电磁流量计的制作方法

专利名称：电磁流量计的制作方法
技术领域：
本发明涉及电磁流量计，特别涉及一种具有筒形壳体以及为减轻多种受压状态而使其另部件组成整体的电磁流量计。
典型的电磁流量计是插装于一管道的两法兰之间来测量流经管道的流体容积。现参照

图1，2和3，对熟知的电磁流量计的一些例子进行具体描述。
一种熟知的流量计如图1所示。这种电磁流量计一般包括一具有流体通道的导管1及设在导管1的外表面上的一对线圈2a和2b。线圈2a和2b通过一确定磁路的铁芯部分5而受到压缩。铁芯5通过若干销3和螺钉4而被连结。电极6a和6b通过对向设置在导管上的小孔而伸出。
另一种的熟悉的流量计如图2所示。在此例中，线圈2a和2b是由铁芯5a和5b固定在适当位置，铁芯5a和5b是在相对端部用螺栓7a和7b连结的。
然而在上述的例子中，由于铁芯5a和5b受到螺栓4、或7a和7b的压缩，就产生一个使铁芯5a和5b以及导管1的形状局部地变形的压缩力。这种变形是一个问题，因为由此产生的流道扼流使流量计难以必需的精度测量流体流量。
另外一种已知的电磁流量计如图3所示。这种形式的流量计已在美国专利No.4，420，982中揭示。在此例中，可看到具有两端面的导管1。当流量计用若干螺栓和螺母8安装在两个管法兰29和30之间时，通过管子9a和9b按流量计的轴线方向施加一压缩导管1和铁芯部分5的压缩力。特别是为了能承受这个压缩力，导管必须被设计得具有足够强度，否则就须设置某种加强型的衬垫。这就导致该流量计制造费用变得更贵。
此外十分重要的是为了正确地测量流体的流量，线圈2a和2b是彼此相对以合适的间隔靠在导管上。然而，当装配有如图1和图2所示形状的流量计时，如果没有专用的工具和熟练的工人就难于把线圈2a和2b放在适当的位置。这样必然导致制造时间和费用明显地增加。
因此本发明的一个目的是提供一种能精确地测量流体流量价格便宜和容易制造及安装的电磁流量计。
为达到上述及别的目的，根据本发明的一种电磁流量计有一导管，它具有相对的锥形端部及一接收和通过流体、以测量流速的中间部分。该流量计有设置在导管两相对侧的一对电极。一磁场发生装置，具有在导管内产生磁场的一对线圈和铁芯。此外，流量计有一圆柱形套及一圆柱形壳体。该圆柱形套围绕导管并具有一把磁场发生装置安装在适当位置的部分。圆柱形壳体依次地围绕导管、磁场发生装置及圆柱套。更为理想的是，该壳体有一在轴线方向上的第一长度，而导管有一在轴线方向上短于所述第一长度的第二长度。在壳体和导管之间就确定了一个间隙。在该间隙内设置一弹性环。
在此参照附图对本发明进行描述，其中图1是一表示一种已知流量计的剖面端视图;
图2是一表示另一种已知流量计的剖面端视图;
图3是一表示又一种已知流量计的侧剖视图;
图4是一大致表示本发明的第一实施例的侧视示意图;
图5(a)是一图4实施例的侧剖视图;
图5(b)是一沿图5(a)的线Ⅰ-Ⅰ获得的端剖视图;
图6是图4的实施例的一分解视图;
图7是一表示本发明的第二实施例的侧剖视图;
图8是一表示本发明的第三实施例的侧剖视图;
图9是一图8的实施例的放大的透视图;
图10(a)是一沿图10(a)的Ⅱ-Ⅱ线获得的端剖视图;
图11(a)是一表示本发明的第五实施例的侧部视图;
图11(b)是一沿图11(a)的Ⅲ-Ⅲ线获得的端剖视图;
图12是一表示本发明的第六实施例的侧剖视图;
图13是一表示本发明的第七实施例的部分侧剖视图;
图14是一表示本发明的第八实施例的侧剖视图;
图15(a)是一表示本发明的第九实施例的部分切开的侧剖视图;
图15(b)是一表示本发明的第十实施例的部分切开的侧剖视图;
图16是一表示本发明的第十一实施例的侧剖视图;及图16是一图15的实施例的分解透视图;
如图4、5(a)、5(b)和6所示，按照本发明的电磁流量计A的第一实施例，包括一圆柱形支座10。一对鞍形线圈11、12设置在圆柱形支座10的外表面上，彼此间隔约180°。
