填充水平监控系统和流量测量器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种权利要求1的前序中限定的填充水平监控系统，并且涉及一种权利要求13的前序中限定的流量测量器件。
【背景技术】
[0002]已知用于流量测量器件的填充水平监控系统。例如，在水平安装的情况下，关于处于其最上部点处的测量管的截面布置测量物质监控电极(MSM电极)。通过例如经由参考电极或接触流量测量器件的金属外壳的金属工艺连接件，确定MSM电极和介质之间的电阻或导电性，监控MSM电极和介质之间的接触，并且因而监控管段的完全填充。在该情况下，介质与空气相比始终具有较高导电性。如果导电性低于预定限值，就检测出部分填充。该限值取决于介质的特定导电性、标称直径、MSM电极的尺寸和位置，以及测量管内衬的特性，等等。因此，取决于应用，为了确定该限值要求校准。
[0003]此外，已知在流量测量器件中应用的温度传感器。例如，已知DE 10 2009 0046653 AU EP I 387 148 A2和DE 10 2007 005 670 Al，其中在MID的测量电极中应用和采用了温度传感器。然而，这些传感器不用于高填充度的填充水平监控，而是仅在测量电极水平安装和水平连接轴的情况下，管段内的填充度低于50%时给出警告信号。这能够在安装时测量电极的连接轴垂直定向时实现。然而，在该情况下不利的是测量性能受介质中沿测量管的内部上侧流动的小气泡影响。
[0004]从该现有技术开始，本发明的目标是提供一种填充水平监控系统，其允许确定测量系统的更进一步的物理变量，并且同时提供紧凑构造。
【发明内容】
[0005]本发明通过一种权利要求1的前序中限定的填充水平监控系统，以及一种权利要求15的前序中限定的流量测量器件实现该目标。
[0006]根据本发明，一种填充水平监控系统包括用于监控管段内的介质的填充水平的至少一个电极，其中该电极另外具有集成温度传感器。
[0007]集成在电极中的温度传感器使得能够确定管段内的介质温度。这能够为测量管或流量测量器件中的工艺连接件所优选的。另外，本发明也能够应用于额外确定介质的温度可能是相关的任何情况下的填充水平监控，例如在导电介质的情况下，诸如水、饮料、食品、清洁剂或疫苗溶液。
[0008]该填充水平监控系统包括评估单元，评估单元具体用于监控管段的填充度，并且在填充度低于限值时，优选地填充度低于管内径的55%时发送警告信号。因而对于所有低于55%的填充度都输出警告信号。
[0009]特别优选地，当填充度低于75%，优选低于95%，特别是低于98%的管内径时，能够已经给出警告信号。然而，这假定将MSM电极或参考电极定位在管段的上部区域中。
[0010]另外，一种选项在于结合填充水平监控和温度测量，以便不仅指示与流量测量相关的低于填充水平，而且特别是检测温度电极不再接触介质。如果发生这种情况，就可能发生更大的测量误差，能够以警告报告的形式将该情况转发给用户。因而，温度测量功能得益于填充水平监控。
[0011]本发明的有利实施例为从属权利要求的主旨。
[0012]该填充水平监控系统有利地使用介质的导电性操作。在该情况下，该填充水平监控系统包括用于在第一和第二电极之间施加电压轮廓的至少一个电路。介质在两个电极之间提供接触，并且在接触两个电极的情况下有效，并且因而连通电路。在其中填充度不足的情况下，电路不连通，因而输出警告信号。
[0013]在优选实施例中，第一和第二电极两者都具有集成温度传感器。优选地，这些温度传感器为参考电极，并且也为MSM电极。通过这种方式，能够在两个位置处确定温度。在温度不同的情况下，可能在特定条件下导出关于管段完全填充情况下取决于时间的流量轮廓的信息。可替选地，在介质和周围温度之间的温差足够大的情况下，参考电极也能够确定不完全填充度。
[0014]当电极具有电极头部时，提供用于改进温度响应时间的特别有利的电极外形，电极头部具有包括中点的端面以及与其径向间隔开的至少第一区域，其中至少第一区域限定了沿介质方向鼓起的第一圆弧，或者沿介质方向鼓起的抛物线。在该情况下，电极头部旋转对称地构造有纵轴。在该情况下，第一区域在下列区段上延伸，该区段朝着中点径向延伸电极头部直径的至少2%，优选4%，特别是10%。
[0015]能够通过端面的中点在介质方向中与圆弧或抛物线的间隔的有利布置，进一步提高温度响应性。有利地，该间隔大于电极头部直径的1%，特别是大于电极头部直径的5%，特别是大于电极头部直径的8%。
