磁感应流量测量装置的制作方法

本发明涉及一种如权利要求1前序部分限定的磁感应流量测量装置。

背景技术：

磁感应流量测量装置根据电动感应原理用于体积流量测量，并且已发布于大量出版物中。相对磁场垂直移动的介质的载流子，在垂直于介质流动方向及垂直于磁场方向布置的测量电极中感应测量电压。在测量电极中感应的测量电压与测量管横截面上平均的介质流速成比例，因此与体积流量成比例。如果已知介质密度，则可确定管线或测量管中的质量流量。测量电压通常通过一对测量电极来分接，该测量电极相对于沿测量管轴线的坐标，被布置于最大磁场强度的区域中，并且因此在该处可期望最大测量电压。

WO 2004/072590A1公开了一种磁感应流量测量装置，其具有两个线圈体，这两个线圈体相对布置于测量管上。每个线圈体包括线圈及为线圈芯的极靴。极靴沿着线圈轴线延伸于线圈体的第一通道中。其包括突出部(protrusion)，突出部被实施为使得测量管可与极靴近似于无间隙地接触。线圈体通过两个电场导回元件以预加应力推向彼此。以这方式，相应的极靴被推压于测量管上。

DE 10 2004 014 300 A1描述了一种如图1和2所示的磁感应流量测量装置。

在DE 10 2010 001 393 A1中另外公开了本发明领域的流量测量装置。该流量测量装置如图3和图4所示。该流量测量装置的特征在于其快速、成本效益且有不复杂的制造性。

技术实现要素：

发明内容本发明的目的是，首先，通过特殊电缆引导(cable guidance)来减低测量误差。

该目的通过权利要求1实现。

根据本发明，用于确定通过具有测量管轴线的测量管的被测介质的流动的磁感应流量测量装置，包括至少一个第一线圈部件，具有用于容纳线圈的线圈芯的线圈体，其中所述线圈缠绕在线圈体上，并且其中线圈芯设置于线圈体的第一通道中，且线圈芯纵向轴线与线圈同轴。

在本发明的磁感应流量测量装置的情况下，至少两个电缆线股布置于线圈芯与线圈体之间，所述电缆线股用于分接设置于测量管上的两个或更多个测量电极的信号。

所述电缆线股于所述线圈部件内，基本上沿着垂直于测量管轴线延伸的切割平面延伸。电缆线股通常具有一定量的刚度。因此，它们可以从该平面稍微突出。然而，从该平面突出的突出部不应超过电缆直径的两倍。

通过基本上与磁场平行地引导电缆，可提高流量测量装置的测量性能。

本发明有利实施例为属权利要求的主题。

当线圈芯具有至少两个空腔，其中这些空腔中的每一个被提供为用于引导电缆线股中的相应一个时是有利的。空腔被端部地布置于线圈芯中是特别有利的。空腔提供电缆的可靠引导。

有利地，至少在线圈部件的区域内，以使得两个电缆线股的电缆引导对称进行的方式相对于线圈体设置空腔和线圈芯。

电缆线股被有利地与线圈芯的纵向轴线B平行地在线圈部件的特定区域中导引。

有利实施例中，线圈芯是由与彼此连接的芯板金属件构成的单个部件。在这种情况下，空腔由两个芯板金属件界定。

当两个电缆线股中的一个、特别是两个电缆线股均以使得其在该切割平面中基本上具有两个大于30°、特别是大于60°的弯曲，并且具有大于15°、特别是大于30°的第三弯曲的方式导引时是有利的。

在以下情况下是特别有利的：线圈芯具有突出部，并且其中，线圈体具有设置于测量管与线圈之间的第一止动件，其中在第一线圈部件组装状态下，线圈芯的突出部抵靠线圈体的第一止动件并防止线圈芯相对于线圈体在背离测量管的第一方向上沿线圈芯的纵向轴线移动，其中线圈体在背离测量管的端部上具有第二止动件，其中线圈芯通过固定元件固定于线圈体上，所述固定元件在组装状态下在预应力抵靠线圈体的第二止动件，该预应力在第一止动件与第二止动件之间沿线圈芯的纵向轴线方向。

