專利名稱：具有塑料制成的測量管的磁感應(yīng)流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有測量管的磁感應(yīng)流量計(jì)，可以利用連接裝置把其裝配在管線系統(tǒng)中，具有至少兩個測量電極，它們以電絕緣的方式彼此面對地被安裝在測量管的壁內(nèi)，旨在用于檢測測量電壓，一個磁體單元，被同樣地布置在測量管的外側(cè)上，用于產(chǎn)生和要被測量的傳導(dǎo)流介質(zhì)的流動方向基本上呈垂直關(guān)系對準(zhǔn)的磁場。
背景技術(shù)：
磁感應(yīng)流量計(jì)優(yōu)選地被用作具有特別小的電導(dǎo)率的液體、泥槳和膏狀物的流量計(jì)。這種類型的流量計(jì)的特點(diǎn)是測量結(jié)果十分精確，不會由測量在管線系統(tǒng)中引起任何壓力損失。此外，磁感應(yīng)流量計(jì)沒有任何可動元件或者伸入測量管內(nèi)的元件，這些元件特別易于磨損。相關(guān)的流量計(jì)的應(yīng)用范圍主要擴(kuò)展到化學(xué)工業(yè)、制藥工業(yè)和化妝品工業(yè)以及公共水和廢水管理與食品工業(yè)。
法拉第感應(yīng)定律構(gòu)成磁感應(yīng)流量計(jì)的測量方法的物理基礎(chǔ)。這個自然定律指出在磁場中運(yùn)動著的導(dǎo)體內(nèi)感應(yīng)電壓。當(dāng)這個自然定律應(yīng)用于測量技術(shù)時(shí)，導(dǎo)電介質(zhì)通過測量管流動，在測量管中以和流動方向呈垂直關(guān)系產(chǎn)生磁場。借助于一種電極的布置檢測在介質(zhì)中感應(yīng)的電壓。因?yàn)橛眠@種方式獲得的測量電壓和流動著的介質(zhì)的平均流速成正比，由此可以確定介質(zhì)的體積流量?？紤]到流動著的介質(zhì)的密度，便可確定其質(zhì)量流量。
E0869336A2披露了一種普通型的磁感應(yīng)流量計(jì)。其電極的布置和兩個相對的電磁線圈相互作用，電磁線圈在測量管內(nèi)產(chǎn)生和流動方向呈垂直關(guān)系的需要磁場。在這個磁場內(nèi)，通過該磁場而運(yùn)動的流動著的介質(zhì)的每個體積元素和在這個體積元素內(nèi)存在的磁場強(qiáng)度貢獻(xiàn)由測量電極檢測的測量電壓。該測量電壓被輸入到下游估算電子電路的輸入側(cè)。首先利用電子差動放大器進(jìn)行信號放大，差動放大器相對于參考電位進(jìn)行操作，所述參考電位通常相當(dāng)于地電位。根據(jù)測量電壓，估算電子電路產(chǎn)生作為通過測量管流動的介質(zhì)的體積流量的值。測量管借助于在兩側(cè)上的法蘭部分被緊固在管線系統(tǒng)的對應(yīng)的法蘭端，借助于密封環(huán)和圍繞法蘭連接的外周邊分布的多個螺栓進(jìn)行所述緊固。
這種磁感應(yīng)流量計(jì)的測量管通常由金屬制成，以便確保足夠的壓力穩(wěn)定性。之所以如此是因?yàn)槠渲邪惭b有流量計(jì)的管線系統(tǒng)通常處于壓力下，以使介質(zhì)流動。慣用的金屬尤其是鋼、鈦、鉭、鉑-銥或其合金，還有輕金屬例如鋁或其合金。所有這些金屬都是足夠耐腐蝕的，并且尤其對于磁感應(yīng)流量計(jì)的普通應(yīng)用是壓力穩(wěn)定的。為了使通過測量管的管壁延伸的測量電極相對金屬的、在這種程度上導(dǎo)電的測量管電絕緣，測量管是加襯的。在這種情況下的襯由非導(dǎo)電材料制成；所謂的襯套被用于這個目的，其是被拉入金屬測量管內(nèi)的薄壁塑料管。
