 수는 없다.

각각의 수용 관(5) 안에는 길이가 동일한 여덟 개의 영구 자석(2)이 삽입되어 있으며, 이 경우에는 상기 영구 자석(2)의 횡단면 윤곽이 직사각형이고 상기 중공 프로파일(4)과 형상 결합 방식으로 결합 됨으로써, 결과적으로 상기 영구 자석(2)은 하나의 중공 프로파일(4) 안에서 단지 상기 중공 프로파일(4)의 종축을 따라서만 이동할 수는 있으나, 상기 중공 프로파일(4)의 종축을 중심으로 회전할 수는 없다. 영구 자석(2)이 다양한 크기의 횡단면을 갖는 그룹으로 분할될 수 있음으로써, 상기 영구 자석(2)은 상이한 자기장 강도를 갖게 된다.

단부 원판 링(9)과 나사 결합 된 원판 링(6) 안에 제공된 상기 수용부(8)가 영구 자석(2)이 장착된 수용 관(5)을 측정 관 둘레에 배치함으로써, 결과적으로 상기 영구 자석(2)은 할바흐-배열 상태를 형성하게 된다. 상기 수용 관(5)은 실제로 두 개의 링 안에서 측정 관 둘레에 배열되어 있고, 도면에 도시되어 있지 않은 긴 나사들에 의해서 고정되며, 상기 나사들은 두 개의 단부 원판 링(9)을 상호 연결하고, 상기 두 개의 단부 원판 링(9)을 서로를 향해 끌어당긴다. 선행 기술에 공지된 캐리어는 영구 자석(2)의 동일한 배열 상태를 위해서 열여섯 개의 원판 링(6) 그리고 영구 자석(2)으로 구성된 각각 여덟 개의 링을 위한 두 개의 원판 링(6)을 필요로 한다. 경비 축소는 아주 명백하다.

도 2에 도시된 본 발명에 따른 자화 장치(1)의 실시 예는 실제로 다수의 수용 관(5)이 자신의 종축을 중심으로 회전할 수 있는 가능성 면에서 도 1에 도시된 실시 예와 상이하다. 개별 영구 자석(2)의 자기장 강도 및 자기장 방향이 상기 영구 자석(2)의 제조 프로세스로 인해 불가피하게 변동되기 때문에, 심지어 영구 자석(2)이 캐리어(3)에 의해 최적의 상태로 배열되더라도 측정 관 안에서 결과적으로 발생하는 자기장은 불균일하게 된다. 개별 수용 관(5)이 회전함으로써 상기와 같은 불균일성이 줄어들 수 있다.

자신의 종축에 대하여 수직으로 회전할 수 있는 상기 수용 관(5)의 외부 횡단면 윤곽은 원형이며, 그리고 원판 링(6) 안에 있는 관련 수용부(8)도 그에 상응하게 원형이고, 상기 수용 관(5)에 대하여 형상 결합 방식으로 결합 된다. 회전 및 고정을 위하여 각각의 회전 가능한 수용 관(5)에는 회전 장치(10)가 설치되어 있다. 각각의 회전 장치(10)에는 개별 수용 관(5)을 회전시키기 위한 서로 마주 놓인 두 개의 핀 그리고 개별 수용 관(5)을 고정시키기 위한 서로 마주 놓인 두 개의 나사가 속한다. 그에 상응하게 도 2의 전방 단부 원판 링(9) 안에서 상기 회전 가능한 개별 수용 관(5)의 종축 둘레에는 네 개의 동심 장공(long hole)이 제공되어 있다.

도 3은 실제로 알루미늄 합금으로부터 제조된 다수의 압출 성형 프로파일 몸체(11)로 구성된 캐리어(3)를 구비한 본 발명에 따른 자화 장치(1)를 보여주고 있다. 모든 압출 성형 프로파일 몸체(11)는 동일한 길이를 갖고, 각각의 압출 성형 프로파일 몸체(11)는 다수의 중공 프로파일(4)을 구비한다. 상응하는 중공 프로파일(4)의 종축에 대하여 수직인 개별 중공 프로파일(4)의 내부 횡단면 윤곽은 직사각형으로 형성되었으며, 이 경우에는 상기 압출 성형 프로파일 몸체(11)의 모든 횡단면 윤곽이 폐쇄된 것은 아니다. 폐쇄되지 않은 윤곽들은 조립된 상태에서 다른 압출 성형 프로파일 몸체(11)에 의해 폐쇄된다.

