本發(fā)明涉及一種磁感應(yīng)流量測量裝置。

背景技術(shù)：

根據(jù)各種標(biāo)準(zhǔn)將流量測量裝置區(qū)分開來。最廣泛使用的區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)是基于測量原理的標(biāo)準(zhǔn)。相對應(yīng)地，例如科里奧利流量測量裝置、超聲流量測量裝置、熱流量測量裝置、渦流流量測量裝置、磁感應(yīng)流量測量裝置、saw(表面聲波)流量測量裝置、v錐流量測量裝置和懸浮體流量測量裝置是公知的。從申請人或其他人處可得到相對應(yīng)的流量測量裝置。在當(dāng)前的情況下，值得關(guān)注的尤其是一種磁感應(yīng)流量測量裝置。

一種進(jìn)一步的區(qū)分特征涉及該流量測量裝置是否具有測量管，或該流量測量裝置是否能夠放置在或構(gòu)建在常規(guī)管線或過程管道上，而不需要中斷在用于安裝流量測量裝置的管線內(nèi)的介質(zhì)的流動。這類的通常的超聲測量裝置是所謂的夾鉗式(clamp-on)超聲流量測量裝置。具有測量管的流量測量裝置被稱為管道內(nèi)式(inline)流量測量裝置。

長期以來，管道內(nèi)式流量測量裝置已經(jīng)是公知的，其由具有減小的橫截面的測量管構(gòu)建。例如在us4,899,592中示出相對應(yīng)的測量管。

主要的是，具有減小的橫截面測量管的概念利用了包含金屬管和內(nèi)置塑料襯墊的測量管。為了均勻的襯墊厚度，必須在兩側(cè)上要么特別地鑄造襯墊，要么將襯墊插入到已經(jīng)預(yù)成型的測量管中，并且然后在中心焊接。這個導(dǎo)致較高的制造成本，以及在給定的情況下的測量偏差。

此外公知的是例如聚乙烯或聚酰胺的塑料管，其能夠在磁感應(yīng)流量測量裝置中被使用為測量管。但是，從根本上來說，由于塑料管隨著介質(zhì)壓力的變化而膨脹或收縮，塑料管的應(yīng)用是有限的。測量管的直徑的變化導(dǎo)致測量誤差。在具有減小的橫截面的測量管的情況下，加寬趨勢在減小的橫截面區(qū)域中將會甚至更大。

us8,286,503提供了加強(qiáng)肋用于解決這個問題，該加強(qiáng)肋能夠使測量管橫截面穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

從現(xiàn)有技術(shù)的已知狀態(tài)出發(fā)，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種磁感應(yīng)流量測量裝置，其具有帶有減小的橫截面的測量管，該磁感應(yīng)流量測量裝置對制造來說是簡單的和成本效果更合算的，并且該磁感應(yīng)流量測量裝置在壓力波動的存在下發(fā)生較小測量誤差。

本發(fā)明通過如權(quán)利要求1中限定的磁感應(yīng)流量測量裝置實現(xiàn)這個目標(biāo)。

該磁感應(yīng)流量測量裝置包括測量管，其上布置或固定有磁系統(tǒng)和多個測量電極。通常，測量電極位于測量管的徑向相對側(cè)上，利用測量電極感測感應(yīng)電壓。然而，還存在公知的其它構(gòu)造變體。尤其是，額外的測量電極能夠被外圍分布地布置在測量管上，或在不完全充滿的測量管的情況下被布置在測量管的下部區(qū)域中。還能夠成對地一個接一個布置多個測量電極。在磁感應(yīng)流量測量裝置的發(fā)展歷史過程中，已公開大量的其它布置。