一個缺點(diǎn)是，用這種方式構(gòu)成的測量管需要高的材料花費(fèi)，如果只是因?yàn)槭职嘿F的類型的材料。此外，把襯套拉入測量管內(nèi)是一種十分復(fù)雜的技術(shù)生產(chǎn)操作。必須保持精確的尺寸允差。
另一方面，公認(rèn)的是，對于許多應(yīng)用，尤其是水和廢水領(lǐng)域，具有相當(dāng)?shù)偷膲毫Ψ€(wěn)定性的測量管便足夠了。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于低壓應(yīng)用的磁感應(yīng)流量計(jì)，其可以被容易地生產(chǎn)，也可以容易地被安裝在管線系統(tǒng)中。
本發(fā)明的目的是根據(jù)按照權(quán)利要求1的前序部分及其特征部分限定的磁感應(yīng)流量計(jì)實(shí)現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求是本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的發(fā)展。
本發(fā)明包括由高密度聚乙烯(HDPE)制造的半成品的管子生產(chǎn)測量管的技術(shù)教導(dǎo)，這種測量管可以不用任何法蘭被安裝到管線系統(tǒng)中。
按照本發(fā)明的解決方案的優(yōu)點(diǎn)是，特別是，由專用材料制造的在商業(yè)上可利用的半成品管子被用于相關(guān)的特定的應(yīng)用。試驗(yàn)已經(jīng)表明，HDPE材料滿足在低壓范圍內(nèi)的所有要求，特別是在水和廢水處理領(lǐng)域。特殊材料由低的密度同時(shí)具有好的韌性來辨別。因而其是十分輕而穩(wěn)定的。此外，HDPE材料具有非常好的耐化學(xué)性能，尤其是在廢水領(lǐng)域，這是一個必須的條件。HDPE材料的大約80℃的相當(dāng)?shù)偷募庸囟纫彩窃诘蛪侯I(lǐng)域內(nèi)可以接受的。此外，由HDPE制造的半成品管子具有光滑的內(nèi)表面，因而實(shí)際上沒有產(chǎn)生磨損的接觸點(diǎn)。這種半成品管子也適合于用作磁感應(yīng)流量計(jì)中的測量管，因?yàn)槠渚哂凶銐虻娜嵝远m應(yīng)于偏移的管連接。其不太可能受由其使用壽命的長度引起的破壞或碎裂的影響。按照本發(fā)明的測量管可以通過把半成品管子切割成一定的長度以簡單的方式被獲得。這是完全不用法蘭把用這種方式獲得的測量管安裝在管線系統(tǒng)中所需的預(yù)處理。
測量管和管線系統(tǒng)的無法蘭連接優(yōu)選地按照以下三個建議進(jìn)行首先，可以通過使用不能釋放的連接方法不用任何法蘭把測量管安裝在管線系統(tǒng)中，其中，在測量管和鄰接的管線系統(tǒng)之間的連接被構(gòu)成一個整體的焊接連接。關(guān)于焊接連接的先決條件是，測量管的材料和鄰接的管線系統(tǒng)的材料是相同的。這意味著，管線系統(tǒng)必須也由HDPE構(gòu)成。選擇焊接連接作為連接方法尤其保證連接位置具有高的強(qiáng)度。
作為一種替代方案，也可以通過使用可釋放的連接方法不用任何法蘭而把測量管安裝到管線系統(tǒng)內(nèi)。一種實(shí)現(xiàn)的方法是借助于使用套筒連接。套筒連接預(yù)先假定測量管和鄰接的管線系統(tǒng)具有相同的外徑，它們可以通過以密封的方式連接套筒而被封閉。連接套筒通常使用可釋放的緊固裝置例如螺栓來閉合。此外，還可以設(shè)想使用可釋放的連接裝置進(jìn)行夾緊連接來把測量管緊固在管線系統(tǒng)中。對此的先決條件是，測量管可在兩側(cè)被插入鄰接的管線系統(tǒng)的端部。接著，把連接位置置于插入?yún)^(qū)域的上方，并通過使用可釋放的連接裝置例如螺栓來閉合。
