TWI513956B

TWI513956B - 電磁式流量計

Info

Publication number: TWI513956B
Application number: TW103110992A
Authority: TW
Inventors: Yoshihiro Fukano; Yuji Tsuda
Original assignee: Smc Corp
Priority date: 2013-04-08
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-12-21
Also published as: DE102014104107A9; CN104101391B; KR20140121792A; US9109933B2; US20140298920A1; KR101555621B1; DE102014104107A1; TW201439509A; CN104101391A; JP5887683B2; JP2014202662A

Description

電磁式流量計

本發明係有關一種電磁式流量計，其可測量流體通道內部之流體之流速。

過去，舉例而言，習知電磁式流量計係藉由線圈充電形成磁場於流體通過之流體通道，流體之流量係基於因流體通過流體通道之傳導率所產生之電動勢計算。

此種流量計，如日本專利案No.4591015(專利文獻1)所揭示，係配備導引流體通過之測量導管、安裝於該測量導管外側之電極對以及激磁線圈對與磁芯對，各對與該等電極相垂直配置於該測量導管外側。此外，由激磁線圈產生之磁場係與該測量導管相垂直，由該電極對所產生於流體中之電動勢係由控制器導出及轉換成流體之流量。再者，於此種流量計中，形成於該測量導管內部之流體通道，使軸向之入口部及出口部形成圓形剖面，軸向之中間區形成橢圓形剖面。該兩激磁線圈係以近接但保持細小間隙之方式配置於該中間區，俾使磁損最小化，從而以小功率即能獲得大訊號值。

又，以日本專利案No.5102463(專利文獻2)揭示之電磁式流量計，具有軛蓋固定於激磁板之上部，激磁線圈安裝於該激磁板上，測量導管之外周邊區係環設金屬件以及磁路係由激磁線圈所產生之磁場所構成。

然而，在前述專利文獻1揭示之該電磁式流量計中，測量導管內部之流體通道中，組成入口及出口之一端部及另一端部係形成圓形剖面，且該流體通道係形成自一端部至另一端部包含中間區之均一形狀剖面。因此，關於該中間區，其係形成橢圓形剖面，其主軸(伸長部)係大於圓形剖面之該端部及另一端部之外直徑，該測量導管之直徑隨之延伸，致使增加該電磁式流量計之尺寸。

再者，於該電磁式流量計，圓形剖面測量導管之內周表面係設置內襯，藉由更換該內襯之形狀使該中間區之流體通道被製成橢圓形剖面。然而，舉例而言，當該內襯係以樹脂材料之接著形成於該測量導管之內周表面，則該橢圓形剖面之製作變成複雜，而難以高精密度製造所需流量通道面積之測量導管。

另一方面，依專利文獻2揭示之該電磁式流量計，因結構中係以軛蓋及激磁板環設於該測量導管之外圈側，增加該軛部之構件成本及重量。綜上，因固設該軛蓋於該激磁板之需要，增加組裝步驟伴隨相對應之製造成本之增加。

本發明之主要目的係於提供一種電磁式流量計，俾能進一步縮減尺寸及重量。

本發明之特徵在於電磁式流量計包含具有以流體通道連接之上游側口及下游側口之本體、設置於介於上游側口及下游側口間之該本體內部之測量導管，以及於該測量導管外周側之線圈對及電極對，各對彼此相對而配置。

該測量導管係由樹脂材料一體成形，而沿軸向連接該上游側口(40)及該下游側口(40)上之一端部與另一端部形成真實圓形剖面，該端部與另一端部之間之中間部形成長橢圓形剖面，該等線圈係面對於該中間部之外周表面上所形成之剖面直線區配置，而該等電極係相對於該等線圈垂直配置。

依據本發明之電磁式流量計，其中樹脂材料之該測量導管係設置於該本體內，該線圈對及該電極對分別係面對配置於該測量導管之外周側上，該測量導管之該端部與另一端部係分別連接該本體中之該上游側口及該下游測口。該端部與另一端部係分別形成真實圓形剖面，而該端部與另一端部間之間之中間部係形成長橢圓形剖面。此外，於該測量導管上，該等線圈係面對配置於該中間部之外周表面所形成之直線區，而該等電極係相對於該等線圈垂直配置。據此，由於該線圈對可近接配置，而該線圈對由兩側夾置長橢圓形剖面之該測量導管之該中間部，磁損即被抑制，從而以小功率即能獲得大訊號值。此外，可避免習知技術之電磁式流量計所產生測量導管之外徑尺寸增加。因此，可獲得縮減尺寸及重量之電磁式流量計。