磁體在最常見的構(gòu)造中包括兩個徑向相對放置的場線圈，它們的連接軸線被布置為與測量管軸線垂直并與測量電極軸線垂直。

本發(fā)明的磁感應(yīng)流量測量裝置包括其上布置和/或固定磁系統(tǒng)和至少兩個或更多個測量電極的測量管。測量電極最經(jīng)常被實施為觸針形并且直接或間接與測量管壁連接。然而還公知的是在測量管內(nèi)鑄造的金屬部分，其用作測量電極或者還用作環(huán)形電極。

測量管包括具有第一橫截面的入口和出口區(qū)域。在這些區(qū)域中，還進(jìn)行測量管到過程管道的連接。該入口和出口區(qū)域在大部分情況下具有圓形橫截面。然而，在極少數(shù)情況下還存在例如矩形和三角形的多邊形的過程管道，相對應(yīng)地實施出口和入口區(qū)域。

本發(fā)明的測量管包括在入口和出口區(qū)域之間的具有第二橫截面的中間段。這個中間段用作用于流動調(diào)節(jié)能夠使在實際流量測量裝置之前的直接入口的路徑減小成為可能。

測量電極被布置在測量管的中間段。根據(jù)本發(fā)明的所述中間段至少在測量電極區(qū)域中被管保持器圍繞，該管保持器防止第二橫截面的橫截面變形。

管保持器在中間段完全圍繞和夾持測量管，優(yōu)選地遍布在整個外圍上。在這種情況下，然而，所述管保持器不必須在被測量為平行于測量管的縱軸線的中間段的整個長度上延伸。因為管保持器主要用作防止測量電極間隔的變化，所以管保持器應(yīng)當(dāng)至少被布置在測量電極的區(qū)域中并且在該區(qū)域中支撐測量管。這個前述的區(qū)域從測量電極開始優(yōu)選地不大于2cm，優(yōu)選地小于1cm。

以這個方式，安全地防止了由于在測量電極的連接軸線區(qū)域中的介質(zhì)壓力導(dǎo)致的測量管的壓力相關(guān)加寬，并且確保測量電極的恒定間隔。

本發(fā)明的有利的實施例是從屬權(quán)利要求的主題。

有利的是在將磁系統(tǒng)布置在和/或固定在管保持器處或管保持器上時。于是，可以實現(xiàn)緊密構(gòu)造。就管保持器是磁導(dǎo)金屬而言，因為管保持器能夠承擔(dān)極靴(poleshoe)的功能，所以能夠省略極靴。

有利的是在中間段具有至少兩個相對放置的平面表面時，該平而表面充當(dāng)用于磁系統(tǒng)的承載表面。這個保證了磁系統(tǒng)的簡單安裝。

所述橫截面形狀應(yīng)當(dāng)保證遍及大范圍的介質(zhì)的壓力。因此，在實施例中，管保持器能夠是彼此連接的至少兩個平面板。這些能夠尤其地是金屬的。

板至少在某些區(qū)域中能夠延伸超出平面表面。例如螺栓的固定設(shè)備能夠位于這些突出的位置處。

當(dāng)平面表面通過螺栓的方式彼此連接時，導(dǎo)致尤其是高強(qiáng)度的管保持器。

理想地，該管保持器完全包圍該中間段。

尤其有利地是在測量管是塑料測量管時。一方面，在中間段中的橫截面窄化的幾何構(gòu)造已經(jīng)能夠在管的成型中完成，另一方面，這個是管保持器尤其是有利的地方，因為完全塑料的管處于變化壓力相關(guān)的橫截面的危險中。用于測量管的塑料的示例優(yōu)選地包括聚乙烯、聚酰胺、聚丙烯和/或聚氯乙烯。