当线圈芯形成为极靴时是特别有利的。

当线圈芯具有凹槽并且固定元件具有与线圈芯凹槽配合的至少一个突起(projection)，其中线圈芯与固定元件通过凹槽和突起形状互锁连接来彼此连接时是额外有利的。

在额外的有利实施例中，线圈体具有至少一个第三止动件，其中固定元件在组装状态下抵靠第三止动件，由此阻止固定元件在与第一方向垂直的第二方向上移动，并由此阻止固定元件在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上移动。

当至少一个极靴板金属件布置于线圈芯与测量管之间时是额外有利的。

在这种情况下，每一个极靴板金属件可在线圈体的组装状态中以有利的方式分开地卡扣到设置于线圈体中的凹部内。

第一线圈部件和第二线圈部件有利地相对布置于测量管上，其中线圈被连接为使得由其产生的磁场指向共同方向。

第一线圈组件和第二线圈组件特别是通过形状互锁，在与线圈芯(3)的纵向轴线同轴的预应力下彼此连接。

当第一线圈部件和第二线圈部件被互补地构造时是有利的。

在有利的实施例中，线圈体具有至少一个电缆引导件(cable guide)用于引导电缆，使得所导引的预定长度的电缆不超过与线圈体的预定间距。

本发明的进一步发展及实施例反映于从属权利要求的特征中。

附图说明

本发明可以具有多种实施例。现在将基于附图更详细解释其中一些。在附图中等同的元件具有相同的附图标记。附图示出如下：

图1示出现有技术的磁感应流量测量装置的第一线圈布置；

图2是在磁感应流量测量装置的情况下，现有技术已知的用于在测量电极与变送器之间导引信号线结构的透视图，

图2a是根据图2的切割平面A截取的极靴的俯视图，

图3以分解图示出现有技术的磁感应流量测量装置的两个相同的线圈布置；

图4透视地示出处于组装状态的图3的两个相同线圈布置；

图5透视地示出本发明的磁感应流量测量装置的线圈布置；

图6是本发明的流量测量装置的截面图；

图7是本发明的流量测量装置中的电缆引导件的透视截面图；和

图8示出本发明的流量测量装置中对线圈芯的保持。

具体实施方式

参照图1，示出现有技术已知的磁感应流量测量装置101的示意图。被测介质沿测量管轴线110方向流动通过流量测量装置的测量管102。被测介质至少略为导电体。测量管102为非导电材料，或至少其内部衬有非导电材料。

由于与被测介质的流动方向垂直指向并且通常由两个径向布置电磁体(图1中未示出)产生的磁场，位于被测介质内的载流子则迁移至相对连接的测量电极103；104。在两个测量电极103，104间形成的电压与在测量管102的横截面上平均的被测介质的流速成比例，即为测量管102内被测介质的体积流量的量度。而且，测量管102通过连接元件(未示出)与被测介质流动通过的管道(未示出)连接。

测量电极103，104通过信号线105，106与控制/评估单元107连接。此外，可以通过连接线109将测量数据转发到显示单元108。

图2及2a示出了在测量电极103，104与变送器间引导电极电缆，该变送器至少包括控制评估单元107。背离测量电极103，104导引的电极电缆105，106在具有集成的极靴的线圈芯112的相对侧面上延伸。图2中未示出磁体布置的相对设置并具有集成极靴的线圈芯。线圈芯112优选地由多个已组装及刚性互连的板金属件113组成。线圈芯112的分层结构防止涡流形成。

在切割平面117的区域中，电极电缆105，106示出改变的方向。这也在图2a中示出，图2a为使用切割平面117截取的平面图。该区域中，由两个电极电缆105，106限定的区域垂直于由磁体布置形成的磁场定向。该区域中，在电极电缆105，106中感应干扰电流的风险尤其大。

如图1及图2所示，在所示的流量测量装置内的信号线105及106的电缆引导沿着线圈芯112横向进行。因此，信号线被导引离开垂直于测量管102的平面，使之夹绕线圈芯112。