本發明之以上及其他目的、特徵及益處將以下述本發明之較佳實施例配合圖式予以清楚說明。

10‧‧‧電磁式流量計

12‧‧‧本體

14‧‧‧管單元

16a,16b‧‧‧附件

18‧‧‧電磁閥單元

20‧‧‧罩件

22‧‧‧顯示單元

42‧‧‧附件螺栓

44‧‧‧測量導管

46a,46b‧‧‧電極

48a,48b‧‧‧發泡片

50a,50b‧‧‧電路板夾持件

52a,52b‧‧‧遮罩

53‧‧‧剖面直線區

62‧‧‧軛部

64a,64b‧‧‧纏線板

66a,66b‧‧‧鐵芯

68a,68b‧‧‧激磁板

70a,70b‧‧‧線圈

72‧‧‧平面區

74a,74b‧‧‧垂直壁

82‧‧‧防水密封

86‧‧‧顯示器

88‧‧‧顯示區

90‧‧‧控制板

第1圖係為依據本發明之一實施例之電磁式流量計之外觀透視圖；第2圖係為第1圖所示之電磁式流量計之展開透視圖；第3圖係為第1圖所示之電磁式流量計之垂直剖視圖；以及第4圖係為第1圖中IV-IV段剖視圖。

如第1至4圖所示，電磁式流量計10包含本體12、容置於該本體12內部之管單元14、連接該本體12之相對兩端及該管單元14之附件對16a,16b(接地電位)、設置於該本體12內部中之該管單元14兩側之電磁閥單元18、覆蓋該本體12側表面之罩件20以及該本體12上表面上提供之顯示單元22。

該本體12，舉例而言，係以金屬材料形成具有實質矩形剖面，且係形成內部具有空間之中空形狀。裝設孔24分別開口於該本體12之軸向(箭頭A及B之方向)相對之兩端上，該等附件16a,16b係安裝於其中。開口26係於該本體12之上表面上，該顯示單元22係安裝於其中。該罩件20係U形剖面且安裝於該本體12上從而覆蓋該本體12之兩側及底部(參第4圖)。

如第3圖所示，該等裝設孔24包含附件孔30，該等附件孔30係實質中央開口。於該等附件孔30之開口端部上，O形環32a係由環狀凹槽分別安裝於該等附件孔30外周側。

該等附件16a,16b係由形成矩形之底座部34及配置於該底座部34中央且沿軸向分別突出於該底座部34相對兩側表面之第一與第二管狀部36,38所構成。此外，通孔(口)40係形成於通過該等第一與第二管狀部36,38及該底座部34內部之直線上。當該等附件16a,16b裝設於該本體12上，該等第一管狀部36係嵌入該附件孔30，該底座部34係以複數附件螺栓42固設於該本體12上。在本例中，該等第二管狀部38係分別以突出於該本體12之相對兩端之方式配置，未列示說明之管或其他同類物，舉例而言，係連接於該第二管狀部38。

依此方式，該兩附件16a,16b係以同軸向面對夾置該本體12於其間之方式配置。

該管單元14包含具有軸向之預定長度(箭頭A及B之方向)之管狀測量導管44、接著於該測量導管44側表面之電極對46a,46b、覆蓋該電極對46a,16b之發泡片對48a,48b、設置於該發泡片對48a,48b外側之電路板夾持件對50a,50b、設置於該電路板夾持件對50a,50b中之電路板58a,58b以及設於該電路板夾持件50a,50b外周側上且覆蓋該電路板58a,58b之遮罩52a,52b。