尤其有利地是在板中的每個具有至少與測量管壁厚度相對應(yīng)的厚度時。

有利地，這些平面板因此專門地僅被布置在磁系統(tǒng)和測量管之間。然后，能夠省略例如場引導(dǎo)片金屬件。

中間段尤其能夠有利地具有最小直徑dmin和最大橫截面dmax，其中dmin比dmax小至少20％，優(yōu)選地比dmax小至少50％。

附圖說明

現(xiàn)本發(fā)明將會基于圖示實施例的示例的所附附圖更詳細(xì)地進(jìn)行解釋。附圖中的圖如下：

圖1示出磁感應(yīng)流量測量裝置的測量管的立體圖；

圖2示出磁感應(yīng)流量測量裝置的測量管的端視圖；

圖3示出沿測量管縱軸線獲得的橫向截面視圖；

圖4示出本發(fā)明的磁感應(yīng)流量測量裝置的示意截面視圖；以及

圖5示出本發(fā)明的流量測量裝置的示意細(xì)節(jié)視圖。

具體實施方式

磁感應(yīng)流量測量裝置的構(gòu)造和測量原理是基本上公知的。根據(jù)法拉第感應(yīng)定律，導(dǎo)體在磁場中移動，在該導(dǎo)體中感應(yīng)電壓。在磁感應(yīng)測量原理的情況下，流動的測量材料與移動的導(dǎo)體相對應(yīng)。由磁系統(tǒng)產(chǎn)生恒定強(qiáng)度的磁場。這優(yōu)選地能夠是兩個場線圈，這兩個場線圈沿著測量管的測量管軸線a以相等的位置在測量管上彼此徑向相對地布置。兩個或更多個測量電極在此垂直地位于測量管的管內(nèi)壁上，這些兩個或更多個測量電極感測在測量物質(zhì)正在流動時產(chǎn)生的電壓。感應(yīng)電壓與流動速度成比例并且因此與體積流量成比例。由變化極性的時鐘控制的直流電產(chǎn)生場線圈的磁場。這保證了穩(wěn)定的零點并且使測量對多相材料、流體的不均勻性或低電導(dǎo)率的影響不敏感。公知的是具有帶有超過兩個場線圈和其它幾何布置的線圈布置的磁感應(yīng)流量測量裝置。申請人多年來已經(jīng)例如以“promag”商標(biāo)制造了不同尺寸和實施形式的磁感應(yīng)流量測量裝置。

上述流量測量裝置表示最常見設(shè)計中的一種。然而，還公知的是具有超過兩個場線圈和超過兩個測量電極的磁感應(yīng)流量測量裝置。

圖4示出具有塑料管2的磁感應(yīng)流量測量裝置1，該塑料管2具有測量管軸線a。塑料管能夠由通常用于管狀構(gòu)造的材料實施。尤其是基于聚乙烯或聚酰胺的塑料形成示例。

支撐管3在其末端包括法蘭6，在每種情況下，法蘭6具有至少一個連接表面。這個連接表面用作用于到過程管道的過程管線的連接，其在圖1中未示出。

此外，磁感應(yīng)流量測量裝置包括測量管2，其在圖1-3中更詳細(xì)地示出。

測量管2在它的入口區(qū)域11和出口區(qū)域12中優(yōu)選地具有圓形橫截面。這個橫截面隨測量管2的長度變化。

在這種情況下，管包括中間段10，其中最小管直徑比入口區(qū)域11或出口區(qū)域12中的管直徑小至少20％，優(yōu)選地小50％。最大管直徑比最小管直徑大至少20％，優(yōu)選地大50％。

介質(zhì)在測量管上施加一定壓力。因此在中間段10中，在窄化區(qū)域中介質(zhì)的這個壓力尤其是增強(qiáng)的。正是在塑料測量管的情況下，橫截面加寬在介質(zhì)壓力為3bar或更高處通常已經(jīng)是可觀察的。這個是基本的問題，因為測量電極3的間隔在橫截面加寬的情況下是變化的，由此有缺陷的測量發(fā)生。橫截面窄化補(bǔ)充地擴(kuò)大了這個問題。為了抵抗中間區(qū)域橫截面的壓力相關(guān)的橫截面加寬，測量管包括管保持器，其在具體的例子中是板-螺栓構(gòu)造。然而，根據(jù)管形狀，其它的結(jié)構(gòu)的選項也是可能的。

