磁感应流量计的制造方法以及磁感应流量计与流程

本发明涉及一种制造用于测量流过测量管的介质的体积流量或流速的磁感应流量测量装置的方法，并且还涉及这种流量测量装置。

背景技术：

磁感应测量原理已经长期用于流量测量，其中，对应的磁感应流量测量装置已经经历了大量改进和进一步发展。取决于磁感应流量测量装置的使用领域，这些流量测量装置的制造工艺可以变化。对于有成本效率的流量测量装置，已经发现有利的是通过注射成型方法来制造磁感应流量测量装置的测量管，其中在注射成型期间，将流量测量装置的测量电极嵌入浇注材料中；例如参见德国公开文件de202008017789u1。在这种流量测量装置的情况下，存在的问题是测量管与测量管内壁上的测量电极之间的过渡，这是因为在测量电极的位置处的注射模具必须是非常精确的，以确保干净的过渡。否则，注射成型材料可能会部分地覆盖测量管内壁区域中的测量电极，或者在测量电极的边缘区域中形成突出部分，或者在测量管内腔中形成间隙，以上情况中的任一种都会干扰介质在测量管中的流动。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供一种用于制造磁感应流量测量装置的方法以及一种磁感应流量测量装置，在本发明的方法和磁感应流量测量装置的情况下，避免了现有技术的缺点。

该目的通过独立权利要求1中限定的用于制造磁感应流量测量装置的方法以及独立权利要求6中限定的磁感应流量测量装置得以实现。

本发明的用于制造磁感应流量测量装置的方法包括以下方法步骤：

在第一方法步骤中，提供内模具和外模具以及两个测量电极并对其进行定位，

其中在内模具和外模具之间形成环形内腔，其中该环形内腔具有环形内腔轴线，

其中内模具具有至少两个相反面向的圆形密封表面，该圆形密封表面中的每一个密封表面包围凹部，

其中密封表面的表面法线在与环形内腔轴线垂直的相反方向上延伸，

其中在每一种情况下，测量电极具有电极轴和指向环形内腔轴线的端面，并且该端面具有环形边缘区域和由该边缘区域包围的中心区域，

其中在每一种情况下，所述两个测量电极由外模具保持，使得在每一种情况下，电极轴在所述表面法线中的一个表面法线的方向上穿过环形内腔，并且

其中环形边缘区域中的每一个环形边缘区域接触环形密封表面中的该每一个环形边缘区域的一个环形密封表面；

通过采用合成材料注射成型来填充环形内腔，从而形成测量管的测量管主体；

允许合成材料硬化或者硬化合成材料；以及

移除内模具和外模具。

术语“移除内模具和外模具”不旨在限制先移除哪个模具。可以先移除内模具或外模具，也可以同时移除内模具和外模具。

注射成型可以是例如热塑性注射成型或者热固性塑料注射成型。

在这种情况下，合成材料有利地包括以下材料中的至少一种材料：聚醚醚酮(peek)，聚苯硫醚(pps)，聚邻苯二甲酰胺(ppa)，聚酰胺(pa)。

特别地是，合成材料是耐高温的。

在该方法的实施例中，密封表面和环形边缘区域是平面的。

在该方法的实施例中，内模具包括第一内部和第二内部，其中提供内模具包括将第一内部和第二内部桥接在一起，

其中凹部的第一部分属于第一内部，并且凹部的第二部分属于第二内部。

在该方法的实施例中，外模具包括第一外部和第二外部，其中提供外模具包括将第一外部和第二外部桥接在一起，

其中外模具具有用于测量电极中的每一个测量电极的插口(42.3)，

其中在每一种情况下，插口的第一部分属于第一外部，并且插口的第二部分属于第二外部。

在该方法的实施例中，在注射成型时，外模具的插口在测量电极的远离环形内腔的端部处紧密夹持在测量电极中的每一个测量电极周围。

本发明的用于测量流过测量管的介质的体积流量或流速的磁感应流量测量装置包括：

测量管，该测量管用以输送介质，该测量管是根据本发明的方法制造的，其中测量管具有测量管轴线；

磁体系统，该磁体系统具有用于产生磁场的至少一个线圈系统，所述至少一个线圈系统垂直于测量管轴线延伸；

一对测量电极，所述一对测量电极被至少部分地布置在测量管中，用于记录由磁场在介质中感应出的电压，该电压取决于介质的流量或速度以及磁场的强度和方向，其中测量电极接触介质；