按照另一種用于改進(jìn)本發(fā)明的方法，對測量管配備整體的金屬屏蔽，或者配備設(shè)置在外表面上的金屬屏蔽，特別是用于擴(kuò)散保護(hù)以防止污染。金屬屏蔽可以呈金屬板或金屬箔的形式。已經(jīng)證明鋁或其合金作為金屬板或金屬箔的材料是尤其合適的。通過利用HDPE材料封裝空的圓柱形的預(yù)先制造的金屬屏蔽，可以用簡單的方式提供被直接集成在金屬管內(nèi)的金屬屏蔽。和利用金屬板相比，利用金屬箔可以使得大大節(jié)省材料，并且與此同時(shí)可以可靠地實(shí)現(xiàn)所需的功能。在測量管的外表面上設(shè)置金屬屏蔽的情況下，由于穩(wěn)定性而應(yīng)當(dāng)優(yōu)先使用金屬板。之所以如此是因?yàn)?，對于外部機(jī)械負(fù)載金屬板比金屬箔具有更好的耐受力。
除去用這種方式形成的擴(kuò)散保護(hù)之外，磁感應(yīng)流量計(jì)的測量管的金屬屏蔽還可以用作電極的電屏蔽。為此所需的是，金屬屏蔽和接地電極電連接，以便屏蔽由磁體單元產(chǎn)生的激勵電壓在測量管中引起的有用電壓。
由此帶來的最主要的優(yōu)點(diǎn)是，利用按照本發(fā)明的測量管，在電方面，可以實(shí)現(xiàn)和金屬測量管的情況下相同的功能，同時(shí)在另一方面可以利用制造簡單的優(yōu)點(diǎn)。此外，具有按照本發(fā)明構(gòu)成的測量管的磁感應(yīng)流量計(jì)還通過其自身具有比較低的重量來辨別。


其它的改進(jìn)本發(fā)明的措施和在下面根據(jù)一個附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的說明一道進(jìn)行詳細(xì)說明。該圖示意地表示通過具有由塑料制成的測量管的磁感應(yīng)流量計(jì)的縱截面圖。
具體實(shí)施例方式
按照該圖，磁感應(yīng)流量計(jì)具有測量管1，其被裝配在管線系統(tǒng)2中。測量管1中流過可流動的流體介質(zhì)3，為了遵守磁感應(yīng)流量測量原理，流體介質(zhì)3至少具有輕微的導(dǎo)電性。在測量管1的外部，還提供有磁體單元4a，4b，它們包括彼此相對設(shè)置的磁體，用于產(chǎn)生以垂直于測量管的軸線的關(guān)系延伸的磁場。磁體單元4a，4b對應(yīng)于兩個測量電極5，它們在測量管1上被彼此相對地布置(在這個截面圖中只能看到一個測量電極)。測量電極5以和磁場的軸線垂直的關(guān)系被對準(zhǔn)，用于測量由于流體介質(zhì)3的流動而感應(yīng)的測量電壓。測量信號被送到下游的電子電路單元6，其作為和另一個信號處理裝置的電接口。
按照本發(fā)明，測量管1由用高密度的聚乙烯(HDPE)制成的并具有基本上呈空心圓柱形的半成品管子制造。為了進(jìn)行電屏蔽和作為擴(kuò)散保護(hù)以防污染，測量管1具有集成的金屬屏蔽7。金屬屏蔽7在每種情況下都包括金屬箔，并通過利用HDPE對其封裝而被集成在測量管1內(nèi)。金屬箔由鋁制成。金屬屏蔽被電連接到圖中未示出的接地電極，以便屏蔽測量管1中的有用電壓使得不受磁體單元4a，4b產(chǎn)生的激勵電壓的影響。
測量管1不用任何法蘭被裝配在周圍的管線系統(tǒng)2中。為了在測量管1和相同直徑的鄰接的管線系統(tǒng)2之間實(shí)現(xiàn)連接，這里使用了套筒連接8，借助于套筒連接8，測量管1可釋放地被安裝在管線系統(tǒng)2中。
權(quán)利要求