在圖1-4中僅僅示意性地示出橫截面窄化。橫截面窄化還能夠例如涉及矩形橫截面。

能夠通過變形發(fā)生測量管相對應(yīng)的制造，諸如以下解釋的：

首先，將插塞沿著測量管軸線插入到恒定的、圓形橫截面的塑料管中。該插塞具有測量管的腔在變形的中間段應(yīng)該具有的外輪廓。插塞能夠由例如兩個半部形成，該兩個半部在中間合在一起。

然后，將管按壓到插塞上。這個優(yōu)選地例如在100℃以上的溫度下趁熱完成。

優(yōu)選地在變形步驟中形成平面表面13和14。在這種情況下，兩個平面的表面法線優(yōu)選地一致或者彼此平行延伸。

至少在平面表面13和14區(qū)域內(nèi)的塑料管的壁上布置加強(qiáng)層。

這個加強(qiáng)層優(yōu)選地僅實施在其中平面表面延伸的區(qū)域中。

在圖1-3中，加強(qiáng)層能夠包括兩個彼此平行的平面板7。這些平面板7優(yōu)選地由硬金屬，尤其是鋼來實施。它們替選地還能夠是層壓的多件金屬片(例如，鋼片)。

位于在圖1-3中的平面板抵靠塑料管2的平面表面13和14，并且通過螺栓5彼此連接。

螺栓5和平面板7通過例如摩擦互鎖的力互鎖與塑料管的壁連接。它們能夠例如直接抵靠塑料管。然而，還能夠存在在塑料管2和板7中間布置的其它的中間板層。

替代板7和螺栓5，一條金屬帶或多條金屬帶還能夠被用于使區(qū)域10穩(wěn)定。

在這種情況下，加強(qiáng)層優(yōu)選地專門地被布置在其中延伸平面表面13和14的區(qū)域10中。

上述測量管2然后能夠被應(yīng)用在磁感應(yīng)測量裝置中。這個在圖4中示出。

將磁系統(tǒng)布置在每個加強(qiáng)層7上。在圖4中，這個磁系統(tǒng)包括彼此徑向相對地位于在平面板7上的兩個磁化線圈。磁系統(tǒng)產(chǎn)生磁場。

相對于磁系統(tǒng)偏移90°布置兩個測量電極3，這兩個測量電極3徑向彼此相對地位于在測量管上。

在來自測量介質(zhì)8的增強(qiáng)的壓力情況下，由于具有塑料管的加強(qiáng)層的力互鎖連接，所以這里沒有發(fā)生測量電極的間隔和磁化線圈的間隔的加寬，或僅發(fā)生大大減輕的測量電極的間隔和磁化線圈的間隔的加寬。

采用這種方式，能夠在多種情況下應(yīng)用，以其中實現(xiàn)減小的橫截面的塑料管代替具有襯墊的金屬管。此外，相對應(yīng)的測量管完成關(guān)于測量原理所需要的擴(kuò)散密度、機(jī)械強(qiáng)度和電絕緣的要求，使得與其它用于磁感應(yīng)流量測量裝置的常規(guī)測量管比較，所制造的測量管不具有缺點。

圖5示出具有設(shè)置在管保持器15上的場線圈4和布置在場線圈上、用于引導(dǎo)場反向的金屬片16的磁感應(yīng)流量測量裝置的更詳細(xì)的構(gòu)造。為了便簡化圖示，在圖5中未示出測量電極。

參考標(biāo)記

1磁感應(yīng)流量測量裝置

2測量管

3測量電極

4場線圈

5螺栓

6法蘭

7板

8測量介質(zhì)

9連接位置

10中間段

11入口區(qū)域

12出口區(qū)域

13平面區(qū)域

14平面區(qū)域

15管保持器

16用于引導(dǎo)磁場反向的金屬片