영구 자석(2)이 모두 동일한 길이를 가짐으로써, 결과적으로 각각의 중공 프로파일(4) 안에는 동일한 개수의 영구 자석(2)이 삽입되어 있으며, 그리고 상기 영구 자석들이 다양한 크기의 직사각형 횡단면을 갖는 그룹으로 자신의 종축에 대하여 수직으로 분할됨으로써, 상기 영구 자석(2)은 상이한 자기장 강도를 갖게 된다. 하나의 중공 프로파일(4) 안에 삽입된 영구 자석(2)은 상응하는 중공 프로파일(4)의 종축을 중심으로 회전할 수 없으며, 이 경우 중공 프로파일(4)의 종축에 대하여 수직인 상기 중공 프로파일(4)의 내부 횡단면 윤곽은 상기 중공 프로파일(4) 안으로 삽입된 영구 자석(2)의 외부 횡단면 윤곽과 같지 않다.

실린더 모양의 압출 성형 프로파일 몸체(11) 안에는 상기 실린더 모양 압출 성형 프로파일 몸체(11)의 종축을 따라서 동심으로 측정 관을 위한 관통부(7)가 제공되어 있으며, 그리고 나머지 네 개의 압출 성형 프로파일 몸체(11)가 재차 상기 실린더 모양 압출 성형 프로파일 몸체(11) 둘레에 배치됨으로써, 결과적으로 상기 중공 프로파일(4)의 종축들은 서로 평행하게 그리고 상기 원통형 압출 성형 프로파일 몸체(11)의 종축에 대하여 평행하게 정렬되어 있다. 영구 자석(2)은 이 영구 자석들이 할바흐-배열을 형성하도록 캐리어(3) 안에 배치되어 있다.

각각 두 개의 압출 성형 프로파일 몸체(11) 중에서 제1 압출 성형 프로파일 몸체(11)는 포지티브한 연결 프로파일(12a)을 갖고, 제2 압출 성형 프로파일 몸체(11)는 네거티브한 연결 프로파일(12b)을 갖는다. 상기 포지티브한 연결 프로파일(12a)의 종축에 대하여 수직인 외부 횡단면 윤곽 및 상기 네거티브한 연결 프로파일(12b)의 종축에 대하여 수직인 내부 횡단면 윤곽은 형상 결합 방식으로 결합 되며, 그리고 결합 된 상태에서는 상기 포지티브한 연결 프로파일(12a)의 종축을 따라서 단지 두 개 압출 성형 프로파일 몸체(11)의 상호 이동 동작만이 가능하도록 형성되었다.

영구 자석(2)이 상기 실린더 모양의 압출 성형 프로파일 몸체(11)의 종축을 따라서 중공 프로파일(4) 안으로 이동하는 동작 그리고 압출 성형 프로파일 몸체(11)가 상기 실린더 모양의 압출 성형 프로파일 몸체(11)의 종축을 따라서 서로를 향해 이동하는 동작은 - 도면에 도시되어 있지 않은 - 두 개의 단부 원판 링(9)에 의해서 저지된다. 상기 두 개의 개별 단부 원판 링(9) 안에는 측정 관을 위한 관통부 그리고 나사들을 관통시키기 위한 보어(bore)가 제공되어 있다. 그에 상응하게 상기 압출 성형 프로파일 몸체(11)의 정면에는 상기 단부 원판 링(9)과 나사 결합시키기 위한 나선 섹션(threaded section)이 제공되어 있다.

도 4는 실제로 플라스틱으로부터 사출 성형(injection molding) 방식으로 제조된 다수의 압출 성형 프로파일 몸체(11)로 구성된 캐리어(3)를 구비한 본 발명에 따른 추가 자화 장치(1)를 보여주고 있다. 상기 자화 장치(1)는 실제로 하나의 부분으로 구성된 실린더 모양의 압출 성형 프로파일 몸체(11)가 다수 개의 부분으로 구성된 압출 성형 프로파일 몸체(11)로 대체되었다는 점에서 도 3에 도시된 자화 장치(1)와 상이하다.

도 3 및 도 4에 도시된 자화 장치(1)에서는 도 1 및 도 2에 도시된 본 발명에 따른 자화 장치(1)에 비해 제조 경비 및 그와 더불어 비용적인 소비가 훨씬 더 줄었다.

앞에서는 사용될 재료로서 한 편으로는 플라스틱이 그리고 다른 한 편으로는 세라믹이 언급되었다. 그 대신에 세라믹 또는 알루미늄도 사용될 수 있다.

