磁感应流量计的制作方法

1.本发明涉及一种磁感应流量测量探头，其用于插入到由可流动介质流过的管道的开口中，并用于查明可流动介质的流速相关的被测变量。


背景技术：

2.磁感应流量测量装置被应用于确定管道中的流动介质的流速和体积流量。磁感应流量测量装置包括测量管和磁体系统，该磁体系统产生垂直于流动介质的流动方向的磁场。为此目的，通常使用单独的线圈。为了实现均匀占主导的磁场，补充地，极靴被形成并放置成使得磁场线与横向轴线基本垂直或与测量管的竖直轴线平行地延伸到整个测量管截面上。当导电介质在所施加的磁场的存在的情况下在流动方向上流动时，施加在测量管的侧向表面上的测量电极对感测到垂直于流动方向和磁场存在的电测量电压或电位差出现。由于记录的测量电压根据法拉第感应定律取决于流动介质的速度、流速u，并且在结合已知的管截面的情况下，能够从感应测量电压u查明体积流量
3.与包括用于输送介质的测量管和用于产生穿过测量管和测量电极的磁场的器件的磁感应流量测量装置相比，磁感应流量测量探头以其通常为圆柱形的壳体插入管道的侧向开口，并液密地固定在那。在这种情况下不需要测量管。上文提及的测量电极和用于产生穿过安装在测量管的侧向表面上的测量管的磁场的器件是不存在的，并且由布置在与测量电极紧邻的壳体的内部的用于产生磁场的器件代替。用于产生磁场的器件被体现为使得所产生的磁场的磁场线的对称轴线垂直地相交于前部区域或测量电极之间的区域。现有技术包含大量不同的磁感应流量测量探头。
4.例如，ep 0 892 251 a1教导了一种磁感应流量测量探头，其具有在一个端部上封闭壳体的前件。该前件被体现为球形帽。测量探头为布置在壳体内的用于产生穿过前件的磁场的器件。该器件包括设置在柱形线圈芯上的线圈，该柱形线圈芯用作线圈载体和场导回体。两个针形测量电极被固定在前件中，并借助于用于产生磁场的器件在壳体的纵向方向上被覆盖。这使得在生产流量测量探头时难以经由电导体将测量电极与测量电路电连接。


技术实现要素：

5.本发明的目标是提供一种磁感应流量测量探头，该磁感应流量测量探头实际上易于生产，但在测量性能方面不需要折衷。
6.该目标通过根据权利要求1所述的磁感应流量测量探头达到。
7.用于插入到由可流动介质流过的管道的开口中以用于查明可流动介质的流速相关的被测变量的本发明的磁感应流量测量探头包括：
[0008]-壳体，其适于被暴露于介质；
[0009]
其中，该壳体具有壳体端段，
[0010]
其中，该壳体包括壳体盒，该壳体盒包围壳体内部；
[0011]-两个测量电极，该两个测量电极，特别地径向地，布置在壳体端段中，以用于与介质形成电接触并用于感测在流动介质中感应的电压；
[0012]
其中，该两个测量电极在每个情况下具有测量电极接触元件，该测量电极接触元件向内突出到壳体内部；
[0013]
其中，壳体纵向平面延伸穿过两个测量电极接触元件；
[0014]-用于产生穿过壳体端段的磁场的器件，
[0015]
其中，该器件被布置在壳体内部，
[0016]
其中，该器件包括线圈装置和场引导体，
[0017]
其中，该线圈装置包括开口，
[0018]
其中，该场引导体包括线圈芯，该线圈芯延伸穿过开口，
[0019]
其中，该场引导体包括两个场引导体支柱，该两个场引导体支柱与线圈芯连接、延伸到壳体的前段并适于用作场导回件，
[0020]
其中，测量电极和场引导体在横截面平面上的正交投影不相交。
[0021]
通过测量电极相对于场引导体的这种布置，测量电极，特别地测量电极接触元件，保持自由可接入，并且不被用于产生磁场的器件的单个部件隐藏。这使得组装更容易，即，测量电极接触元件与对应电引线的接触更简单并且更快，以使测量电极与测量电路连接。此外，因为场导回件被体现为场导支柱，所以用于产生磁场结果的器件总体上更加紧凑并且纤细。
[0022]
测量电极接触元件能够是布置在测量电极的一端上的分离的部件，或被形成为测量电极的端段。
[0023]
此外，这种类型的组件能够应用更大的电极。
[0024]
在从属权利要求书中阐述了本发明的有利实施例。
[0025]
实施例规定，场引导体纵向平面延伸穿过两个场引导体支柱，
[0026]
其中，壳体纵向平面和场引导体纵向平面限定角β，其中0
°
《β≤90
°
，特别地10
°
≤β≤60
°
，并且优选地25
°
≤β≤45
°
。
[0027]
这种实施例的优点在于，尽管采用了更简单的组装，仍然产生了具有足够大的磁感应以用于流量测量的磁场。25
