CN101405578B - 流量测量仪表的测量变换器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于测量经过现存管道系统的介质的流量的流量测量仪表的测量变换器(11)，其以成本低廉的方式实现在介质和测量变换器之间的电势均等。测量变换器包括：测量变换器外壳(19)；集成在测量变换器中的测量管(13)；绝缘体制成的两个过程连接(21)，测量管(13)经由该过程连接可连接至管道系统；以及至少一个放置在过程连接(21)之一中的电极(27)，其通向过程连接(21)的内部空间(31)，在工作期间介质流经该内部空间，并且电极通过导电连接与测量变换器外壳(19)相连。

Description

流量测量仪表的测量变换器

技术领域

本发明涉及一种流量测量仪表的测量变换器。

背景技术

流量测量仪表应用于工业测量技术中，用于测量体积流量。

当今的测量方法基于磁流体动力学原理并且与磁感应流量测量变换器结合使用。在这种情况中，至少略微导电并且体积流量待测的介质流经测量管，磁场基本垂直于测量管轴线地贯穿该测量管。垂直于磁场的载荷子感生垂直于介质流动方向的电压。该电压能够由合适设置的测量电极分接。测量电极为此与介质电容地或流电地耦合。感生的电压与在测量管横截面上平均的介质流速成比例并且因而也与体积流量成比例。

传统的流量测量仪表，特别是磁感应流量测量仪表使用的测量变换器包括插入现存管道系统的测量管。在测量期间，介质流经测量管。为此，在测量变换器上在测量管的两端提供过程连接。过程连接直接接触介质并且直接安装在测量变换器上。

由于这种测量管需要高度的机械稳定性，它们优选由外部的特别是金属的支持管构成，其具有可预定的强度和口径。在内部，支持管涂敷有具有可预定厚度的不导电的绝缘材料，即，所谓的内衬。例如具有磁感应的流量测量变换器，其涉及具有入口侧第一末端和出口侧第二末端的测量管。这种测量管包括：通常为非铁磁性的支持管，作为测量管的外护层；和绝缘材料制成的管状内衬，其容纳在支持管的内腔中，用于引导与支持管绝缘的流动介质。内衬用于支持管与介质的化学隔离。在支持管高度导电的情况中，特别是在金属支持管的情况中，内衬还用作支持管和介质之间的电绝缘，以防止电场通过支持管的短路。通过合适设计支持管，于是实现了测量管的强度与给定应用场合中存在的机械负载的匹配；而通过内衬，能够实现测量管对于化学以及特别是与给定应用场合相关的卫生需求的匹配。经常用于制造内衬的是注射模塑或传递模塑处理。然而，通常还将完整的预制内衬(例如热塑性或热硬化性的合成材料制成的内衬)插入支持管。

只有当介质和测量变换器处于相同电势时才保证无缺陷的测量。为此，优选地，介质和测量变换器外壳都具有接地连接。在这个意义上，过程连接由导电材料(通常为金属)制成，那么电势的均等直接通过过程连接实现，过程连接在测量操作中既与介质又与测量变换器接触。于是，无需另外的电势均等措施。介质通过测量变换器或其外壳的接地而直接接地。

然而，在大量应用场合中，过程连接优选由绝缘材料特别是塑料制成。在这种情况中，必须引入特殊的措施，以保证介质与测量变换器之间的电势均等。为此，申请人例如与磁感应流量测量仪表相结合提供了Promag H，这是一种接地环，其安装在测量变换器与过程连接之间并且在测量操作中既与介质接触又与测量变换器接触。接地环实现需要的电势均等。图1显示了它的一个例子。显示了过程连接1和测量变换器3。在过程连接1和测量变换器3之间设置了接地环5。接地环5由导电材料制成并且在测量操作期间直接接触介质。介质流经接地环5。同时，接地环5在已组装状态中直接接触测量变换器3的外壳。在接地环5和过程连接1之间以及在接地环5和测量变换器3之间分别有密封件7、9，在这个例子中，密封件都是O形环。

接地环5的材料依赖于磁感应测量变换器的测量电极的材料而选择，以避免测量电极的电化学腐蚀。另外，当然必须选择材料保证接地环5相对于介质的足够的化学和/或机械耐久性。依赖于应用场合，可能必须使用相对昂贵的特殊材料。

接地环5的尺寸依赖于特定的过程连接的额定直径。相应地，接地环5所需的材料的量依赖于额定直径。依赖于接地环5的尺寸以及材料的选择，这种电势均等的形式可能导致可观的成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种流量变换器，其以成本低廉的方式实现在介质和测量变换器之间的电势均等。

