电磁感应的流量测量仪和用于其制造的方法
【专利摘要】本发明涉及一种电磁感应的流量测量仪和用于其制造的方法，该流量测量仪带有测量管、用于产生垂直于测量管的纵轴线伸延的磁场的磁场产生装置和两个测量电极，其中，测量管具有金属的基体并且基体全面地设有热塑性的覆盖层，并且其中，两个测量电极的虚拟连接线与垂直于测量管的纵轴线贯穿测量管的磁场的方向垂直地伸延。在根据本发明的电磁感应的流量测量仪中，测量管的穿过部位、即测量电极在其处穿过测量管的部位以简单的方式由此液体密封地来实现，即在穿过部位处在测量管的热塑性的覆盖层与测量电极之间实现通过覆盖层的加热所产生的液体密封的连接。
【专利说明】电磁感应的流量测量仪和用于其制造的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电磁感应的流量测量仪，其带有用于流过导电的介质的至少一个测量管、用于产生至少也垂直于测量管的纵轴线伸延的磁场的至少一个磁场产生装置和至少两个测量电极，其中，测量管具有金属的基体并且基体至少在测量管内侧处设有热塑性的覆盖层，并且其中，这两个测量电极的虚拟连接线与垂直于测量管的纵轴线贯穿测量管的磁场的方向至少大致垂直地伸延。本发明也涉及一种用于制造这样的电磁感应的流量测量仪的方法。
【背景技术】
[0002]数十年来，在现有技术中广泛已知电磁感应的流量测量仪。对此示例性地参考教授 K.W.Bonfig 博士(工程师)的引文“Technische Durchflussmessung”(第三版，Vulkan-出版社Essen, 2002,123至167页)、并且还参考Friedrich Hoffmann工程师论文的引文“Grundlagen Magnetisch-1nduktive Durchf lussmessung，，(第三版，2003, KROHNEMesstechnik GmbH&C0.KG 公司的印刷品)。
[0003]用于流动的介质的流量测量的电磁感应的流量测量仪的基本原理追溯到Mi chae IFaraday，他已在1832年提出运用电磁感应的原理用于测量导电的介质的流动速度。
[0004]根据法拉第电磁感应定律，在被磁场贯穿的流动的导电的介质中产生垂直于介质的流动方向且垂直于磁场的电场强度。法拉第电磁感应定律由此被用在电磁感应的流量测量仪中，即借助于具有至少一个磁场线圈、通常两个磁场线圈的磁场产生装置产生在测量过程期间在时间上变化的磁场并且该磁场至少部分地贯穿流过测量管的导电的介质。在此，所产生的磁场具有垂直于测量管的纵轴线或者说垂直于介质的流动方向的至少一个分量。
[0005]开头所实施的是，测量管具有金属的基体并且基体至少在测量管内侧处设有热塑性的覆盖层。代替这样的测量管，也可设置有一测量管，其代替金属的基体具有非金属的基体、例如陶瓷的基体。当前也应包括在其中测量管总地由热塑性材料构成的电磁感应的流量测量仪。接下来，然而始终由此出发，即测量管具有金属的基体并且基体至少在测量管内侧处设有热塑性的覆盖层。术语“至少在测量管内侧处”当然也包括基体全面地(allseitig)设有热塑性的覆盖层的实施形式。
[0006]如果如开头所述所谈及的电磁感应的流量测量仪包括“用于产生至少也垂直于测量管的纵轴线伸延的磁场”的至少一个磁场产生装置，那么这里应再次指出的是，该磁场虽然优选地垂直于测量管的纵轴线或者说垂直于介质的流动方向伸延，然而该磁场的一分量垂直于测量管的纵轴线或者说垂直于介质的流动方向伸延就足够。
[0007]开头还实施的是，所谈及的电磁感应的流量测量仪包括至少两个测量电极，其中，这两个测量电极的虚拟连接线至少大致垂直于贯穿测量管的磁场的方向伸延。优选地，这两个测量电极的虚拟连接线实际上或多或少垂直于贯穿该磁场的磁场的方向伸延。
[0008]在流动的导电的介质中通过感应所产生的电场强度可通过直接地、即电流地与介质相接触的测量电极作为电压来测量或者也可由非直接地、即非电流地与介质相接触的电极电容性地来检测。在此涉及电磁感应的流量测量仪，在其中在流动的、导电的介质中通过感应所产生的电场通过直接地、即电流地与介质相接触的测量电极作为电压来测量。
[0009]在现有技术中已知的电磁感应的流量测量仪中的测量误差如今比较小，可实现小于0.2%的测量误差。