一陶瓷导管13同轴地安置在圆柱形支座10内部。陶瓷导管13有相对对锥形端部13a和13b，及一中间部分13c。锥形端部13a和13b各自分别具有一端面13d和13e。此外导管包括一凹槽部分13f。由于很容易把挖空导管的陶瓷材料而配置凹槽部分13f。此外，导管13具有可插入电极14a和14b的小孔13g。
该端面13d和13e包括一锥角和一窄面。导管13的外径是不同的。即端部13a和13b的外径大于中间部分13c的外径。然而，导管13的内径在其整个长度上都是一样的。
电极14a和14b穿过导管13中的对置的小孔13g及圆柱形支座10而伸出。
圆柱形支座10被同轴地安装在一圆柱形磁路16内，以确定磁路16和圆柱形支座10之间的一个空隙。该磁路16有两端。磁路16的一端由一法兰10a连接。磁路16的另一端由另一法兰17连接。此外，磁路16具有嵌入电极14a和14b的孔16a。法兰17和10a在它们的一拐角处有锥形部分25。法兰17和10a包括有凸起部18，其作用如下所述。磁路16和圆柱形支座10之间的空隙是用一注塑模充填的。
磁路16被同轴地安装在一最好由304型不锈钢或等同材料制成的圆柱形壳体19内，壳体19围绕和保护磁路16、鞍形线圈11、12，圆柱形支座10和导管13。壳体19的每一端分别由一环形法兰19a及22部分地封闭。该法兰19a及22分别包括凹槽24a和24b。如图4、5(a)及5(b)所体现的，法兰19a和22是由由突起部18定位、并被焊接到壳体19上。正由于连结的法兰，壳体19有一大于导管13的长度的一选定长度。把凸起部18安置在法兰19a和22内起着把磁路16、圆柱形支座10及电极14a和14b固定在一定位置的作用。
每个法兰19a和22都有一延伸的凸缘23，凸缘具有一内表面。每个延伸的凸缘23限定了一孔道，孔道具有一直径一般是与的导管内径匹配以确定通过出导管的流体通道。在本实施例中，该内径是50毫米。
在法兰19a及22的延伸凸缘23的每一内表面和导管13的端面13d和13e之间有约0.5毫米的间隙。O型圈20a和20b分别设置在法兰19a和22与导管13的端部13a和13b之间。同样的O型圈21a和21b分别安置在导管13，法兰17a和10a与法兰22和19a之间。这些O型圈为被装配好的电磁流量计提供了防水泄漏的密封以及有助于维持导管与其他另件之间的间隔。
导管13实际上不与壳体19联结。导管13由于在有环状法兰19a、22及O型圈20a和20b的情况下而被保持在其合适位置。同样地，导管13通过O型圈21a和21b而将法兰17和10a以及法兰22和19a隔开。
导管13长度要短于壳体度，其差值为该环形法兰的延伸凸缘23确定的宽度，为0.5毫米的间隙。如图4所示，本实施例中的电磁流量计是安装在一根管子的相对管法兰29和30之间。若干螺栓31在管法兰之间穿过。由这些螺栓的转矩所产生的压缩力通过管法兰29、30施加到与壳体19相焊接的法兰19a和22上。
在使用中，流体经由管子、环形法兰19a和22中的孔道及导管13流过电磁流量计。按熟知的原理，流量是通过流量计而被测定的。
导管13的端面13d和13e不靠接法兰29、30或环形法兰19a及22的延伸凸缘23的内表面。这样，在正常使用条件下，管道法兰29和30的轴向压缩力就通过环形法兰19a和22由壳体19所吸收。同样地，在横切轴向的方向上的任一作用于壳体19的压缩力也是通过壳体19、磁路16和圆柱形套10而被吸收的。在正常的使用负荷下，陶瓷管13不吸收压缩力。所以管导13就不会受压或产生变形。