°
≤β≤45
°
的角度范围特别地有利于在用于与其接触的测量电极接触元件的可达到性与磁感应的强度之间提供特殊的平衡。
[0028]
实施例规定，场引导体支柱至少部分地被体现为条形，和/或
[0029]
其中，场引导体具有恰好两个相互垂直的镜平面，
[0030]
其中，该两个镜平面中的一个与场引导体纵向平面重合。
[0031]
实施例规定，线圈装置包括线圈、线圈支撑件和两个线圈接触元件，
[0032]
其中，线圈接触元件与线圈导线连接，该线圈导线卷绕在线圈支撑件上并形成线圈，
[0033]
其中，两个线圈接触元件被布置在线圈支撑件上，特别地被布置在远离壳体端段的一侧上，
[0034]
其中，线圈装置纵向平面延伸穿过两个线圈接触元件，
[0035]
其中，场引导体纵向平面延伸穿过两个场引导体支柱，
[0036]
其中，场引导体纵向平面和线圈装置纵向平面限定角α，其中0
°
≤α≤90
°
，特别地α
≥50
°
，并且优选地α≥75
°
。
[0037]
场引导体支柱从壳体前段开始与线圈芯平行延伸，并且然后在线圈芯的端段处合拢，在线圈芯的端段处其与线圈芯机械连接。将线圈纵向平面放置成与场引导体纵向平面成角α导致线圈接触元件不被场引导体，特别地场引导体支柱，在壳体纵向轴线的方向上隐藏，并且因此被暴露以用于更容易与用于与操作电路连接的电引线接触。
[0038]
实施例规定，壳体纵向平面和场引导体纵向平面的相交线与壳体的纵向轴线重合，和/或
[0039]
其中，壳体纵向平面与线圈装置纵向平面的交点线和壳体的纵向轴线重合。
[0040]
实施例规定，磁感应流量测量探头包括：
[0041]-测量电路，该测量电路用于查明在两个测量电极上感应的测量电压；
[0042]
其中，该测量电路布置在壳体内部，并与测量电极接触元件连接，特别地可机械和电分离地连接，
[0043]
其中，该测量电路被布置在电路板上，
[0044]
其中，该电路板具有与测量电极接触元件互补地体现的测量电极相对接触元件，
[0045]
其中，测量电极相对接触元件与测量电极接触元件形成插接式连接。
[0046]
无线解决方案的优点在于，除了减少组装步骤之外，测量电极的接触更简单、更不容易出错，并且测量电路的组装更简单。然后，在将测量电路布置在壳体端段和测量电极处的情况下，将测量电极相对接触元件插接在测量电极接触元件上或测量电极接触元件中就足够了。以这种方式，不仅形成了电气连接，而且形成了机械连接，这将电路板保持在期望安装位置。
[0047]
实施例规定，磁感应流量测量探头包括：
[0048]-操作电路，该操作电路用于操作线圈装置；
[0049]
其中，该操作电路被布置在壳体内部并与线圈装置(特别地机械和电分离地)连接，
[0050]
其中，操作电路被布置在电路板上，
[0051]
其中，电路板具有与线圈接触元件互补地体现的线圈相对接触元件，
[0052]
其中，线圈相对接触元件与线圈接触元件形成插接式连接。
[0053]
本实施例的优点在于，除了减少组装步骤之外，线圈装置的接触和操作电路的安装更简单、更不容易出错。然后，在将线圈装置在线圈装置的情况下，将线圈相对接触元件插入线圈接触元件上或线圈接触元件中就足够了。以这种方式，不仅形成了电气连接，还形成了机械连接，这将电路板保持在期望安装位置。
[0054]
在实施例中，操作电路和测量电路被布置在恰好一个电路板上，并且该电路板被设置有测量电极相对接触元件和线圈相对接触元件，使得在电路板的安装时，在测量电极接触元件与测量电极相对接触元件之间以及在线圈接触元件与线圈相对接触元件之间的插头连接的形成在单个组装步骤中出现。
[0055]
实施例规定，电路板具有两个电路板支柱，两个电路板支柱在每个情况下具有电路板支柱端段，
[0056]
其中，电路板支柱从电路板主体在壳体的前段的方向上延伸，
[0057]
其中，两个测量电极相对接触元件在每个情况下被布置在两个电路板支柱端段中
的不同的一个中。
[0058]
本实施例的优点在于，布置在电路板上的测量电路可布置在壳体段中在用于产生磁场的器件后面，并且同时能够实现与位于壳体端段中的测量电极或测量电极接触元件的接触。另外，这作为整体实现磁感应流量测量探头的微调实施例，而不会在磁感应流量测量探头的生产中的各个部件的安装中带来缺点。
[0059]
实施例规定，两个线圈相对接触元件被布置在电路板主体上。
[0060]