电子测量/操作电路，该电子测量/操作电路用于操作磁体系统和测量电极，并且用于确定和输出代表流量的测量变量，

其中测量管具有沿着测量管轴线延伸的输送内腔，该输送内腔是在注射成型期间通过采用合成材料覆盖内模具形成的，

其中每一个测量电极具有面向测量管轴线的端面以及测量电极侧向表面，其中在注射成型期间，测量电极相对于内模具被保持就位，

其中测量电极通过测量管的注射成型而被嵌入测量管中，

其中端面具有环形边缘区域和由该边缘区域包围的中心区域。

在磁感应流量测量装置的实施例中，测量电极的边缘区域与输送内腔的腔壁齐平。

在磁感应流量测量装置的实施例中，测量电极侧向表面的朝向端面的第一侧面由测量管管壁紧密包围。

在磁感应流量测量装置的实施例中，测量电极在第一侧面的区域中包括用于锚定在测量管中的至少一个凹槽或至少一个凸起。

在磁感应流量测量装置的实施例中，测量电极具有与端面相交的纵向轴线，其中所述凹槽或凸起绕着纵向轴线径向对称地布置。

在磁感应流量测量装置的实施例中，测量管在外侧上包括用于每一个测量电极的圆形突出，该突出至少部分地适应于在测量电极的远离测量管轴线的第二端处包围测量电极，其中测量电极在第二端的区域中与突出间隔开。

在磁感应流量测量装置的实施例中，磁感应流量测量装置包括用于每一个测量电极的密封件，该密封件被压入间隔中。

在磁感应流量测量装置的实施例中，测量管的热膨胀系数与测量电极的热膨胀系数相差小于30％，特别是小于20％。

在实施例中，测量电极在远离端面的一侧上包括电极轴或电极插口。

附图说明

现在将基于附图中呈现的实施例的示例来描述本发明，附图中的图示出了如下内容：

图1是本发明的方法的变型的方法步骤；

图2a)至图2d)通过示例示出了本发明的磁感应流量测量装置的电极的轮廓；

图3a)是根据本发明的方法的变型的定位好的模具的横截面；

图3b)是本发明的磁感应流量测量装置的横截面；

图4a)是根据本发明的方法的变型的定位好的模具的纵截面；

图4b)是本发明的磁感应流量测量装置的纵截面的一部分；并且

图5示意性地示出了本发明的磁感应流量测量装置的示例的结构。

具体实施方式

图1示出了本发明的用于制造磁感应流量测量装置的测量管的方法100的变型的方法步骤，其中，在第一方法步骤101中，提供内模具41和外模具42以及两个测量电极20并对其进行定位。模具和测量电极的定位导致形成具有环形内腔轴线的环形内腔43；见图3a)和图4a)。在这种例子下，内模具41包括两个相反面向的凹部45，每一个凹部45均由密封表面44包围，其中密封表面的表面法线在与环形内腔轴线垂直的相反方向上延伸。

在每一种情况下，测量电极20具有电极轴24和面向环形内腔轴线的端面21，其中端面具有环形边缘区域21.2和由该边缘区域包围的中心区域21.1，其中在每一种情况下，两个测量电极20由外模具保持，使得电极轴24在每一种情况下沿着表面法线中的一个表面法线的方向穿过环形内腔，并且环形边缘区域21.2在每一种情况下与环形密封表面中的一个环形密封表面接触。中心区域21.1在这种例子下延伸到凹部45中，并且不与内模具41接触。将电极布置成其端面具有边缘区域并且将相应的凹部布置成具有包围凹部的密封表面确保了对端面的中心区域21.1的封闭。

在第二方法步骤102中，通过采用合成材料注射成型来填充环形内腔，从而形成了测量管的测量管主体。由于测量电极20的端面21的中心区域21.1的封闭，因此合成材料不会到达中心区域。此外，在注射成型期间，中心区域通过模具和测量电极之间的压缩压力而保持空载。

在第三方法步骤103中，使合成材料硬化。

在第四方法步骤104中，移除模具。

图2a)至图2d)是本发明的磁感应流量测量装置的测量电极的各种示例的概略轮廓，其中在每一种情况下，测量电极20具有电极轴24，该电极轴24具有测量电极侧向表面23和端面21。端面21包括中心区域21.1和边缘区域21.2，其中中心区域可以例如是圆锥形的(图2a))，或者例如是圆段形的(图2b)至图2d))。在这种例子下，边缘区域21.2优选垂直于测量电极的纵向轴线25。测量电极20包括至少一个凹槽22.1(图2a)至图2c))或者至少一个凸起22.2(图2d))。测量电极也可以具有至少一个凹槽和至少一个凸起。所述至少一个凸起22.2和/或所述至少一个凹槽22.1确保了测量电极在测量管中的安全保持并因此也确保了稳定位置。代替电极的用于使测量电极在与端面21相反的端部处与电连接线接触的电极轴26的是，测量电极也可以具有电极插口27，插脚借助于压配合被引入该电极插口27中；参见图2b)。这在如下测量电极材料的情况下是有利的，即，在该测量电极材料的情况下，由于材料特性，而难以确保每次钎焊时这种连接线的连接。