[0010]对于已知的电磁感应的流量测量仪，例如仅参考德国公开文件197 08 857,102004 063 617,10 2008 057 755和10 2008 057 756以及参考尚未公开的专利申请102011 119 982.2。以此明确地使前述在先公开的文件的公开内容和前述尚未公开的专利申请的公开内容也属于本专利申请的公开内容。
【发明内容】
[0011]此外上面已实施的是，当前涉及一种电磁感应的流量测量仪，在其中在流动的导电的介质中通过感应所产生的电场强度通过直接地、即电流地与介质相接触的测量电极作为电压来测量。即本发明的目的是说明一种开头所说明的类型的电磁感应的流量测量仪，在其中测量管的穿过部位(Durchdringungsstelle)、即在其处测量电极穿过测量管的部位可以以简单的方式液体密封地来实现，或说明一种方法，利用其可以以简单的方式液体密封地实现之前所阐述的穿过部位，即测量电极可以以简单的方式液体密封地、穿过测量管地来实现。
[0012]根据本发明的电磁感应的流量测量仪(在其中实现之前所列举的目的)首先且主要特征在于，在穿过部位(在其处测量电极穿过测量管的部位)处在测量管的热塑性的覆盖层与测量电极之间实现通过覆盖层的加热所产生的液体密封的连接。
[0013]对于根据本发明的电磁感应的流量测量仪首先重要的是，测量管的基体所设有的覆盖层也在穿过部位之内来实现。如果即如开头所述基体至少在测量管内侧处设有热塑性的覆盖层，则这包括，热塑性的覆盖层从基体起延伸到穿过部位中。即不必要的是热塑性的覆盖层还在基体的测量管外侧上实现，尽管如此有利地且优选地适用于根据本发明的电磁感应的流量测量仪的测量管的是，基体全面地设有热塑性的覆盖层，即该热塑性的覆盖层设置在基体的测量管内侧上、基体的测量管外侧上和在穿过部位的区域中，即基体完全被热塑性的覆盖层包围，即也在穿过部位的区域中。
[0014]为了能够将测量电极相对简单地放置在测量管中、即能够将其引入穿过部位中，测量电极的外直径在穿过部位的区域中略微小于穿过部位的内直径。
[0015]此外，根据本发明的电磁感应的流量测量仪的一优选的实施形式特征在于，测量电极具有在外面贴靠到测量管处的凸缘(Bund)并且测量管在穿过部位的区域中具有用于测量电极的凸缘的接触面(Anlageflaeche)。这些接触面首先在将测量电极引入测量管的穿过部位中时是有帮助的。其实际上用作止挡，从而测量电极可由此正确地来放置，即其被如此远地引入测量管的穿过部位中，使得处于外面的凸缘贴靠到接触面处。此外，在该实施形式中，当热塑性的覆盖层(如之前示出为有利的那样)完全包围基体、即不仅设置在穿过部位的区域中而且设置在接触面的区域中时，还在测量电极的凸缘与在测量管处在穿过部位的区域中所实现的接触面之间产生液体密封的连接。
[0016]从开头所实施的内容和从关于基于本发明的目的所实施的内容中得到，本发明的对象不仅是之前所说明的电磁感应的流量测量仪，一种用于制造这样的电磁感应的流量测量仪的方法也是本发明的对象。还从之前所实施的内容中得到，根据本发明的电磁感应的流量测量仪的制造也可具有特别的意义。
[0017]根据本发明的用于制造之前所说明的类型的电磁感应的流量测量仪的方法首先且主要特征在于，首先将用于测量电极穿过测量管的穿过部位引入测量管的基体中、优选地通过钻孔，之后使基体(无论如何在穿过部位的区域中)设有热塑性的覆盖层，并且最后通过覆盖层在穿过部位的区域中的加热将测量电极液体密封地与测量管相连接。
[0018]如果如之前所述在第二方法步骤中使基体无论如何在穿过部位的区域中设有热塑性的覆盖层，那么考虑，在将用于测量电极穿过测量管的穿过部位引入测量管的基体中之前，一方面功能必要地热塑性的覆盖层仅是在穿过部位的区域中，另一方面热塑性的覆盖层也可在测量管内侧处来实现。然而优选地首先使无覆盖层的基体设有穿过部位并且之后使基体整个设有热塑性的覆盖层，即在测量管内侧、测量管外侧处和将测量管内侧与测量管外侧相连接地在穿过部位的区域中。
[0019]之前作为第三方法步骤进行将测量电极与测量管液体密封地连接，亦即通过根据本发明的在穿过部位的区域中加热热塑性的覆盖层的步骤。