1.一種具有測量管(1)的磁感應(yīng)流量計(jì)，通過使用連接裝置可以把其安裝在管線系統(tǒng)(2)中，具有至少兩個測量電極(5)，它們被安裝在測量管(1)的壁中，以電絕緣的方式彼此相對，旨在用于檢測測量電壓，磁體單元(4a，4b)，它們被同樣地布置在測量管(1)的外側(cè)，產(chǎn)生和要測量的導(dǎo)電流體介質(zhì)(3)的流動方向基本上垂直對準(zhǔn)的磁場，其中測量管(1)由用高密度聚乙烯(HDPE)制成的半成品管子制造，其可以不用任何法蘭被安裝在管線系統(tǒng)(2)中。
2.如權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中通過使用不可釋放的連接裝置而不用任何法蘭把測量管(1)安裝在管線系統(tǒng)(2)中，其中在測量管(1)和鄰接的管線系統(tǒng)(2)之間的連接被配置作為一個整體的焊接連接。
3.如權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中通過使用可釋放的連接裝置而不用任何法蘭把測量管(1)安裝在管線系統(tǒng)(2)中，其中在測量管(1)和鄰接的相同外徑的管線系統(tǒng)(2)之間的連接采用套筒連接(8)的形式。
4.如權(quán)利要求1所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中通過使用可釋放的連接裝置而不用任何法蘭把測量管(1)安裝在管線系統(tǒng)(2)中，其中在測量管(1)和鄰接的管線系統(tǒng)(2)之間的連接在相互插入之后采用夾緊連接的形式。
5.如前面權(quán)利要求之一所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中測量管(1)配備有集成的金屬屏蔽(7)，或者被設(shè)置在外表面上的金屬屏蔽(7)，作為擴(kuò)散保護(hù)以防來自外部的污染。
6.如權(quán)利要求5所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中金屬屏蔽(7)采取金屬板或金屬箔的形式。
7.如權(quán)利要求6所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中金屬板或金屬箔由鋁或其合金制成。
8.如權(quán)利要求5-7之一所述的磁感應(yīng)流量計(jì)，其中金屬屏蔽和接地電極電氣相連，以屏蔽在測量管(1)中的有用電壓不受由磁體單元(4a，4b)產(chǎn)生的激勵電壓的影響。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種具有測量管的磁感應(yīng)流量計(jì)，通過使用連接裝置可以把其安裝在管線系統(tǒng)中，具有至少兩個測量電極，它們被安裝在測量管的壁中，以電絕緣的方式彼此相對，旨在用于檢測測量電壓，磁體單元，它們被同樣地布置在測量管的外側(cè)，產(chǎn)生和要測量的導(dǎo)電流體介質(zhì)的流動方向基本上垂直對準(zhǔn)的磁場。為了提供容易制造和容易安裝在管線系統(tǒng)中的用于低壓應(yīng)用的磁感應(yīng)流量計(jì)，按照本發(fā)明提出了測量管(1)由用高密度聚乙烯(HDPE)制成的半成品管子制造，其可以不用任何法蘭被安裝在管線系統(tǒng)(2)中。
文檔編號G01F1/56GK1782675SQ20051012704
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者迪特爾·基齊, 凱瑟琳·扎杰克, 伯恩德·施奈德, 拉爾弗·貝克爾 申請人:Abb專利有限公司