发明人已对由于管道法兰作用的轴向压缩力所引起的流量计壳体的轴向长度变化量进行了计算。根据这种计算，可由过大的力(即大于正常使用力)产生的最大的壳体长度缩减是0.16毫米。由于这个压缩力是施加在壳体19的每一端，因此在壳体的每一端将产生约0.08毫米的长度缩减。然而，因为导管13的两端是与壳体法兰的内表面分开一个0.5毫米的间距，因此壳体法兰仍不会与该导管的两端相接触。因此，很显然在正常使用条件下，由管道法兰施加的全部压缩力将由壳体所吸收，而导管13一点不承受任何压缩力。
现参照图7来说明第二个实施例。第二个实施例除一方面例外，与上述的第一实施例是相同的。
在第一实施例中，导管13包括一中间部分13c，其外径小于端部13a和13b的外径。在如图5(a)所示的电磁流量计中，该中间部分13c延展到为导管13全长的基本部分的长度。与此相反，在图7中所示的第二种电磁流量计的实施例中，导管13包括一在中间部分13c上的外径缩减的槽13h，而此槽仅延展到为导管13全长的一极小部分的距离。该槽13h是用于安置线头的。
现参照图8至9说明本发明的第三实例。第三实施例除一个明显的例外情况，其余与第一实例相同。
在上述的第一实施例中，环形法兰19a和22是焊接到壳体19上的。相反，在图8的实施例中，概括描述的电磁流量计包括分置于其各端的两件环形法兰。如图8和9所示，每一法兰包括一具有螺栓42的底孔40a的内环40与一外环或基环41。基环41用螺栓栓接到内环40上。内环40先由凸起18定位，而后焊接到壳体19上。在本实施例中，基环41取代了图5(a)所示的延伸凸缘23。环41有一内表面。在导管13的端面13d及13e和各基环41的内表面之间有一0.5毫米的间距。
在使用中，图8的实施例与图5(a)的实施例不同，仅在于每个基环41的外表面紧靠管道法兰29和30。因此，通过管道法兰29和30传递的轴向压缩力由基环41、内环40及壳体19所吸收。在正常的负荷下没有压缩力传递到陶瓷导管13。或被陶瓷导管所吸收。
该第三实施例可有一替代实例。在未图示的更替结构中，先拆卸螺栓42后就可以将基环41从内环40上拆下。
当将替代实例中的内环40嵌入管道法兰29和30之间时，内环40的外表面，及O型圈20a和20b就紧靠着管道法兰29和30的表面。陶瓷导管13的端面13d和13e仍不紧靠在管道法兰29和30上。导管13的端面13d和13e与法兰29和30的表面分开的距离约为前述的0.5毫米的间隙。
去掉基环41还可有效地使壳体的长度缩短了一等于基环厚度的距离。该壳体的总长仅比管长约1毫米(即2×0.5毫米的间距)。
现参照附图10(a)和10(b)描述的第四个实施例。第四实施例除了一个例外条件，其余与第二个实施例相同。
该例外条件是，在第四实施例中，线圈11和12是分别缠绕在铁磁体材料制成的铁芯43周围。
现参照图11(a)和11(b)描述第五实施例。该第五实施例具有一带有端法兰的壳体及基环。在这方面，它是与第三实施例类似的。
然而，不同于先前的实施例，本实施例的导管13不是由陶瓷材料制作。导管13可由例如塑料或任何一种类似材料制作。
为了防止非陶瓷导管13受到流经导管13的腐蚀性流体的作用，就要设置一个复盖导管13内表面的例如聚四氟乙烯之类的衬套49。聚四氟乙烯衬套49的两端是锚定在基环41的台阶部分41a和端法兰的内环40之间的间隙内。
现结合图12来描述第六实施例。第六实施例类似于第五实施例。导管13的形状不同于第五实施例，在于第五实施例的导管是由一短的中间部分13c形成的，而第六实施例的导管是由一较长的中间部分13c成形的。
在第六实施例中，电磁流量计在导管的总长方面更具有明显特征。先前的每一实施例都包括在导管13的端面13d及13e和法兰19a和22(或基环41)的内表面之间的-0.5毫米的间距。
相反地，第六实施例的导管13的总长大于前述的实施例的导管总长。此例中不再出现0.5毫米的间距。该壳体的长度比导管的要长出约等于基环厚度的二倍值。