在实施例中，补充地，两个测量电极相对接触元件在每个情况下被布置在两个电路板支柱端段中的一个中。本实施例的优点在于，测量电极和线圈装置能够在单个组装步骤中——即，在电路板的安装中——与测量电路和操作电路连接。这减少了组装步骤的数量，并且因此，也减少了在单个部件的安装中发生错误的可能性。
[0061]
实施例规定，电路板具有彼此背对的两侧，
[0062]
其中，线圈相对接触元件在每个情况下被布置在电路板的不同侧上，和/或
[0063]
其中，测量电极相对接触元件在每个情况下被布置在电路板的不同侧上。
[0064]
本实施例的优点在于，因此，角β能够被选择为尽可能小，而没有测量电极相对接触元件和场引导体支柱的相互干扰。
[0065]
实施例规定，电路板具有彼此背对的两侧，
[0066]
其中，线圈相对接触元件被布置在电路板的相同侧上，和/或
[0067]
其中，测量电极相对接触元件被布置在电路板的相同侧上。
[0068]
本实施例的优点在于所得到的独立于电路板厚度的公差。为此，线圈相对接触元件和测量电极相对接触元件被布置在电路板的共享侧上也是有利的。在这种情况下，角α和角β有利地相等。
附图说明
[0069]
现在基于所附附图对本发明进行更详细的解释，附图如下示出：
[0070]
图1根据现有技术的磁感应流量测量探头的立体图和部分剖视图；
[0071]
图2本发明的磁感应流量测量探头的第一实施例的立体图；
[0072]
图3具有所布置的电路板的第一实施例的立体图；
[0073]
图4测量电极和场引导体在垂直于第一实施例的壳体的纵向轴线的横截面平面上的正交投影的平面图；
[0074]
图5测量电极和场引导体在垂直于第二实施例的壳体的纵向轴线的横截面平面上的正交投影的平面图；以及
[0075]
图6在管道中的本发明的磁感应流量测量探头的示意图。
具体实施方式
[0076]
基于图1的立体图和部分剖视图，首先，将解释本发明的测量原理。磁感应流量测量探头1包括具有预定外径的大致圆柱形的壳体2。壳体适配到孔的直径，该孔位于管道8(在图1中未示出，但在图6中示出)的壁中，并且磁感应流量测量探头1被液密地插入其中。在管道8中流动的是待测量的可流动介质，流量测量探头1基本垂直于介质的流动方向浸入该可流动介质中，如波浪箭头18所示。突出到介质中的壳体2的壳体端段16利用绝缘材料的
前体15被液密地密封。布置在壳体2中的用于产生磁场的器件5产生磁场9，该磁场穿过该端段并进入介质中。布置在外壳2中的至少部分为软磁材料的线圈芯1或者位于线圈芯1末端的极靴12终止于壳体端段16处或其附近。具有场导回体14的场导回件26适于引导磁场9从壳体端段16延伸回到壳体2中，该场导回体包围线圈装置6和线圈芯11。线圈芯11、极靴12和场导回体14在每个情况下是场引导体10，它们一起形成场导布置。第一电测量电极3和第二电测量电极4被布置在前体15中并与介质接触。根据法拉第感应定律，能够借助于测量电路读取测量电极3、4上感应的电压。当流量测量探头被安装到管道中使得由与两个测量电极3、4相交的直线和流量测量探头的纵向轴线限定的平面垂直于流动方向18或管道的纵向轴线延伸时，电压最大。操作电路7与线圈装置6电连接，特别地与线圈13电连接，并适于在线圈13上施加计时激励信号，以便因此产生计时磁场9。
[0077]
图2示出了本发明的磁感应流量测量探头的第一实施例的一部分的立体图。示出了前体15，其具有所布置的测量电极以及测量电极的测量电极接触元件28.1、28.2。测量电极接触元件28.1、28.2和测量电极能够被体现为多个部件或单个件。测量电极接触元件28.1、28.2也能够由测量电极的端段形成。布置在前体15的远侧的介质上的是用于产生穿过前体15的磁场的器件5。用于产生磁场的器件5包括线圈13和线圈支撑件24的线圈装置。线圈13由卷绕在线圈支撑件24上的线圈导线组成。线圈导线的端部在每个情况下与线圈接触元件31.1、31.2连接，或者线圈导线的端部在每个情况下形成线圈接触元件31.1、31.2。线圈接触元件31.1、31.2与壳体的纵向轴线基本上平行延伸。另外，用于产生磁场的器件5包括由两个场引导体支柱25.1、25.2和线圈芯组成的场引导体，该线圈芯延伸通过线圈支撑件24的开口。两个场引导体支柱25.1、25.2与线圈芯的端部连接。所示实施例示出了整体式场引导体。可替代地，场引导体可以由多个零件组成，即，线圈芯和场引导体支柱25是单独的部件，它们被组装并一起形成场引导体。线圈支撑件24和前体15可以是单独的零件，或者它们可以整体地形成。
