用于测量流体流速的涡流测量传感器和涡流测量变送器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于测量流体流速的满流测量传感器和满流测量变送器。
【背景技术】 阳002] 满流测量变送器用于精确测量在流动方向上流动的流体的流速或体积流量。 DE102009001526A1描述了运样一种具有测量管的测量变送器，其中测量管包括作为满流传 感器上游的阻流体。阻流体用于在流体中产生卡口满街化化mcSnvortexstreet)。其压力 波动通过下游的满流传感器转换成电信号，其中被测满流的频率与体积流量成比例。
[0003] 现有技术中的用于运类测量变送器的满流测量传感器（或者也可W简称为满流 传感器），除其它之外，从EP0841545B1是已知的。其中描述了一种电容满流传感器，其被插 入到测量管中并且在运里用于测量流速或者也测量体积流量。基本上，满流传感器包括壳 体，壳体内设置有隔膜，在隔膜面向在测量管中流动的流体的一侧上固定有传感器奖状物 (paddle)。在隔膜远离流体的一侧上设置有电容电极结构。在运种情形中，将一个电极与 隔膜连接。卡口满街的满流引起传感器奖状物振荡并且使其偏转。该偏转被成比例地传递 到电极结构，从而引起可W被感测到的电容变化。
[0004] 通常，满流传感器具有能够测量的有限的压力范围。压力范围的上限由可允许的 最大隔膜应力值来确定，隔膜应力相应地是作用在隔膜和奖状物上的弯曲应力。为了将压 力范围扩大到更高的压力值，应用可经受较高弯曲应力的高强度材料。但是，运些材料诸如 高强钢等是昂贵的并且加工复杂的。 阳〇化]从压力传感器的现有技术中已知的是对配备有隔膜的压差传感器进行过载保护。 因此，用于压力传感器的过载保护系统被描述在"额定范围为IOmbar(IKPa)的抗过载压 力传感器"-T.Kober，R.We;rthschiltzky，技术大学（technischeunivertitat)机电设计研 究所，德国Darmsta化市，欧洲传感器会议XXIV，2010年9月5日-8日，奥地利Linz市， W及"MikromechanischerOberlastschutzfurDrucksensorendurchstrukturierte GegenlagerausGlas(使用结构化玻璃逆轴承的压力传感器的微机械过载保护）"-T. Kobe;r，R.We;rthschiltzky，SensorenundMesssysteme(传感器和测量系统）2010,柏林： VDEVerlagGmbH(出版社），ISBN:978-3-8007-3260-9中。其中描述的是一种由热处理后 的玻璃制造的用在压差传感器中的微机械过载保护系统。通过激光加工在娃片中引入凹槽 (cavity)。然后，将玻璃片和准备好的娃片彼此相邻放置。热处理使得玻璃形成到凹槽中。 然后，放置用作压力隔膜的娃测量板。在过压力载荷来自上方的情况下，娃测量板从其静止 位置向下移动直到它接触到准备好的玻璃片，运保护它免于破裂。
[0006] 然而，上述现有技术的缺点在于，在娃隔膜过载的情况下，因此在某一压力之后， 隔膜完全处于过载保护的状态。虽然隔膜可W从而针对过载被有效地保护，并因此被保护 不受损坏，但是，隔膜之后可能不再记录振荡。形成有隔膜的测量传感器可能不再产生测量 信号。
【发明内容】
[0007] 从该现有技术出发，本发明的目的在于简单地和有成本效率地扩大满流传感器的 压力范围。
[0008] 该目的通过独立权利要求1限定的设备来实现。
[0009] 另一目的在于提供一种满流测量变送器，相比于先前已知的测量变送器可W测量 更高的压力范围。该目的通过独立权利要求8限定的满流测量变送器来实现。
[0010] 优选形式的实施例通过从属权利要求来限定。
[0011] 本发明的一种形式的实施例提供一种用于满流变送器的满流传感器，其用于测量 流经测量管的流体的流速。满流传感器包括具有中屯、轴线和连接区段的电极壳体，具有支 承区域的肩部可W被实施在电极壳体上。在运种情况下，可W在肩部的平面中设置隔膜，其 边缘被定位在支承区域上并且与其轴向间隔开。此外，满流传感器包括具有径向边缘区段 和圆柱形轴向区段的法兰状支撑装置，其中径向边缘区段通过其表面接触壳体的肩部，并 且圆柱形轴向区段可W平行于中屯、轴线延伸，使得当在隔膜上施加预定压力时，通过支撑 装置支撑隔膜。
[0012] 该支撑装置用于过载保护。有利地，在高压力负载超过隔膜可W经受而没有损伤 的预定压力范围的情况下，该隔膜可W部分接触法兰状支撑装置。运导致的事实是传感器 隔膜可W经受更高的压力并且同时在非支承区域保持可移动。通过减少可移动区域，的确 减少了传感器的灵敏度，但是由于较高的满流压力运被部分地补偿。在运种情况下，更高的 满流压力由于在该过程的更高压力的情况下的更高的密度而增加。
