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CN101231155B - 用于管道中移动件的位置探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于管道中移动件的位置探测器，这种位置探测器具有与移动件连接的永久磁体，还具有设在管道上的磁场传感器。这种位置探测器具有使得位置探测的地点(12)处的管道(1)磁饱和的元件。

Description

用于管道中移动件的位置探测器
技术领域
本发明涉及一种用于管道中移动件的位置探测器，这种位置探测器具有与移动件连接的永久磁体，还具有设在管道上的磁场传感器。
背景技术
为了探测管路中移动件的位置，除了机械式的识别方法之外还已知磁式识别方法，其中，后者进一步扩展为磁式识别管路中管道清洗装置的方法。为此在管道清洗装置中安置具有确定磁场强度的永久磁体，其磁场可以借助设置在管路外部的磁场传感器测出。其中，磁场传感器必须具有以足够大的检测间隔为形式的足够的灵敏度，以确保识别通过管道壁厚隔开的管道清洗装置。
通过DE10309142A1已知一种所属的位置探测器。为了在管内移动件靠近磁场传感器的时候获得更加强烈变化的磁场并因此更好地探测移动件，顺序公开了下述内容，即，由永久磁体产生的磁场沿着关于管道轴线具有径向延伸分量的方向分布。然而，这取决于使用一种具有特殊定向的永久磁体的管道清洗装置。为了进一步改善灵敏度，让极靴围绕管道并且让一至两个磁场传感器定位于极靴-凸缘之间的气隙中。除了较高的材料投入这一缺点以外，极靴与不同曲率半径的各自必要的配合所对应的是相对于该变量所使用的管道。而且，由此也不能避免下述麻烦，即，为了阻止由于管道磁屏蔽作用的缘故或由于随着时间流逝而进行的充磁的缘故所引起的不期望的误测，必须让管路由不可磁化的材料构成。
在那些存在对管路材料具有附加要求的应用中，这恰好是个严重的缺点。所以，经常对管路材料的机械强度和其介质阻力提出高的要求，例如在海水淡化领域中，在那里，在耐高压的管道中的移动件可以被确定为管道清洗装置或分隔体的形式。在“不可磁化的材料”这一要求的关联下导致到目前为止还一直使用非常昂贵的管路材料。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种简单构造的、用于管道中移动件的位置探测器，这种位置探测器允许使用可磁化的材料作为管道材料。
该任务的解决方案如下，即，位置探测器具有使得在位置探测的地点处的管道磁饱和的机构。通过在探测地处使得管道磁饱和，管道的磁屏蔽作用丧失效力。这使得设在移动件内的永久磁体的磁场的探测即使对于厚壁式管路来说也能够实现，并且使得利用较不昂贵的元件、例如借助简单的测量线圈进行测量成为可能。随着时间发生充磁的管道局部不会导致测量结果的劣化，因此可以放弃特殊的、不可磁化的管路。这在那些对管道材料具有附加要求的应用中具有优点，例如在海水淡化领域中。管道材料因此可以另外根据对机械强度和其介质阻力的要求选取。与使用不可磁化的耐高压管道相比，使用可磁化的管道显著降低了这类设备的制造成本。
在一种优选的构成中，磁场传感器通过至少一个设置在管道之外的测量线圈形成。其中，线圈示有用来测量磁场变化的特别低成本的元件并借此可以确保测出管路中的移动件。因此，具有较高检测间隔的、特殊的、昂贵的磁场传感器是多余的。
按照目的提出如下内容，即，测量线圈将设在管道之外的、由铁磁材料形成的磁轭元件部分地包围。通过磁轭元件中磁流的成束使得位置探测器的灵敏度得以提高，因为磁流的漏磁得以减小。
在另外一种构成中，沿管道方向延伸的磁轭元件和管道的局部段形成磁路。从而以较少的材料支出就可以实现一个平面的近似直线在每种任意的管道直径上的固定。不用对管道周围进行围罩。
管道的磁饱和按照理想方案通过一个或多个设在管道之外的永久磁体实施。所述一个或多个永久磁体的强度和位置与管道材料、管道壁厚、以及装置的几何尺寸有关，并且还与下述内容有关，即，通过所述一个或多个永久磁体的磁场使得位置探测的地点处磁饱和是应该整体地实施还是应该局部地实施。管道的磁化也可以通过一个或多个载有电流的线圈实施，尤其在使用测量线圈的时候。也可以组合实施。
在另一种构成中，关于管道径向磁化的永久磁体是磁轭元件的组件并且/或者永久磁体被设置在磁轭元件的两个臂之间。
针对移动件可以使用不同构成的、具有不同磁化方向的永久磁体。按照目的提出下述内容，即，移动件设有关于管道轴向磁化的永久磁体。该永久磁体可以环形或盘形地构成。
此外还作出如下考虑，即，位置探测器具有用来探测、分析、和/或者显示测量信号的机构，和/或与设在上级的控制和/或调节装置连接。由此一来，探测的和/或经分析的、在设备中说明管道中移动件位置的测量信号在设在上级的控制装置/和调节装置中得以考虑。例如在海水淡化设备中，从分析单元处获得的、所使用的液体隔离体的位置可以实现对所使用的部件和泵的控制和/或调节。
附图说明
本发明的实施例在附图中有所展示并在下面详细描述。
具体实施方式
附图中示出了已安装的位置探测器的结构，其中，在具有管壁2的管道1内示有一个作为管道清洗装置3的移动件，其中，管道清洗装置3具有密封元件4。在管道清洗装置3中设有环形的、关于管道1轴向磁化的永久磁体5，永久磁体5用来产生可被探测到的磁场。管道1由可被磁化的、耐高压的钢制成。在管道1之外设有以具有线圈匝7的线圈6为形式的磁场传感器。线圈6通过连接导线8、9将测量信号送给具有显示元件11的分析单元10。
在管道1之外设有由铁磁材料制成的U形磁轭元件13，磁轭元件13在贴附管壁2的区域中形成闭合的磁路。线圈6包围磁轭元件13的臂14。在磁轭元件13的臂14之间居中地设置了永久磁体15。永久磁体15产生磁场以使得管道1在位置探测的地点12处饱和。其中具有优点的是，具有关于管道1径向磁化的永久磁体。应用多个单独的永久磁体也能够具有优点。永久磁体15的磁流在磁轭元件13和管壁2中形成磁路。由于磁轭元件13的铁磁材料的缘故，永久磁体15的(点状示出的)磁力线成束，从而提高位置探测器的测量灵敏度。
探测地12处的磁饱和使得管道1在探测地12处的磁屏蔽作用丧失，从而可以轻易地在管道1之外探测到从具有永久磁体5的管道清洗装置3释出的磁场。当管道清洗装置3从测量线圈6旁经过时，管道清洗装置3在测量线圈6中产生电压脉冲，电压脉冲在分析单元10中得到分析并且/或者通过分析单元10的显示元件11示出。通过管道1在探测地12处的屏蔽作用的丧失，少量线圈匝7就足以在管道清洗装置3具有通常的速度的情况下产生显著的电压脉冲。电压成比例地随着管道清洗装置的速度变化。
当在管道1中移动的管道清洗装置3靠近位置探测器时，位于管道清洗装置3之中的永久磁体5的磁场使得磁轭元件13所贴附的管壁部分中的磁阻发生改变。因此，通过永久磁体15在磁轭元件13的臂内理应均匀构成的磁流在管道清洗装置3和位于其内的永久磁体5靠近的时候受到影响。其中，对这两个臂侧的其中一个臂侧有利的磁流发生移动，从而在线圈6之内形成可测量的磁流变化。因此，在管道清洗装置3经过的时候会形成在测量线圈6中被感应到的、按照测量线圈6之内的磁流变化而变换极性的电压脉冲。具有显示元件11的分析单元10用来捕获、分析、以及/或者显示测量信号和/或分析值。分析单元10借助管路16连接到设在上级的、这里未示出的设备部件和泵的调节和/或控制装置上。
作为替代方案，位置探测处12的磁饱和的产生可以通过一个或多个载有电流的线圈实施。作为替代方案，管道1的一部分磁饱和可以利用这种方法实施。在示出的装置中，测量线圈6只用来探测管道中的管道清洗装置3。作为替代方案可以利用整个或部分测量线圈6产生磁饱和流。所采用的线圈6根据附图具有通过磁轭元件13的臂14形成的线圈芯，用来提高测量灵敏度的线圈6将线圈芯围绕。