[0020]根据本发明的制造电磁感应的流量测量仪的最后所说明的方法步骤可以以不同的方式来执行。一可能性在于，将测量电极加热到对于将测量电极与测量管的覆盖层相连接必需的温度上并且然后优选地以较小的引入力将其引入穿过部位中。另一可能性特征在于，首先将测量电极引入穿过部位中，并且然后当将其引入穿过部位中时优选地通过感应加热将其加热到对于将测量电极与测量管的覆盖层相连接必需的温度上。最后所说明的可能性相对于先前所说明的可能性具有该优点，不必操作热的对象、即之前所加热的测量电极。
[0021]对于根据本发明的电磁感应的流量测量仪重要的是且对于根据本发明的用于制造根据本发明的电磁感应的流量测量仪的方法重要的是热塑性的覆盖层，其至少部分地、优选地整体地覆盖测量管的基体，其在加热时在其表面处熔焊或熔化成使得与所引入的测量电极产生液体密封的连接。
[0022]这样的、此外以名称“Rilsan”来销售的材料尤其适合作为用于热塑性覆盖层的材料。对材料“Rilsan”的化学名称是聚酰胺11。它是粉末状的、热塑性的塑料，其基于植物性的蓖麻油来制造。在此，蓖麻油被加工成单体，通过聚合作用由其产生聚酰胺11。
[0023]根据本发明(不仅在根据本发明的电磁感应的流量测量仪中而且在根据本发明的用于制造电磁感应的流量测量仪的方法中)实现的优点主要在于，尤其当考虑根据本发明的电磁感应的流量测量仪可以是批量产品时，以特别简单的且成本有利的方式在引入测量管中的测量电极与测量管之间实现液体密封的连接。对于液体密封的连接不需要特别的密封件、即例如O形环，而也不需要测量电极的复杂的拧入。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]现在特别是存在设计和改进根据本发明的电磁感应的流量测量仪和根据本发明的用于制造这样的流量测量仪的方法的不同可能性。对此，一方面参考从属于权利要求1和4的权利要求、另一方面参考接下来所说明的、在附图中相对示意性地示出的根据本发明的电磁感应的流量测量仪的实施例。其中:
图1示意性地在其基本的结构尺寸中显示了电磁感应的流量测量仪，
图2以示意性的剖示图显示了根据图1的电磁感应的流量测量仪的测量管，
图3还又以剖示图在另一侧视图中显示了根据图2的测量管，
图4示意性地显示了在未示出的测量电极的区域中根据图1至3的测量管的测量区段的横截面，以及
图5以相对于图4放大的图示显示了在测量电极的区域中根据图1至3的测量管的测量区段的横截面，带有引入测量管中的测量电极。
【具体实施方式】
[0025]图1仅示意性地显示了电磁感应的流量测量仪1，其带有用于流过导电的介质的测量管2、用于产生至少也垂直于测量管2的纵轴线4伸延的磁场的磁场产生装置3和至少两个测量电极5、6，其中，仅图5示出的测量管I具有金属的基体7并且基体7全面地设有热塑性的覆盖层8，并且其中，这两个测量电极5、6的虚拟连接线9与垂直于测量管2的纵轴线4贯穿测量管2的磁场的方向垂直地伸延。
[0026]测量管2特别具有流入区段2a、联接到流入区段2a处的测量区段2b和联接到测量区段2b处的流出区段2c。
[0027]仅在图1中示出，磁场产生装置3包括两个空心板3a和两个励磁线圈3b。
[0028]对于在附图中所示的根据本发明的电磁感应的流量测量仪I的实施例适用的是，如图1、2和3所示，测量管2在流入区段2a的开始处和流出区段2c的结束处具有圆形的横截面。与此相比，测量管2在测量区段2b的区域中具有或多或少矩形的横截面，图1 一方面与图2而另一方面与图3的比较、但是主要图4和图5示出这种情况。
[0029]关于通过在附图中所示的测量管2的几何结构所实现的内容，参考尚未公开的专利申请 10 2011 119 982.2。
[0030]如图5、亦即不仅图5a而且图5b所示，在穿过部位10 (在其处测量电极5、6在测量区段2b的区域中穿过测量管2的部位)处在测量管2的热塑性的覆盖层8与测量电极5和6之间实现通过覆盖层8的加热所产生的、液体密封的连接。
[0031]不能识别出的是，测量电极5、6的外直径在该区域(在其中其位于穿过部位10的区域中)中略微小于穿过部位10的内直径。