图3示出现有技术的磁感应流量测量装置的两个相同构造的线圈部件1。这种流量测量装置用于例如过程测量技术，用于确定被测介质通过测量管(在该图中未示出)的流动。各线圈部件1具有用于容纳线圈4线圈芯3的线圈体2，其中线圈4缠绕于线圈体2上。线圈芯3与线圈4同轴地布置于线圈体2的第一通道5中。线圈芯体3在通道中在其纵向轴线方向上可移动地被导引，至少使得在操作就绪状态中，其基本上与测量管纵向轴线方向垂直地延伸。

在图3中，线圈体2至少包括第一突出部7。在该示例中，线圈芯3形成有集成的极靴。极靴用于场引导并被对应地形成。因此，线圈芯3在此执行线圈芯与极靴的功能，特别是用于测量管中的场线引导。替代地，该部件在此也可总称为极靴。突出部7具有管段或管道段的形状。因此，测量管可与其齐平接触。其曲线及尺寸与测量管的曲线及尺寸匹配以便良好配合。在这种情况下，与线圈体2的通道5相比，突出部7横向于线圈芯3纵向的轴线具有更大的横截面。因此，突出部7不能进入线圈体2的通道5中。线圈体2包括第一止动件8，特别是形成于线圈4的面向测量管的端部上。在该示例中，止动件8因此布置于测量管6与线圈4间的线圈体2上。突出部7及止动件8在这种情况下形成为设定线圈芯3的突出部7，或极靴，在第一线圈部件1的组装状态下，抵靠线圈体2的第一止动件8。这防止线圈芯3相对于线圈体2沿着线圈芯3纵向轴线，在背离测量管6的第一方向上移动。止动件8特别是基本上具有突出部7的形状，使得突出部7相对于止动件8以大面积齐平。以这种连接，可在线圈体3中设置特殊底座。

凭已知方式，线圈体2在线圈体2背离测量管6并且因此也背离线圈4的端部上包括第二止动件9。固定元件12支撑于该第二止动件9上。固定元件12于这种情况下，通过例如摩擦互锁的形状和/或力互锁与线圈芯3连接，使得线圈芯3在轴向应力——因而是作用在线圈芯3的纵轴线的方向上的应力——作用下固定于线圈体2上。因此，线圈芯3通过固定元件12固定于线圈体2上，该固定元件在组装状态下至少在线圈4的区域中于预应力下抵靠线圈体2的第二止动件9。因此，应力至少作用在线圈4的区域中，特别是在线圈体2的第一止动件8与第二止动件9之间。第一止动件8在此位于线圈体2的通道5外部，或围绕线圈体。由于线圈芯被形成为极靴，突出部7在装配状态下面向测量管地位于线圈芯3的第一端上。大致上，线圈芯3可被称为T形或Y形。所述底座在限定位置中将线圈芯3定位于线圈体2中。通道5中的引导防止垂直于线圈芯3的纵向轴线的过大位移。两个止动件8及9间的预应力防止相对于线圈体2沿纵向轴线的位移。

借助于固定元件12的预应力及固定状态例如通过在线圈芯3中设置凹槽14，以及用于凹槽14或者配合进线圈芯3的凹槽14中的、固定元件12上的至少一个突起13来实现的，其中线圈芯3及固定元件12通过凹槽14及突起13的形状互锁彼此连接。在这种情况下，诸如所描绘的，固定元件12可被实施为具有对应切口的板金属件。因此，线圈芯3中的预应力也通过固定元件12及线圈芯3的突出部7的弹性实现。凹槽14特别设置于线圈芯3的与其第一端相对的第二端上。