参照图12，可看到端表面13d和13e紧靠聚四氟乙烯衬套49，衬套49依次地紧靠着基环41的内表面。因此，在正常的使用负荷下，在壳体的纵向长度上的缩减似乎可允许一些轻微的轴向压缩力传递到导管13上。
现参照图13描述下一个第七实施例，第七实施例包括一圆柱体支座(未表示)，一带有线圈50a，基法兰51a及51b的套50以及一导管52。该基法兰51a和51b是用螺栓(未表示)连结到套50的两端。
导管52是设置在由套50的内表面及基法兰51a和51b形成的一圆柱形空间内。该导管52具有相对的锥形端部53a及53b以及一中间部分53c。O型圈54a及54b设置在所述的套的内表面和所述的锥形端部53a和53b之间。该O形圈54a及54b是由象橡胶类的弹性材料制成。
套50的管径要大于导管52的外径。再则导管52的长度是短于底法兰51a和51b之间的距离。
相应地，如图13所示，O型圈54a和54b分别设置在导管52的两端的53a和53b部分。导管52在予定压力下被固定于基法兰51a及51b之间并形成一间隙。间隙是在导管52及套50的内表面和基法兰51a和51b之间形成的。
如果象压缩力及弯曲力等的应力作用到基法兰51a和51b上，则这些应力被传递到套50上。然而作用到导管52上的应力是非常小的。结果是这些应力不足以使导管52变形。
当流径导管52的流体温度急速变化时，导管52及套50的形状分别在不同的膨胀系数的状态下变化。然而套50形状的变化也不会影响导管52，这是因为设置在导管52和套50之间的O型圈54a和54b可承受由于套50所引起的形状变化作用。
现参照图14来描述第八实施例。
如图14所示，套50具有延伸端60a及60b。该延伸端60a和60b具有起基法兰作用的内表面。导管52还具有一把线圈50a设置在其中间部分的凹槽61及相对的锥形端部53a和53b。所述的锥形端部53a和53b各自分别具有一端面53c和53d。O型圈54a和54b被设置在延伸端60a和60b与导管52的端部53a和53b之间。
其次在套管50的延伸端60a和60b、及导管52的端面53c和53d的各内表面之间有一间距。
现参照图15(a)描述第九实施例。
本实施例除一点不同外，其余与第七实施例相同。在第七实施例中，O型圈54a和54b设置在套管50及53a和53b部分(见图13例)的内表面之间。与此相反，在图15(a)的实施例中，O型圈54a和54b则分别膨胀以充填导管52的端面55a和55b与基法兰51a和51b之间的空间。
现参照图15(b)描述第十实施例。
本实施例除一方面例外，其余与第七实施例相同。在第七实施例中，该相对的锥形端部53a和53b的表面都是平的。与此相反，在图15(b)所述的实施例中，端部53a和53b是弧形的。
现参照图16再次描述第十一实施例。
本实施例除一个例外，其余与第一实施例相同。在所述的第一实施例中，法兰22和19a都是焊接到壳体19上。与此相反，如图16所示，在所述的第十一实施例中，作为与壳体70的整体部分所形成的法兰部分代替了法兰19a。法兰22仍然是分开地连接并焊固到壳体上。因此，图16所示的实施例可迅速和容易地装配。
具有本发明特点的一种电磁流量计，如上面这些实施例所述的至少具有下列优点。
线圈是固定在圆柱状套管和磁路之间的适当位置，而套管和磁路依次地与法兰连结并由凸起部固定到壳体的法兰上。在本发明中，如有关技术中那样，为把线圈固定在合适位置无需为铁芯的连接而施加压缩力。因此，以前由于线圈而施加的压缩力是不存在的，而导管也不变形。凸起部结构的出现能容易地装配流量计将线圈和法兰装配在合适位置，而不用专门工具或熟练操作。
圆柱形套管和磁路的出现，构成了导管的附加保护层，这在先前的流量计也是没有的。