Claims (10)

1.用于管道中移动体的位置探测器，所述位置探测器具有与所述移动体连接的第一永久磁体和设在所述管道上的磁场传感器，其特征在于，所述位置探测器具有使得在位置探测的地点(12)处的管道(1)磁饱和的机构。
2.按权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，至少一个设在所述管道(1)之外的测量线圈(6)形成磁场传感器。
3.按权利要求2所述的位置探测器，其特征在于，所述测量线圈(6)将设在所述管道(1)上外部的铁磁式磁轭元件(13)部分地包围。
4.按权利要求3所述的位置探测器，其特征在于，所述磁轭元件(13)沿着所述管道(1)的方向延伸并且与邻接的、所述管道(1)的局部段形成磁路。
5.按权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述管道(1)的磁饱和通过一个或多个从外部设在所述管道(1)上的第二永久磁体(15)实施。
6.按权利要求4所述的位置探测器，其特征在于，相对于所述管道(1)在径向上磁化的第二永久磁体(15)是所述磁轭元件(13)的组件。
7.按权利要求6所述的位置探测器，其特征在于，所述第二永久磁体(15)被设置在所述磁轭元件(13)的两个臂(14)之间。
8.按权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述移动体与相对于所述管道(1)在轴向上磁化的第一永久磁体(5)连接。
9.按照权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述位置探测器具有用来探测并且进一步地分析和/或显示所述磁场传感器的信号的机构(10)。
10.按照权利要求1所述的位置探测器，其特征在于，所述位置探测器与上级的控制装置和/或调节装置连接。
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