为此，本发明在于一种用于测量经过现存管道系统的介质的流量的流量测量仪表的测量变换器，其包括：

-测量变换器外壳；

-集成在测量变换器中的测量管；

-两个由绝缘材料制成的过程连接，测量管经由该过程连接可连接至管道系统；和

-至少一个放置在过程连接之一中的电极；

--电极通向过程连接的内部空间，在工作期间介质流经该内部空间，并且电极通过导电连接与测量变换器外壳相连。

在一个实施例中，电极是销式电极，其延伸穿过过程连接的在工作期间由介质流经的管状部分的外壁，进入内部空间。

在另一实施例中，电极设置在过程连接的外壁中的贯穿的孔中。

在一个实施例中，每一包含至少一个电极的过程连接在末端具有法兰，用于将过程连接安装到测量变换器的对接法兰上，该对接法兰围绕测量管的口。

在前一实施例的进一步发展中，对接法兰是导电的并且是测量变换器外壳的一部分，或者对接法兰与测量变换器外壳导电连接。法兰能够利用导电的机械连接工具安装至对接法兰，并且在电极和测量变换器外壳之间的导电的连接包括一个连接件，当法兰安装至对接法兰时，电极经由该连接件与机械连接工具导电连接。

在这个进一步发展的进一步发展中，连接件是金属成型件，其具有第一部分和第二部分，其中第一部分在外部平放在过程连接的其中放置电极的区域上，第二部分平放在法兰远离测量变换器的表面上。电极延伸贯穿第一部分并且具有从过程连接伸出并接触连接件的头部。导电的金属连接工具延伸贯穿第二部分并与其接触。

在另一进一步发展中，电极具有：

-电极端，

--该电极端通向过程连接的内部空间；和

-电极头，

--该电极头从过程连接伸出来，并且

--该电极头与电极端相连。

另外，本发明在于一种由绝缘材料制成的过程连接，用于测量现存管道中流经的介质的流量的流量测量仪表的测量变换器，该测量变换器具有测量变换器外壳和集成在测量变换器中的测量管，其中过程连接用于将测量管连接至管道系统，

-其中至少一个电极放置在过程连接中，

--该至少一个电极通向过程连接的在工作期间由介质流经的内部空间并且能通过导电连接与测量变换器外壳连接。

本发明的一个优点在于，与传统的接地环相比，电极可以被制得非常小并因而成本低廉。以这种方式，可以以成本低廉的方式使用非常昂贵的材料。

另一优点在于，通过在过程连接中使用电极，可以利用在过程连接和测量变换器之间存在的导电的机械连接工具，以在测量变换器外壳和介质之间产生电势均等。以这种方式，可以通过测量变换器外壳的接地而将介质接地。

附图说明

现在根据附图更加详细地解释本发明和进一步的优点，附图中给出了实施例；图中相同的部件具有相同的附图标记。附图中：

图1是磁感应流量测量变换器，其具有接地环用于实现介质和测量变换器之间的电势均等；

图2是磁感应测量变换器的视图；

图3是过程连接的截面；

图4是图3的过程连接的视图；和

图5是图3中显示的包含电极的过程连接的放大截面。

具体实施方式

图2显示了流量测量仪表的测量变换器11的透视侧视图，该流量测量仪表用于测量现存管道系统中流经的介质的流量。所示的实施例涉及磁感应流量测量仪表的测量变换器。然而，本发明不限于磁感应测量变换器，而是还可与应用其它流量测量原理的测量变换器相结合，用于介质的接地。

这里所示的磁感应流量测量仪表的测量变换器11包括：集成在其中的测量管13，其具有可预定的形状和尺寸，用于引导待测介质；布置在测量管13上的磁场系统15，用于产生并引导测量所需并且至少部分贯穿测量管13中引导的介质的磁场；以及同样布置在测量管13上的测量电极配置17，用于测量在介质中感生的电压。为了分接在流动的介质中感生的电压，测量电极配置17例如包括两个流电的或电容的测量电极。