Claims

유량을 측정하는 코어-자성 장치의 측정 관을 관류하는 다상의 유체를 유입시키기 위한 자화 장치로서,
상기 자화 장치는 적어도 하나의 평면에서 균일한 자기장, 자기장을 발생하기 위한 다수의 영구 자석 및 캐리어를 구비하며, 이때 상기 캐리어가 적어도 하나의 자석 수용부를 구비하고, 상기 각각의 자석 수용부는 적어도 하나의 영구 자석을 수용하며, 상기 자석 수용부 및 영구 자석의 형상은 상기 영구 자석들이 자석 수용부 내에서 단 한 가지 방향으로만 이동하도록 허용하고, 상기 자석 수용부에 의해 수용된 영구 자석들이 상기 자석 수용부에 의하여 자기장을 기준으로 배치된 유량을 측정하는 코어-자성 장치의 측정 관을 관류하는 다상의 유체를 유입시키기 위한 자화 장치에 있어서,
상기 자석 수용부(4)가 중공 프로파일로서 형성된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제1항에 있어서,
상기 영구 자석(2)이 중공 프로파일(4) 안으로 이동할 때에 상기 중공 프로파일(4)의 피복에 의해서 마찰 현상이 줄어든 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 영구 자석(2)이 중공 프로파일(4) 안에서 처음에는 유동성 물질에 의하여 그리고 그 다음에는 경화 작용을 하는 물질에 의하여 고정된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(3)가 다수의 수용 관(5)을 구비하며, 상기 각각의 수용 관(5) 내부에는 적어도 하나의 영구 자석(2)을 수용하기 위한 중공 프로파일(4)이 형성된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제4항에 있어서,
상기 캐리어(3)가 상기 수용 관(5)을 위한 고정 장치로서 적어도 하나의 원판(6)을 구비하며, 상기 각각의 원판(6) 안에는 바람직하게 측정 관을 위한 관통부(7)가 제공된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 수용 관의 종축들은 상기 측정 관의 종축에 대하여 평행하게 정렬된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 수용 관(5)이 부분적으로는 자기장에 영향을 미치는 재료, 특히 자기 전도성이 우수한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제4항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 수용 관(5)이 자기장에 영향을 미치기 위하여 캐리어(3) 안에 자신의 종축을 중심으로 회전할 수 있도록 배치되어 있으며, 또한 비틀리지 않도록 고정된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(3)가 적어도 하나의 프로파일 몸체(11)를 포함하며, 상기 각각의 프로파일 몸체(11)의 횡단면 프로파일은 개별 프로파일 몸체의 종축을 따라서 일정하고, 상기 적어도 하나의 프로파일 몸체(11) 안에는 적어도 하나의 영구 자석(2)을 수용하기 위한 적어도 하나의 중공 프로파일(4)이 형성된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제9항에 있어서,
상기 프로파일 몸체(11)가 압출 성형 프로파일 몸체인 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서,
상기 프로파일 몸체의 종축들이 상기 측정 관 종축에 대하여 평행하게 정렬된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 중공 프로파일(4)은 어댑터 관이 상기 중공 프로파일(4) 안에 회전 가능하게 배치되어 비틀리지 않게 고정될 수 있도록 그리고 상기 어댑터 관 안에 적어도 하나의 영구 자석(2)을 수용하기 위한 중공 프로파일(4)이 형성되도록 형성된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(3)가 두 개 이상의 프로파일 몸체(11)를 포함하고, 각각 두 개의 프로파일 몸체(11)는 포지티브하게 형성된 적어도 하나의 연결 프로파일(12a)에 의해서는 제1 프로파일 몸체에 해체 가능하게 연결되어 있고, 네거티브하게 형성된 적어도 하나의 연결 프로파일(12b)에 의해서는 제2 프로파일 몸체에 연결되어 있으며, 그리고 상기 포지티브한 그리고 네거티브한 연결 프로파일(12)은 연결된 상태에서 상기 포지티브한 그리고 네거티브한 연결 프로파일(12)이 단지 하나의 축을 따라서만 상호 병진 운동을 할 수 있도록 형성된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제9항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(3)가 영구 자석(2)에 의해서 발생 된 자성의 역류를 가이드 하기 위한 요크로서 형성된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 영구 자석(2)이 상기 캐리어(3)에 의해 할바흐-배열로서 배치된 것을 특징으로 하는 자화 장치.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(3)가 알루미늄 합금 및/또는 세라믹 및/또는 유리 섬유 복합 재료 및/또는 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자화 장치.