磁感應流量測量裝置殼體的製作方法

2023-10-19 17:27:27

本發明涉及一種用於利用磁感應測量原理測量經過測量管的流體的流量的設備。

背景技術：

磁感應流量測量裝置廣泛應用在針對例如電導率為5μS/cm的流體的過程和自動化技術中。例如由本申請人出售以PROMAG為商標的以最多樣形式的實施例針對不同應用領域的相應流量測量裝置。

該測量原理基於法拉第磁感應定律且在各種各樣的出版物中描述。藉助於固定在測量管分段上的磁體系統，產生垂直於導電流體流動方向的恆定強度的磁場。因此，存在於流動流體中的離子以相反的方向偏離。產生自該電荷分離的電壓藉助於固定在所述測量管分段處或其內的至少兩個測量電極加以感測。所感測到的電壓與流體的流動速度成比例並因此與體積流量成比例。

相應地，與本發明的方案一起應用的磁感應流量測量裝置至少包括如下的組件：測量管，磁體系統和至少兩個測量電極。此外，至少需要一個電子單元用於信號記錄、評估和/或供電，以及用於支撐的殼體，該殼體限制和保護所述帶有測量電極的測量管分段以及所述設備的至少一個附加組件免受環境影響，附加部件固定在測量管背離流體的一側上。該附加的組件既包括磁體系統還包括用於信號傳導的且位於最臨近測量管的位置的任意電纜。

如果所述電子單元位於最臨近測量管分段的位置-這可稱為緊湊構造-所述電子單元可以與帶有測量電極和磁體系統的測量管分段一起容納在相同的殼體中。否則，採用分離的殼體。本發明涉及兩種配置。

用於流量測量裝置的殼體理想地應該是低成本和易於製造的。此外，當靈敏的接觸位置和電纜連接可以固定在殼體內部的位置是有利的，因為這些在面對重複的振動時很容易損壞。滿足這些要求的公知的解決方案為其中殼體通過在灌注混合物中直接的嵌入製造而成。這樣的示例在公開EP1522828A1中描述。

然而，所有裝置組件在灌注混合物中直接的嵌入也會使多種相關方法存在潛在的問題。一方面，多數灌注方法包含高壓和/或高溫。這些對相應裝置組件提出了高要求。例如由於高溫，塑料部分可能被融化和焊接位置可能被氧化。高壓轉而可能具有這樣的結果，即個別的組件從它們預期的位置被拉開。另外，灌注混合物的成分必須選擇保證每個裝置組件被充分潤溼。

在磁感應流量測量裝置的背景下，所關注的例如是測量電極和用作信號傳導和/或供電的且通常集成到殼體中的電纜的連接或是測量電極和磁體系統與電子單元的連接。另一個受影響的組件是磁體系統，其通常也同樣地包含多個組件，包括至少兩個勵磁線圈和至少兩個極靴。

灌注混合物中的直接嵌入的另一個缺點是灌注過的裝置組件後來是難以接近的，因為所述灌注混合物圍繞所有的裝置組件且佔據了它們之間所有可接近的空間。在磁感應流量測量裝置的背景下，特別地這也涉及到測量電極，磁體系統，還有固定在最接近測量管分段中的任何附加的組件，例如已經提到的電纜。

在流量測量裝置的其中一個灌注組件失效的情況下這可能是尤其不利的。經常，替換整個流量測量裝置比實施維修更有意義。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是提供作為磁感應流量測量裝置的殼體的、對在灌注混合物中直接嵌入的同等吸引力的替代方式，該替代方式允許接近位於殼體中的流量測量裝置的組件。

這個目的是通過一種用於利用磁感應測量原理測量經過測量管的流體的流量的設備實現的，該設備包括如下的組件：

-磁體系統，用於產生垂直於流體流動方向定向的恆定磁場，

-至少兩個測量電極，與流體耦合的且固定在測量管分段上用於感測感應電壓，

-至少一個電子單元，用於信號記錄、評估和/或供電，

-以及殼體，其限制和保護測量管分段以及固定在其外部的背離流體的一側上的至少一個其它組件免受環境影響，其中所述殼體至少部分地由熱塑性材料製造，其以精確的配合包住所述測量管分段和所述至少一個固定在其上的其它組件。

這個目的進一步地通過如在權利要求8中限定地用於製造這樣的設備方法實現。

根據本發明，所述殼體例如由此包住所述測量管分段，所述測量電極，所述磁體系統，還有用於信號記錄，傳導或供電的必要的其它組件。

由於非常靠近測量管的所述流量測量裝置的組件以精確的配合被殼體包住，因此還保證了電纜足夠的固定。另外，本解決方案是低成本的且易於建立。採用簡易的方式與不同尺寸的多種流量測量裝置的匹配是可能的。

與在灌注混合物中直接嵌入相比，本發明的殼體具有優點，即沒有材料能夠滲透到所述流量測量裝置的所述至少一個其它組件和所述測量管分段之間。熱塑性材料只是以精確的配合包住所述流量測量裝置的組件。在發生故障的情況下這使得容易檢查被包圍的組件，因為所述熱塑性材料可以容易地移除。

有利地，所述設備這樣被實施從而所述殼體收縮到所述測量管分段和所述設備的所述至少一個其它組件之上。這種簡易的應用方式意味著所述殼體符合所述測量管分段和所述至少一個附加的組件的輪廓且因此以儘可能精確配合的方式包住這些。