图3a)示出了在根据本发明的方法的第三方法步骤的环形内腔43中所提供的合成材料的硬化期间的所提供的内模具41、外模具42和电极20的横截面。在每一种情况下，电极通过其边缘区域21.2而位于内模具的密封表面44上，使得测量电极20的中心区域21.1与内模具41间隔开。在注射成型期间，通过外模具借助于外模具42的插口42.3并通过内模具借助于密封表面44来保持测量电极，其中测量电极侧向表面23的朝向端面21的第一侧面由合成材料包围，其中第一侧面具有至少一个凸起22.2或至少一个凹槽22.1，如图2a)至图2d)中所示。在合成材料的硬化之后，所述凹槽或凸起确保了电极在合成材料中的固定安置并因此也确保了电极在测量管中的固定安置。

图3b)示出了与图3a)对应的在硬化合成材料并移除模具之后的本发明的磁感应流量测量装置的示例在有测量管30的情况下的横截面，其中硬化的合成材料形成了磁感应流量测量装置的测量管30。在每一种情况下，测量管在电极的区域中包括圆形突出46，该圆形突出46在测量电极的远离测量管轴线的第二端处部分地包围测量电极20，其中测量电极在第二端的区域中与突出间隔开。密封件50插在突出46和测量电极20之间的中间区域中，以确保(尤其是在高介质压力和/或可变的介质温度的情况下)对磁感应流量测量装置的密封。在温度波动的情况下，测量管32和测量电极20的不同热膨胀系数会导致测量电极和测量管之间的边界的密封状态下降。

图4a)示出了在环形内腔43中浇注的合成材料的硬化期间的所提供的内模具41、外模具42和电极20的图3a)的纵截面，其中内模具41具有第一内部41.1和第二内部41.2，并且其中外模具42具有第一外部42.1和第二外部42.2。模具的定位包括将第一内部和第二内部以及第一外部和第二外部桥接在一起，并且在内模具的定位之后定位测量电极。将内部沿着由待制造的测量管限定的测量管轴线30.1引导在一起，其中第一内部具有凹部的第一部分45.1，并且其中第二内部具有凹部的第二部分45.2，在将所述内部桥接在一起之后，凹部的第一部分45.1和凹部的第二部分45.2形成凹部45。以这种方式，能够将测量电极嵌入测量管中，该测量电极突出到输送介质的内腔31中。将外模具分为第一外部和第二外部使得能够将测量电极至少部分地集成到外模具中，以保持测量电极，并且能够在无需移动测量电极的情况下移除外模具。

图4b)示出了与图3b)中所示的横截面对应的在硬化合成材料并移除模具之后的本发明的磁感应流量测量装置的示例在有测量管30的情况下的纵截面的一部分，其中测量管30的硬化的合成材料形成了磁感应流量测量装置，其中，如已经在图3b)中示出的那样，将密封件50引入部分地包围测量电极的突出中。如在实施例的该示例中所示，测量管可以具有在测量管轴线的方向上变化的测量管直径。然而，测量管直径也可以在测量管轴线的方向上是恒定的。

图5示意性地示出了磁感应流量测量装置1的结构，其具有带测量管管壁32的测量管30，该测量管管壁32形成了用于输送介质的输送内腔31。具有两个线圈系统的磁体系统10适应于建立垂直于测量管轴线延伸的磁场(竖直箭头)，以便在介质中感应出取决于流量且取决于磁场的垂直于磁场延伸的电压(水平箭头)。两个测量电极20适应于记录电压。电子测量/操作电路70将电压评估为取决于流量的测量变量，并且操作磁体系统10。

附图标记列表

1磁感应流量测量装置

10磁体系统

11线圈系统

20测量电极

21端面

21.1中心区域

21.2边缘区域

22.1凹槽

22.2凸起

23测量电极侧向表面

24电极轴

25纵向轴线

26电极轴

27电极插口

30测量管

30.1测量管轴线

31输送内腔

32测量管管壁

33输送内腔腔壁

41内模具

41.1第一内部

41.2第二内部

42外模具

42.1第一外部

42.2第二外部

42.3插口

43环形内腔

44密封表面

44.1密封表面的第一部分

44.2密封表面的第二部分

45凹部

45.1凹部的第一部分

45.2凹部的第二部分

46圆形突出

50密封件

70电子测量/操作电路

100方法

101第一方法步骤

102第二方法步骤

103第三方法步骤

104第四方法步骤