磁场系统具有优点地如下构造，使得由其产生的磁场贯穿位于测量管13内部的介质，至少部分垂直于其流动方向。

另外，测量变换器11包括测量变换器外壳19。在所示的实施例中，测量变换器外壳19包括基本刚性的支持框架，用于容纳未显示的电子器件外壳，该电子器件外壳与测量变换器11电子地及机械地相连，其中测量管13和支持框架在入口侧和出口侧都机械连接。为了压密地插入现存的管道系统，测量变换器11在入口侧和出口侧各自包括用于机械紧固过程连接21的装置。图3显示了过程连接21的一个截面，图4显示了过程连接21的一个视图。过程连接21由绝缘材料，特别是塑料，例如聚氯乙稀(PVC)或聚偏氟乙烯(PVDF)制成。在所示实施例中，用于机械紧固过程连接的装置各自包括一个对接法兰23，其围绕测量管13的相关的口，相关过程连接21的相应法兰25可安装在该对接法兰上。在这里所示的实施例中，两个对接法兰23各自集成在支持框架中，特别是浇铸在框架中。以具有优点的方式，支持框架和对接法兰23能够整件地构成。

测量管13包括例如金属的支持管，其在测量操作期间由介质流经的内表面具有绝缘材料的内衬。支持管由导磁材料制成，特别是非铁磁性材料，例如不锈钢或其它不锈金属。支持管同轴围绕内衬并且因而用作外部的形状给定且形状稳定的套管。在这种情况中，内衬这样实现，使得测量管13在其中流过的介质所接触的内侧面完全被内衬覆盖并因而基本上只有内衬被流经测量管13的介质润湿。测量变换器11到现存管道系统的连接是通过两个过程连接21实现的。

根据本发明，至少一个电极27放置在两个过程连接21中的至少一个上。图5显示了图3的过程连接21的包含电极27的断面X的放大图。电极27通向过程连接21的内部空间31，介质在工作期间流经该内部空间。通过电极27，有到介质的导电的连接。这个连接用于上述的在测量变换器11和介质之间的电势均等。与前述的接地环5不同，电极27的尺寸不受到管道系统或测量管13的尺寸的约束。电极27可以非常小。由于对于电极27的材料需求较小，所以非常昂贵的材料，例如铂、钽或哈斯特合金C也可以用作电极27的材料，而不会由此导致材料成本显著提高。

通过仅仅令电极27接触介质的部分由昂贵的材料制成，能够进一步降低材料成本。在图3中显示了这一例子。显示的电极27由两部分构成，即电极端27a和电极头27b，电极端通向过程连接21的内部空间31，电极头延伸出过程连接21并与电极端27a相连。在这种情况中，电极端27a由应用特定的可能非常昂贵的材料制成就足够了。电极头27b可以由成本低廉的导电材料制成，例如，普通钢或不锈钢。电极端27a液密地置于孔33中。为此，例如可以应用EP0892252A1的教导。其中介绍了要设置在测量变换器中的测量电极。液密的安装可以例如通过令电极端27a具有顺序排列的截头圆锥部分而实现，在截头圆锥部分中约束其中布置孔33的材料。

电极端27a例如通过螺旋连接旋至螺纹销钉，该螺纹销钉在电极头27b上形成并且被引导入孔33中。

为了防止由于电极27和测量电极配置17的测量电极之间的电化学作用而引起的电极电化学腐蚀，电极27和测量电极优选由相同的材料制成，例如不锈钢、铂、钽或哈斯特合金C。如果这不可能，那么测量电极应当由比用于介质接地的电极27更贵重的材料制成。以这种方式，电化学腐蚀首先影响电极27，而非测量电极。这样做的原因是，与测量电极相比，电极27更容易维护以及根据需要而替换。

另外，自然，必须选择材料保证电极27相对于介质的足够的化学和/或机械耐久性。根据应用场合，可能需要使用相对昂贵的特殊材料。

在所示实施例中，电极27是销式电极，其延伸穿过过程连接的管状部分的外壁29，进入过程连接的内部空间31，介质在工作期间流经所述管状部分。电极27位于过程连接21的延伸穿过外壁29的贯穿的孔33中。

电极27经由导电的连接与测量变换器11特别是其变换器外壳19相连。以这种方式，实现期望的电势均等。通过测量变换器外壳19的接地，介质被接地。这里仅仅示意性显示的测量变换器外壳19的接地通常是通过法则规定的并且典型地是通过测量变换器11的未显示的电子连接而实现的。

导电的连接可以以很多方式实现。这里优选使用的是在过程连接21和测量变换器11之间总是需要的机械连接。

每一包含至少一个电极27的过程连接21具有位于末端的前述的法兰25，其用于将过程连接21安装在测量变换器的围绕测量管13的口的对接法兰23上。优选地，对接法兰23是导电的并且是测量变换器外壳19的一部分，或者对接法兰23与测量变换器外壳19导电连接。通常，对接法兰25由金属例如钢或不锈钢制成，并因而是导电的。