如果所示的具有突起13的固定元件12被推入线圈芯3的凹槽14中，则当线圈芯3位于线圈体2的通道中时，固定元件12抵靠线圈体2的第二止动件9。为了确保线圈芯3不在与线圈芯3的纵向轴线垂直的另外两个空间方向上移动，线圈体2包括第三止动件10及第四止动件11，其中固定元件12在组装状态下抵靠第三止动件10及第四止动件11，由此防止固定元件12在与第一方向垂直的第二方向上移动，并且由此也防止固定元件12在与第一方向及第二方向垂直的第三方向上移动。因此，在该示例的实施例中，两个止动件10及11用于限定固定元件12的位置。在固定元件中设有锥形切口及在线圈体上设有对应止动件的情况下，仅一个止动件则足以防止固定元件在与第一方向垂直的第二方向上移动，以及固定元件在与第一及第二方向垂直的第三方向上的移动。

进一步示出两个极靴板金属件16，其在磁感应流量测量装置的组装状态下在线圈芯3与测量管6之间设置为近似无空气间隙。替代地，也可提供仅一个极靴板金属件。此外，在此不应排除应用三个或更多个极靴板金属件。极靴板金属件16的功能为测量管中的磁场引导。因此，极靴板金属件16与线圈芯3或极靴的尺寸应设计为使得两个部件的接触面非常大，并且尽可能无间隙。自然的，线圈体2也被对应地设计，特别是当每个极靴板金属件16分开地卡扣到设置于线圈体2中的凹部17，18中时。每个极靴板金属件16例如通过卡入固定于其自身的凹部17，18中。不受此影响，极靴板金属件16与线圈芯3或极靴及测量管的接触面应尽可能大并无间隙。

对于磁感应流量测量装置，两个线圈部件1布置于测量管的相对侧上。在这种情况下，线圈4被连接为使得由其产生的磁场指向共同方向，特别为所产生的磁场的场线指向沿同轴线圈芯3的纵向轴线的第一方向。因为在此涉及两个技术上相同、具有等同部件及互补接口、并且由此实现相同功能的线圈部件1，并且因为两个线圈部件1的线圈4被等同地构造，因此线圈4必须对应地连接。其基本上位于相对于彼此旋转180°的两个近似平行的平面中。线圈部件1被构造地实施为使得其仅可以预定方式安装，这是基于防错的概念。

第一线圈部件1及第二线圈部件1特别是通过形状互锁彼此连接。接合钩21接合于眼部20中，眼部20被提供并且被设计或定尺寸用于各自的连接对象，即相应的另一个线圈部件。这可沿线圈芯3的纵向轴线同轴地以小预应力发生，这意味着线圈体通过例如摩擦互锁的力互锁与测量管连接。然而，由于线圈体由塑料制成，合成材料中的蠕变可随着时间导致该预应力的损失。替代地，将场导回板金属件安装于线圈体1上，将线圈体1推压于测量管上，并通过例如摩擦互锁的力互锁与测量管连接。线圈体在这两种情况下被实施为使得其在各种情况下大致上无间隙地接触测量管。通过安装在测量管中或应用在测量管上的电极组件的电极，将所安装的线圈部件1固定，防止其绕测量管的纵向轴线扭转，并且防止其沿着测量管的纵向轴线移动。

在实施例的该示例中，每个线圈体1还包括至少一个电缆引导件19，其在此为凹槽及电缆钩的形式，用于引导电缆，使得所引导的预定长度的电缆不超过与线圈体2的预定最大间距。该电缆引导件19特别用于引导线圈电缆(在该图中未示出)。电缆引导件19的另一功能为固定电缆以避免线圈松脱。另一电缆引导件可设置于线圈体1中，以便将测量变送器的电缆15导引至电极。例如，电缆15被导引在通道5中，特别是通过通道5内的额外空腔。线圈芯在线圈部件1区域中具有矩形的基本形式，其在线圈体1外部的端部段中过渡到极靴的形状。

图3及图4中的电缆引导与图1及图2所示相同。在这种情况下，电缆15从垂直于测量管轴线的平面导引出，并被导引绕过该示例的矩形基本形式的线圈芯的侧边沿。

图4示出两个已安装的线圈部件1。为了简化附图而在此未示出的测量管在磁感应测量装置的操作就绪状态中位于两个线圈部件1中。可见的是在各种情况下为凹槽及电缆钩形式的电缆引导件19。以明晰为由，这里未示出被引导的电缆。电缆可简单地插入电缆引导件19中。