在所述設備的一個有利的實施例中，殼體包括至少一個饋通(feedthrough)，該饋通帶有針對至少一個連接電纜或所述設備的其它的電子組件的連接，用於將位於殼體中的組件與殼體外部的附加組件進行連接。

在這樣一種情況下，所述饋通有利地如此實施從而它保護所述連接電纜或所述其它的電子組件免受損壞。因此，例如在連接區域中的電纜損壞可以被防止。

在一個特別優選地實施例中，所述殼體由收縮管構成。收縮管是熱塑性管，其在最小加熱下(例如，50℃)強烈地收縮以形成精確的配合的絕緣、隔熱和/或保護性塗層。

收縮管以不同的形式例如由公司Deifuss-Kable(http：//www.deifuss-kable.de)出售，例如由聚烯烴，聚偏二氟乙烯，聚氯乙烯和甚至聚四氟乙烯製成，以及可獲得1mm直到1.1m的直徑和2∶1到10∶1的收縮比。有具有多種變化的壁厚的收縮管，從薄的到厚的，例如通常在1-65mm之間。厚壁的收縮管特別地用於隔熱和保護地裡埋藏的電纜的情況下。當然，它們還能用於其它的領域。

還有，在收縮管作為殼體的情況下，當收縮管是厚壁的時候是有利的，因為測量管包圍的強度和穩定性決定性地取決於包圍的壁厚度。

此外，所述熱塑性殼體製造為一體是有利的。例如這可以通過一種特殊的預製實現。採用一種方式使得殼體可以特別容易地應用到要被包住的組件上。

在優選的實施例中，殼體具有T形。採用這種方式，所述殼體已經具有用於連接電纜或另一個附加電子組件的饋通。當然，其他形式也是可能的。特別地，形式可以具有多於一個的饋通。

T形的收縮管可從Hellermann Tyton公司(www.HellermannTyton.de)定購。如果想使用這樣的組件作為用於流量測量裝置的熱塑性殼體，收縮管的尺寸還有壁厚當然必須合適地匹配。

在特別優選的實施例中，所述熱塑性材料被提供為內部具有粘合層。採用這種方式，改進了所述流量測量裝置的所述殼體材料和相應的組件之間的粘附。Deifuss-Kable公司出售例如內部塗敷有熱融膠的收縮管部件，它的粘合性能在收縮期間變得活躍。

根據至少一個上文所提到的實施例形式的用於磁感應流量測量裝置的殼體的製造優選採用一種方法實現，在該方法的情況下所述熱塑性材料首先在尺寸上匹配且被相應地預製成對應於所述流量測量裝置的所述測量管分段和所述至少一個附加組件的尺寸，所述預製的熱塑性材料然後被推壓到所述測量管分段和所述至少一個其它組件之上，以及隨後被以精確的配合收縮到其上。

附圖說明

現在將基於附圖更詳細地解釋本發明，其附圖如下所示：

圖1為磁感應測量裝置的示意圖；

圖2為具有T形的熱塑性收縮管；以及

圖3為具有熱塑性材料殼體的本發明的磁感應流量測量裝置。

具體實施方式

圖1示出了用於測量經過測量管3的流體2的流量的磁感應流量測量裝置1。固定在測量管分段4上的是所述流量測量裝置1的多種組件。所有的這些組件以及所述測量管分段4被殼體5圍繞。位於殼體5的外部的是用於信號記錄、評估和/或供電的電子單元6。電子單元6經由在殼體5處帶有連接7的連接電纜8電連接。位於殼體5內部的是用於感測電壓磁體系統的測量電極9、9a和磁體系統，磁體系統在此處以示例的方式示出為基於兩個勵磁線圈10、10a。測量電極9、9a的每個垂直於勵磁線圈10、10a延伸。為了簡化附圖，沒有連接電纜或其它的信號處理單元在殼體5內示出。然而可以理解的是這樣的組件同樣地必要。

圖2示出了根據本發明的用於流量測量裝置1中的作為殼體5應用的T形的流動熱塑性材料12。以T形的方式的規定意味著用於連接7的饋通13從一開始就存在。

圖3示出了本發明的磁感應流量測量裝置1的實施例，其包括測量管3，測量管分段4，帶有圖1的至少兩個勵磁線圈10、10a的磁體系統14，連接7，以及直接安裝在連接7上的電子單元6，從而此處的所述流量測量裝置1具有上文所述的緊湊結構。帶有測量電極(圖3中未示出)的測量管分段4、磁體系統14和連接7按照它們預定的輪廓上以精確的配合接觸被熱塑性殼體5包住。殼體5例如可以是收縮管，其被預製為如圖2中所概述的以及然後以最靠近測量管3的方式收縮到流量測量裝置1的組件上。

附圖標記列表

1 根據現有技術的磁感應流量測量裝置

2 流動的流體

3 測量管

4 測量管分段

5 殼體單元或殼體

6 電子單元

7 在殼體處的連接

8 連接電纜

9，9a 測量電極

10，10a 磁體系統的勵磁線圈

11 垂直於流體流動方向的磁場

12 T形的熱塑性材料

13 殼體饋通

14 磁體系統