对接法兰25可以利用导电的机械连接工具安装在对接法兰25上。在所示实施例中，法兰25具有多个贯穿的孔35，图中未显示的金属螺钉通过该贯穿的孔旋入对接法兰23中的相应螺纹盲孔37。

另外，电极27和测量变换器11之间的导电的连接包括连接件39，当法兰25安装在对接法兰23上时，电极27通过该连接件与机械连接工具(这里是螺钉)导电连接。

在所示实施例中，连接件39是金属的成型件，例如不锈钢板。连接件39包括第一部分39a和第二部分39b，第一部分在外部平放在过程连接21中电极27所处的区域，第二部分平放在法兰25的背离测量变换器11的面上。电极27延伸穿过第一部分39a并且具有伸出过程连接21且接触连接件39的头27b。导电的机械连接工具延伸穿过第二部分39b并与其接触。

附图标记

1　 过程连接

3   测量变换器

5   接地环

7   密封件

9   密封件

11  测量变换器

13  测量管

15  磁场系统

17  测量电极配置

19  测量变换器外壳

21  过程连接

23  对接法兰

25  法兰

27  电极

27a 电极端

27b 电极头

29  外壁

31  内部空间

33  孔

35  多个孔

37  螺纹盲孔

39  连接件

39a 部分

39b 部分

Claims (8)

1.流量测量仪表的测量变换器(11)，该流量测量仪表用于测量经过现存管道系统的介质的流量，该测量变换器包括：

-测量变换器外壳(19)；

-集成在所述测量变换器中的测量管(13)；

-两个由绝缘材料制成的过程连接(21)，所述测量管(13)经由该过程连接能够连接至所述管道系统；和

-至少一个放置在所述过程连接(21)之一中的电极(27)；

--该电极通向所述过程连接(21)的在工作期间由所述介质流经的内部空间(31)，并且所述电极通过导电的连接与所述测量变换器外壳(19)相连。

2.根据权利要求1所述的测量变换器，其中电极(27)是销式电极，其延伸穿过过程连接(21)的在工作期间由介质流经的管状部分的外壁(29)，进入过程连接的内部空间(31)。

3.根据权利要求1所述的测量变换器，其中电极(27)设置在过程连接(21)的外壁(29)中的贯穿的孔(33)中。

4.根据权利要求1所述的测量变换器，其中每一包含至少一个电极(27)的过程连接(21)在末端具有法兰(25)，该法兰用于将过程连接(21)安装到测量变换器(11)的对接法兰(23)上，该对接法兰围绕测量管(13)的口。

5.根据权利要求4所述的测量变换器，其中

-对接法兰(23)是导电的并且是测量变换器外壳(19)的一部分，或者对接法兰与测量变换器外壳导电连接，

-法兰(25)能够利用导电的机械连接工具安装至对接法兰(23)，并且

-在电极(27)和测量变换器外壳(19)之间的导电的连接包括一个连接件(39)，当法兰(25)安装至对接法兰(23)时，电极(27)经由该连接件与机械连接工具导电连接。

6.根据权利要求5所述的测量变换器，其中

-连接件(39)是金属的成型件，

--该连接件具有第一部分(39a)，该第一部分在外部平放在过程连接(21)的其中放置电极(27)的区域上，

--该连接件具有第二部分(39b)，该第二部分平放在法兰(25)远离测量变换器(11)的表面上，

-电极(27)延伸贯穿第一部分(39a)并且具有从过程连接(21)伸出并接触连接件(39)的头部(27a)，并且

-导电的金属连接工具延伸贯穿第二部分(39b)并与其接触。

7.根据权利要求1所述的测量变换器，其中电极(27)具有：

-电极端(27a)，

--该电极端通向过程连接(21)的内部空间(31)；和

-电极头(27b)，

--该电极头从过程连接(21)伸出来，并且

--该电极头与电极端(27a)相连。

8.由绝缘材料制成的过程连接(21)，用于流量测量仪表的测量变换器，该流量测量仪表用于测量现存管道中流经的介质的流量，该测量变换器具有测量变换器外壳(19)和集成在所述测量变换器(11)中的测量管(13)，

-该过程连接用于将所述测量管(13)连接至所述管道系统，

-该过程连接中放置了至少一个电极(27)，

--该至少一个电极通向所述过程连接(21)的在工作期间由介质流经的内部空间(31)，并且能够通过导电的连接与所述测量变换器外壳(19)连接。

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