該測量導管44，舉例而言，係以具有軸向之(箭頭A及B之方向)預定長度之樹脂材料形成。該測量導管44之一端部44a與另一端部44b係形成真實圓形剖面，介於該端部44a與另一端部44b間之中間部44c係形成長橢圓形(oval,oblong)剖面。具體而言，該測量導管44之剖面形狀係由一端部44a沿軸向(箭頭B之方向)逐漸改變，從而形成長橢圓形剖面，藉此形成該中間部44c，且更由該中間部44c沿軸向朝另一端部逐漸改變以再次形成完整的圓形剖面。

再者，因該測量導管44係以樹脂材料形成，如習知技術之電磁式流量計中之內襯不需設置於該測量導管44之內周表面上。

如第4圖所示，該中間部44c係形成長橢圓形剖面，其係於垂直方向(如箭頭C及D之方向)延伸，且剖面直線區53 係形成於長橢圓形剖面之相對兩側區域上，該等剖面直線區53係與後述電磁閥單元18之線圈對70a,70b面對配置。特此說明者，該測量導管44係設置於該本體12之內部，藉此該中間部44c之長橢圓形剖面之長軸係指向垂直方向(如箭頭C及D之方向)，而短軸係指向水平方向。

再者，如第2及3圖所示，該測量導管44之該端部44a與另一端部44b具有凸緣54形成於其上，該等凸緣54呈環狀凸出於該等端部44a,44b之外周表面，O形環32b係分別裝設於該等凸緣54上。

如第3及4圖所示，該電極與另一電極46a,46b係設置於該測量導管44中央處之對稱位置，且，舉例而言，係使用導電性接著劑以接著方式固定於該測量導管44之外周表面。換言之，該等電極46a,46b係設置於與該測量導管44之軸相垂直之直線上，該等電極46a,46b相對於該測量導管44之外周剖面係形成弧形剖面，該等發泡片48a,48b係分別裝設於該等電極46a,46b之外周側上，從而完全覆蓋電極46a,46b。

如第4圖所示，該等電路板夾持件50a,50b，舉例而言，係以樹脂材料形成，其包含相對於該測量導管44之外周表面形成弓形剖面之主體區56以及形成於該等主體區56上部之電路板夾持區60，該等電路板夾持區60係可使電路板58a,58b設於其中。

此外，該等電路板夾持件50a,50b係通過該等主體區56覆蓋該等發泡片48a,48b外周側之方式裝設。板狀之該等電路板58a,58b係裝設於該等電路板夾持區60上。該等電路板58a,58b 係電性連接該等電極46a,46b。

該等遮罩52a,52b係形成U形剖面，且，舉例而言，係以金屬材料形成。該遮罩52a係以環繞該測量導管44及該電路板夾持件50a上方之方式裝設，該遮罩52b係以環繞該測量導管44及該電路板夾持件50b下方之方式裝設。此外，該遮罩52a之開口端以及該遮罩52b之開口端係彼此相對重疊之方式固定。據此，該測量導管44、該等電極46a,46b及包含該等電路板58a,58b之該等電路板夾持件50a,50b之外圍側被該遮罩對52a,52b覆蓋。

如第2及4圖所示，該電磁閥單元18包含設於該管單元14之該測量導管44外周側上之軛部62、固定於該軛部62之纏線板對64a,64b、通過鐵芯66a,66b固定於該等纏線板64a,64b中心區之激磁板對68a,68b以及卷繞於該等纏線板64a,64b之線圈70a,70b。

該等線圈70a,70b、該等纏線板64a,64b及該等激磁板68a,68b係設置於夾置該測量導管44之對稱位置之直線上。

該軛部62係以沖壓成型形成實質U形剖面，舉例而言，其係以金屬材料製成。該軛部62包含平面區72及垂直壁對74a,74b，該等垂直壁74a,74b係垂直設於該平面區72之兩端。具體而言，該等垂直壁74a,74b係以彼此實質平行之方式設置。

於該軛部62中，該等線圈70a,70b卷繞其上之該等纏線板64a,64b係通過螺栓76固定於該等垂直壁74a,74b。該等鐵芯66a,66b係以嵌隙預先固設於該等激磁板68a,68b，穿設於該等纏線板64a,64b中央，再以該等螺栓76固定。

此外，該軛部62係固定於該本體12之底部，該等纏線板64a,64b及該等激磁板68a,68b等係以上述方式設於該軛部62上，使該平面區72係定位於下方(於箭頭C之方向)且水平設置，而該等垂直壁74a,74b係向上方延伸設置(於箭頭D之方向)。