[0016]特别优选的是电极头部的实施例，在该情况下，端面在径向方向中朝着中点的路径达到下列点，从该点开始在介质方向中发生具有正斜率的延伸，其中该点与纵轴方向的中点的间隔大于电极头部沿纵轴在电极中点处的壁厚。这种长度与壁厚的比例提供对温度变化的特别快速响应。
[0017]在这一点上，介质方向的意思是，在管段内或者在具有纵轴的管道内，或者具有纵轴的另一圆柱形容器内垂直地布置温度传感器的延度，介质方向垂直于该纵轴地，朝着管段或管道或容器内部延伸。因而，介质方向朝着介质延伸。
[0018]在该情况下，一种特别有利的设计是这样的，其中电极头部的前部具体化为圆柱形造型，其柱壁平行于电极的纵轴延伸；为此，参考附图中图9的变体。
[0019]在该情况下，评估单元被设计成，其能够确定介质的温度和电极的加积(accret1n)状态两者，以及管道的填充状态。因而，不必需个别化的评估单元，并且这导致填充水平监控系统的空间需求减小。另外，通过结合填充水平监控和温度测量，不仅能够与流量测量相关地显示填充水平的降低，而且也特别能够检测出温度电极不再接触介质。如果是这种情况，就可能发生更大的测量误差，能够通过警告报告通知用户这种情况。因而，温度测量功能受益于填充水平监控。
[0020]特别地，通过评估MSM电极的信号而评估MSM电极中集成的温度传感器是否仍直接接触介质非常有利。这里，直接接触的意思是其中温度传感器被集成直接接触该电极的那个电极不加积、并且内衬外部的电极的导电区域与介质接触。通过对一部分电极电绝缘并且导热涂覆，一旦接触电极表面的介质小于20 %，有利地小于50 %，特别是小于90 %，MSM就能够已经响应。如果电极直接接触介质的程度变小或者特别是不再与介质直接接触，这能够导致温度的测量误差更大，能够通过评估填充水平一一以及加积检测功能来识别这种情况。在检测到这种情况的情况下，一种选项在于在共享评估单元中提供相应测量，特别是输出关于温度测量精确度的警告报告。
[0021]该填充水平监控系统能够以有利方式具体实施为，评估单元具有显示元件，用于显示介质的温度和/或电极的加积状态，以及显示管道或管段的填充状态。该显示单元使得能够简化可读性，并且在给定情况下基于通过电极确定的参数，现场监控或控制工厂的过程状态。
[0022]有利地，当传感器头部的第一端部具有电绝缘涂层，并且第二端部无涂层时有利。在该情况下，优选地，第一端部比第二端部更远地突出到管段内。传感器根据传感器一一或传感器头部一一向内突出到管段或管道内有多远而显示充分填充程度。为了提供早期警告信号，因而即使是在更大填充度的情况下，传感器头部包括用于第一部分的绝缘涂层。这意味着一旦介质下降低于涂层的边界，就触发警告信号。
[0023]根据本发明，一种流量测量器件包括测量管，和用于确定介质在测量管内的流速和/或体积流量的装置，其中该流量测量器件具有填充水平监控系统，特别是根据权利要求I至12中的任一项所述的填充水平监控系统，该填充水平监控系统具有集成有温度传感器的至少一个电极，该电极被布置在测量管内、或者在连接至测量管的工艺连接件中。
[0024]该填充水平监控系统包括评估单元，其具体用于监控管段的填充度，并且在填充度低于限值时，优选地填充度低于管内径的55%时发送警告信号。特别优选地，当填充度低于管内径的80%，优选低于管内径的95%，特别是低于管内径的98%时，能够已经发送警告信号。为此，优选地在水平安装位置的情况下，发生将MSM电极或参考电极定位在管道的上部区域中。
[0025]该流量测量器件特别能够具体化为磁感应流量测量器件，其中作为对布置在测量管中的测量电极的补充，存在关联填充水平监控系统的至少一个电极。
【附图说明】
[0026]现在将基于附图中提出的实施例的优选实例更详细地描述本发明，附图示出如下:
[0027]图1是磁感应流量测量器件的测量管内的本发明的第一电极的布置；
[0028]图2是处于安装状态的本发明的第一电极的详图；
[0029]图3是处于拆开状态的本发明的第一电极的详图；
[0030]图4是磁感应流量测量器件的测量管内的本发明的第二电极的布置；
[0031]图5是处于安装状态的本发明的第二电极的详图；
[0032]图6是处于拆开状态的本发明的第二电极的详图；
[0033]图7是本发明的第三电极的局部视图；
[0034]图8是本发明的第四电极的局部视图；和
[0035]图9是本发明的电极的多个另外变体的示意性表示图。
【具体实施方式】
[0036]本质上已知诸如图1中所示的磁感应流量测量器件I的测量原理。根据法拉第电磁感应定律，在磁场中移动的导体中感应电压。这里，流动的测量物质相应于移动的导体。由测量管2的两侧上的两个励磁线圈2e产生磁场。在测量管的管内壁上与其垂直的是两个测量电极3，其感测当测量物质流动时产生的电压