所安装的紧固件12同样可见，其抵靠第二止动件9、第三止动件10及第四止动件11。因此其仅能沿箭头方向移动。突起13插入线圈芯3的凹槽14中，并形成突起-凹槽连接。一个线圈部件1的接合钩21接合于另一线圈部件1的眼部20中。

图5-7示出本发明的流量测量装置。与图3及图4所示的实施例的示例相比，本质区别在于改变的电缆引导件。

在这种情况下，线圈布置1的线圈芯3，优选地在端子区域中，包括两个第一空腔30，其在切割平面40中延伸通过线圈芯。切割平面40垂直于测量管轴线A延伸。在各种情况下，空腔30侧边由芯板金属件界定。如图5所示，空腔30形成于线圈芯的未形成为极靴的端部上。这些端部具有矩形横截面，其中空腔为U形，并且存在于矩形形状的两个相对的边中。

本发明的磁感应流量测量装置的电缆引导在切割平面40中进行。电缆线股15a及15b在线圈芯上方的引入区域中插入到引导件中。之后，电缆线股在两个不同方向上延伸，并至少在特定区域中被横向引导经过线圈芯3并且与纵向轴线L平行。最后，电缆线股15a及15b被导引向测量电极。两个电缆线股15a及15b的电缆引导由线圈芯3形状及线圈体2的内部空腔确定。如此形成的用于第一电缆线股15a的通道的路线与用于第二电缆线股15b的第二通道对称。

用于磁感应流量测量装置的、图5-7所示的本发明的变型能够以使得电缆线股15a及15b在场导回板金属件22中的馈通件前方彼此平行行进的方式组装。一个或多个场导回板金属件22由两个螺钉39固定于馈通件中。两个螺钉39的连接线36与切割平面40横切地延伸，在这种情况下，优选地以90°延伸。为了固定螺钉39，提供了插接元件37，其在图8中被实施为环形。在组装期间，插接元件37被端部地引导于线圈芯3上。螺纹可以设置于插接元件37中。类似于图3和4所示，固定元件12侧面地并且沿着线圈芯3的两个突出部7被拖拉到线圈芯3上，其垂直于切割平面40延伸。电缆引导衬套38设置于线圈芯3上方，用于将电缆线股15a及15b彼此隔开，且用于将电缆导引向线圈布置。如图5-7所示，电缆线股15a和15b被绝缘直到其与测量电极的连接部。

总上所述，在所示出的电缆引导的情况下，垂直于磁场的区域非常小。以这方式，由围绕线圈芯3的电缆线股15a及15b限定的区域被最小化。此外，电缆线股中感应的电压被最小化。这继而使测量周期内的零点误差可最小化。最后，可通过上述电缆引导来实现更快的采样率。

参考字符列表

1 第一线圈部件

2 线圈体

3 具有极靴的线圈芯

4 线圈

5 线圈体中的第一通道

6 测量管

7 极靴的突出部

8 线圈体的第一止动件

9 线圈体的第二止动件

10 线圈体的第三止动件

11 线圈体的第四止动件

12 固定元件

13 固定元件的突起

14 极靴的凹槽

15 单个电缆

15a 电缆线股

15b 电缆线股

16 极靴板金属件

17 线圈体中的用于极靴板金属件的第一凹部

18 线圈体中的用于极靴板金属件的第二凹部

19 电缆引导件

20 眼部

21 接合钩

22 场导回板金属件

23 第一阶

24 第二阶

30 空腔

36 连接线

37 插接元件

38 电缆引导衬套

39 螺钉

40 切割平面

101 磁感应流量测量装置

102 测量管

103 测量电极

104 测量电极

105 信号线

106 信号线

107 控制/评估单元

108 显示单元

109 连接线

110 测量管轴线

112 线圈芯

113 芯板金属件

117 切割平面

A 测量管的轴线

B 线圈芯的纵向轴线