[0013] 根据本发明，可W提供支撑装置圆柱形轴向区段的外径大致对应于电极壳体的电 极区段的内径，使得支撑装置可W经由压配合或者收缩配合而被保持在电极壳体内。为此， 支撑装置的外径加上公差范围应当对应于该区段中圆柱形电极壳体的内径。因此，在制造 满流传感器的情况下，支撑装置可W简单且快速地安装到电极壳体中。在运种情况下，径向 边缘区段提供良好的座置。
[0014] 此外，本发明的一种形式的实施例可W被设置成支撑装置沿中屯、轴线环绕套筒状 的第一电极结构的一区段，其中第一电极结构与隔膜的第一表面连接，优选地可W经由过 渡件连接。在运一点上，本发明有利地提供具有中屯、轴向孔的支撑装置，其直径W运样的 方式确定尺寸，使得套筒状的第一电极结构在不接触孔的内表面的情况下穿过孔。运样做 不会干扰满流传感器在正常压力范围内的功能，因为隔膜必须仅被支撑在增加的压力范围 内。安装支撑装置不会影响传感器测量的精度。
[0015] 优选地，满流传感器可W是电容满流传感器，也称为DSC(数字转换电容器）传感 器。
[0016] 在运种情况下，第一电极结构可W经由过渡件与隔膜的第一表面连接，其中 第一电极结构可W具有一个或更多个电极。因此，该第一电极结构和隔膜可W被电极 壳体环绕。该电极壳体可W具有第二电极结构，第二电极结构具有至少一个对电极 (counter-electrode)。在运种情况下，第二电极结构可W环绕，优选地与支撑装置间隔开 的，第一电极结构的一个或更多个区段。在运种传感器类型的情况下，奖状物，即可摇摆区 段的摇摆运动通过两个电连接的电容转换为差分电荷变化并且由适当的测量电子器件来 评估。因此，奖状物的摇摆运动可W被传递到作为中屯、电极的套筒状的第一电极结构，其可 W被实施为奖状物的直接延长。此外，在第二电极结构中，可W提供与压力波动去禪并且由 两个半壳化alfshell)形成的外部对电极，两个半壳可W与套筒状的第一电极结构同中屯、 地设置。
[0017] 根据本发明，可W提供一种隔膜的实施例，该隔膜是圆形的并且具有环绕的、环状 的加厚边缘。该加厚边缘被推入到电极壳体的肩部中，并且可W通过附加的密封件W流体 密封的形式密封。该隔膜可W均匀地振荡并且在其边缘被有效地支撑。此外，运种形式的 构造是容易制造的。
[0018] 有利地在隔膜的第二表面上可W设置具有弯曲刚性的、薄的传感器奖状物，其远 离隔膜的第二表面沿着满流传感器的中屯、轴线延伸，其中传感器奖状物具有两个平坦的主 表面。主表而形成窄模形，使得奖状物不干扰流体流动，但是，代替的是，仅仅由满街引起奖 状物振荡。运里的"窄"意味着传感器奖状物运样确定尺寸，使得满流引起的压力波动容易 传递到奖状物，奖状物开始振荡。在运种情况下，该尺寸可W匹配相应的待测量的压力范 围。如下面将说明的，弯曲刚度由选择的传感器奖状物的材料造成，对于传感器奖状物的材 料优选地可W使用钢。
[0019] 此外，隔膜和与其相连的部分可W有利地通过单件结构实施，其中传感器部件因 此可W由钢形成。在运一点上，单独的部分、隔膜、奖状物、边缘和第一电极结构可W被单独 制造并且然后被焊接在一起。有利地，电极壳体和支撑装置也可W由相同的钢制造，从而运 些部分可W具有几乎相等的热膨胀。通过运种方式可W防止部件内的应力。优选地，可W 使用特别耐腐蚀的奥氏体的不诱钢1. 4301或1. 4435钢。附加地，运些类型的钢还可W在 高达450°C的较高操作溫度下应用而没有问题。但是，其它的钢或金属合金也可W用于制造 满流传感器。可根据要达到的压力范围的功能而选择材料，使得在给定情形中，不需要使用 特别高强度的钢。
[0020] 此外，本发明设及一种用于测量流入测量管的流体的流速的满流变送器，其中满 流变送器包括与测量管连接的、用于产生卡口满系（VOrtice)的阻流体，和响应于由满系 产生的压力波动的电容满流传感器，其被安装在测量管的壁侧开口中的阻流体的下游。
[0021] 在运种情况下，尤其可W提供一种电极壳体，其可W如此抗弯曲地确定尺寸，使得 在最大可允许的加速度作用到测量管的情况下电极壳体也不弯曲。 W22] 可W将满流传感器安装在如除其它W外的DE102009001526A1或者还有EP0841545B1中所示的测量变送器中。基本上，可W将满流传感器插入到测量管的孔中，其中 应将其W流体和压力密封的形式进行密封，W可W发生流速的精确测量。
【附图说明】
[0023] 现在，在下面参照附图的详细说明中，将说明其它形式的实施例，W及与运些和附 加形式的实施例相关的一些优点。相同的、基本相等的或者非常相似的特征或部分，可W具 有相同的附图标记。附图示出如下：
[0024] 图1是本发明的满流传感器的纵向截面，并且 [00巧]图2是在纵向截面中的支撑装置。
【具体实施方式】
[00%] 本发明的设备是或包括满流传感器1，可W通过应用基本上法兰状的支撑装置8 来扩大其测量范围。
[0027] 图1所示的满流