再者，激發偵測電路板78係面向該本體12之該開口26設置。電流係依據該激發偵測電路板78之電流控制流入該等線圈70a,70b。

當該管單元14係配置於該軛部62之內部，該測量導管44之該兩剖面直線區53係分別面對該等線圈70a,70b及該等激磁板68a,68b設置。因此，舉例而言，相較於配置線圈對70a,70b於真實圓形剖面之測量導管之外周側，藉由設置該等線圈70a,70b於面向長橢圓形剖面中較窄短軸之剖面直線區53之位置，該等線圈70a,70b可更近接彼此配置。

如第1至4圖所示，該顯示單元22係設置於該本體12之上表面上從而封閉該開口26。當該顯示單元22之套管80係以抵接防水密封82裝設於該本體12之上表面上，水氣被防止自外部穿透進入該顯示單元22之內部。

如第1至3圖所示，於該套管80之一端側(於箭頭A之方向)，連接器84係可連接於未列示之信號線。藉由該信號線連接於該連接器84，該電磁式流量計10之偵測結果能以偵測信號輸出至外部。

再者，於該套管80之中央區係設有顯示器86之顯示區88，舉例而言，顯示藉由該電磁式流量計10測量後之流體流量。於該套管80之另一端側(於箭頭B之方向)設有控制該顯示器86等之控制板90及可開啟該顯示區88之顯示及其他運作之按鈕 92。

依據本發明之實施例之該電磁式流量計10基本係如上述構成。以下，說明其之運作及有益功效。

於該電磁式流量計10上，未列示之管係連接該附件對16a,16b，通過此管，被測量之流體(液體)係自未列示之測量流體供應端流入。此外，測量流體通過上游側上之該附件16a流入該管單元14之該測量導管44之內部，繼而通過下游側上之該附件16b被導出。

於此時，該電磁閥單元18之該等線圈70a,70b被供電激發，藉此產生與面對該等線圈70a,70b設置之該測量導管44相垂直之磁場。電動勢被垂直於磁場設置之該等電極對46a,46b偵測，且該電動勢被輸出至計算測量流體之控制器(未圖示)。據此，流經該電磁式流量計10內部之測量流體之流量被偵測，且該被偵測之流量被顯示於該顯示單元22之該顯示區88。

於前述情況，依本實施例，該管單元14之該測量導管44係樹脂材料一體成形，該端部44a與另一端部44b形成真實圓形剖面，且沿軸向(於箭頭A及B之方向)之中間部44c係形成長橢圓形剖面，從而發生於習知電磁式流量計中測量導管外徑之增加可被避免。因此，相較於習知電磁式流量計，因不擴展測量導管之直徑，該電磁式流量計10得以較小尺寸製做。此外，藉由近接配置該線圈對70a,70b夾置該測量導管44於其間，可抑制磁損，且以小功率即能獲得大訊號值。

再者，藉由以樹脂材料形成該測量導管44，無需提供內襯於該測量導管44之內部，同時，完美圓形剖面之該端部 44a與另一端部44b及長橢圓形剖面之該中間部44c可共同一體成形於該測量導管44。據此，測量流體通過之該測量導管44得以高精密度形成預定之流體通道截面積。

再者，因以金屬材料形成U形剖面，該軛部62係可使該等線圈70a,70b及該等纏線板64a,64b配置於其向上開口之空間(開口向箭頭D之方向)，進而提升該管單元14組裝於該軛部62內部之簡易性。此外，相較於該管單元14之外周側均被該軛部62完全圍繞之情形，因構件數量減少，尺寸及重量之縮減係可實現。

進而言之，該罩件20係以金屬材料製成，其係電性絕緣於接地電位之該等附件16a,16b。因此，相較於習知電磁式流量計中之本體等整體係被罩件圍繞且係偏壓於接地電位，組裝之便利性可被改善。

雖然本發明已以較佳實施例說明如上，本發明之電磁式流量計非限於此實施例，於不脫離本發明所附申請專利請求項之範圍，上述實施方式可做各種改變或修飾。