[0078]
图3示出了具有所应用的电路板的第一实施例的一部分的立体图。除图2的特征之外，本发明的磁感应流量测量探头的所示部分还补充地包括电路板34，该电路板具有两个线圈相对接触元件36.1、36.2(在图3中，36.2被电路板隐藏)和两个测量电极相对接触元件35.1、35.2。电路板34包括两个电路板支柱37.1、37.2，该电路板支柱从电路板主体39在前体的方向上延伸。电路板支柱37.1、37.2在每个情况下具有电路板支柱端段38，其中测量电极相对接触元件35.1、35.2在每个情况下被布置。线圈相对接触元件36.1、36.2被布置在电路板主体39上。在所图示的实施例中，线圈相对接触元件36.1、36.2与线圈接触元件形成插接式连接，并且测量电极相对接触元件35.1、35.2与测量电极接触元件形成插接式连接。布置在电路板34上的是操作电路7和测量电路33，其中，操作电路7经由线圈相对接触元件36.1、36.2与线圈电连接，并且测量电路33经由测量电极相对接触元件35.1、35.2与测量电极电连接。
[0079]
图4示出了测量电极和场引导体在垂直于第一实施例的壳体的纵向轴线的横截面平面上的正交投影的第一平面图。点虚线分别表示壳体纵向平面29、场引导体纵向平面30和线圈装置纵向平面32。壳体纵向平面29与场引导体纵向平面30之间为角β。根据本发明，0
°
《β≤90
°
，特别地10
°
≤β≤60
°
，并且优选地25
°
≤β≤45
°
。所图示的实施例的角度β约为35
°
。场引导体纵向平面30与线圈装置纵向平面32之间为角α，其中，0
°
≤α≤90
°
，特别地α≥
50
°
，并且优选地α≥75
°
。角β被选择为使得测量电极接触元件28不被场引导体隐藏，并且同时，在测量电极之间产生的磁场足够大，以便在介质中感应出可借助于用于查明所感应的测量电压的器件检测的电压。第一平面图和第二平面图的不同之处在于，在第二平面图中，带有测量电极相对接触元件35和线圈相对接触元件36的电路板34被插接到前体15上，以便线圈接触元件31和测量电极接触元件28分别与操作电路7和测量电路33电连接。两个线圈相对接触元件36被布置在电路板34的不同侧上。两个测量电极对接触元件35的布置也是如此。
[0080]
图5示出了测量电极和场引导体在垂直于第二实施例的壳体的纵向轴线的横截面平面上的正交投影的平面图。点虚线分别表示壳体纵向平面29、场引导体纵向平面30和线圈装置纵向平面32。壳体纵向平面29与场引导体纵向平面30之间为角β。根据本发明，0
°
《β≤90
°
，特别地10
°
≤β≤60
°
，并且优选地25
°
≤β≤45
°
。场引导体纵向平面30与线圈装置纵向平面32之间为角α，其中，0
°
≤α≤90
°
，特别地α≥50
°
，并且优选地α≥75
°
。在所图示的实施例中，角α和角β被选择为相等，以便实现电路板公差，特别地电路板厚度，的独立性。为此目的，在电路板34的共享侧上还布置了两个测量电极相对接触元件35和两个线圈相对接触元件36。
[0081]
图6示出了本发明的磁感应流量测量探头1插入具有纵向轴线21的管道8中的测量设置的示意图。壳体的介质接触段被体现为导电的并被布置为参考电极17。
[0082]
附图标记列表
[0083]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
磁感应流量测量探头
[0084]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0085]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量电极
[0086]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量电极
[0087]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
用于产生磁场的器件
[0088]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈装置
[0089]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
操作电路
[0090]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
管道
[0091]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
磁场
[0092]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
场引导体
[0093]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈芯
[0094]
12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
极靴
[0095]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈
[0096]
14
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
场导回体
[0097]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
前体
[0098]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体端段
[0099]
17
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
参考电极
[0100]
18
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
介质的流动方向
[0101]
21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
管道纵向轴线
[0102]
24
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈支撑件
[0103]
25
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
场引导体支柱
[0104]
26
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
场导回件
[0105]
27
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
横截面平面
[0106]
28
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量电极接触元件
[0107]
29
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
壳体纵向平面
[0108]
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
场引导体纵向平面
[0109]
31
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈接触元件
[0110]
32
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈装置纵向平面
[0111]
33
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量电路
[0112]
34
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电路板
[0113]
35
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
测量电极相对接触元件
[0114]
36
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
线圈相对接触元件
[0115]
37
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电路板支柱
[0116]
38
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电路板支柱端段
[0117]
39
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
电路板主体