[0032]此外，图5就此而言显示了根据本发明的电磁感应的流量测量仪I的一优选的实施例，即测量电极5、6具有在测量区段2b的区域中在外面贴靠到测量管2处的凸缘12而测量管2在穿过部位10的区域中具有用于测量电极5和6的凸缘12的接触面13。在根据图5a的实施例中，基体7具有连续地相同的壁厚而覆盖层8为了实现接触面具有略微更大的壁厚。与此相比，对于根据图5b的实施例适用的是，基体7为了实现接触面13在相应的区域中具有更大的壁厚，而覆盖层8连续地具有保持相同的壁厚。
[0033]对于制造之前所阐述的根据本发明的电磁感应的流量测量仪I适用的是，首先当然在测量区段2b的区域中将用于测量电极5、6穿过测量管2的穿过部位10引入测量管2的基体7中、优选地通过钻孔，然后使基体7、无论如何在穿过部位10的区域中然而优选地整体地设有热塑性的覆盖层8，并且最后通过热塑性的覆盖层8在穿过部位10的区域中的加热将测量电极5、6液体密封地与测量管2相连接。
[0034]之前所阐述的第三方法步骤、将测量电极5、6与测量管2液体密封地连接可以以不同的方式来执行。一可能性在于将测量电极5和6(亦即尚未引入)加热到对于将测量电极5、6与测量管2的覆盖层8相连接必需的温度上并且然后优选地以较小的引入力将加热的测量电极5、6引入穿过部位10中。另一、亦即一优选的方法特征在于，首先将测量电极5、6引入测量管2的穿过部位10中，并且然后当将其引入穿过部位10中时将其加热到对于将测量电极5、6与测量管2的覆盖层相连接必需的温度上，这优选地可通过感应加热实现。
【权利要求】
1.一种电磁感应的流量测量仪，其带有用于流过导电的介质的至少一个测量管、用于产生至少也垂直于所述测量管的纵轴线伸延的磁场的至少一个磁场产生装置和至少两个测量电极，其中，所述测量管具有金属的基体并且所述基体至少在测量管内侧处设有热塑性的覆盖层，并且其中，这两个测量电极的虚拟连接线与垂直于所述测量管的纵轴线贯穿所述测量管的磁场的方向至少大致垂直地伸延， 其特征在于，在穿过部位(10)、所述测量电极(5，6)在其处穿过所述测量管(2)的部位处在所述测量管⑵的热塑性的覆盖层⑶与所述测量电极(5，6)之间实现通过所述覆盖层(8)的加热所产生的、液体密封的连接(11)。
2.根据权利要求1所述的电磁感应的流量测量仪，其特征在于，所述测量电极(5，6)的外直径在所述穿过部位(10)的区域中略微小于所述穿过部位(10)的内直径。
3.根据权利要求1或2所述的电磁感应的流量测量仪，其特征在于，所述测量电极(5,6)相应具有在外面贴靠到所述测量管(2)处的凸缘(12)而所述测量管(2)在所述穿过部位(10)的区域中相应具有用于所述测量电极(5，6)的凸缘(12)的接触面(13)。
4.一种用于制造电磁感应的流量测量仪的方法，所述电磁感应的流量测量仪带有用于流过导电的介质的至少一个测量管、用于产生至少也垂直于所述测量管的纵轴线伸延的磁场的至少一个磁场产生装置和至少两个测量电极，其中，所述测量管具有金属的基体并且所述基体至少在测量管内侧处设有热塑性的覆盖层，并且其中，这两个测量电极的虚拟连接线与垂直于所述测量管的纵轴线贯穿所述测量管的磁场的方向至少大致垂直地伸延， 其特征在于， 首先将用于所述测量电极(5和6)穿过所述测量管(2)的穿过部位(10)引入所述测量管(2)的基体(7)中、优选地通过钻孔，然后使所述基体(7)、无论如何在所述穿过部位(10)的区域中设有热塑性的覆盖层(8)，并且最后通过热塑性的所述覆盖层(8)在所述穿过部位(10)的区域中的加热将所述测量电极(5，6)液体密封地与所述测量管(2)相连接。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述测量电极(5，6)加热到对将所述测量电极(5，6)与所述测量管(2)的覆盖层(8)相连接必需的温度上并且然后优选地以较小的引入力将其引入所述穿过部位(10)中。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，首先将所述测量电极(5，6)引入所述穿过部位(10)中并且然后当将其引入所述穿过部位(10)中时优选地通过感应加热将其加热到必需的温度上。
【文档编号】G01F1/58GK103630173SQ201310304289
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年7月19日 优先权日:2012年8月21日
【发明者】J.内文 申请人:克洛纳有限公司