一由O型圈部分的保持导管两端面和壳体法兰的凸缘之间的间隙，由于管道法兰的张紧也可用来消除施加到导管上的轴向压缩负荷，又可防止了导管的变形。另外导管未承受到压缩负荷，因此它就不必用高强度材料构成或使用加强衬套。
另外的优点及改进也是容易地可为熟悉本技术的人所想到的。因此，本发明就其主要方面而言决不是仅被限制于具体细节、代表性的结构、所示的例和描述的图例。此外，只要不违背权利要求书中所限定的或等同的发明总构思的精神或范围，还可做出各种各样的改进。
权利要求
1.一种电磁流量计包括一导管，它具有相对的两端部及一确定沿中心轴线的流体通道以测量流速煌中间部分；一对被设置在导管的两相对侧的电极；磁场发生装置，它具有用来在导管内产生磁场的一对线圈和一铁芯；一圆柱形套管，被同轴地设置在导管的周围，包括将磁场发生装置定位的定位装置；以及一同轴地设置在该套管周围的圆柱体壳体，容纳该导管、套管、以及磁场发生装置。
2.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述壳体在轴线方向上具有第一长度，而导管在轴线方向上具有小于第一长度的第二长度。
3.如权利要求2所述的一种电磁流量计，其特征在于，间隙被限定在导管和壳体间，而所述流量计还包括在间隙内的弹性圈。
4.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，圆柱体套管包括用于将流量计接地的电气接地装置。
5.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述的定位装置包括固定在套管上的法兰，具有用作嵌入壳体内的延伸凸起部。
6.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述圆柱形套管包括一种绝缘材料。
7.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述导管包括一中央部分及两相对端部，而导管的两端部的直径大于导管中央部分的直径。
8.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述壳体包括在其各端上的法兰部分。
9.如权利要求8所述的一种电磁流量计，还包括在每个法兰部分和壳体之间的焊接。
10.如权利要求8所述的一种电磁流量计，还包括在每个法兰部分和壳体之间的紧固件。
11.如权利要求8所述的一种电磁流量计，其特征在于一个法兰部分与壳体是构成整体的，而流量计包括在另一法兰部分和壳体之间的焊接。
12.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述导管包括陶瓷材料。
13.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述导管包括有塑性材料。
14.如权利要求13所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述导管包括一内表面，而流量计还包括一覆盖导管内表面的保护衬套。
15.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，导管包括相对的端部，而导管的每个端部包括一锥形面部分。
16.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述导管包括相对的端部，而导管的每个端部包括一弧形表面部分。
17.如权利要求1所述的一种电磁流量计，其特征在于，所述磁场发生装置包括电气线圈。
18.如权利要求17所述的一种电梯流量计，其特征在于，每个线圈包括一铁磁性材料的铁芯。
全文摘要
一种电磁流量计包括一圆柱形支座。一对设置在圆柱形支座的外表面上的间隔约180°线圈。该圆柱形支座是同轴地安装在一圆柱体磁路内，以确定在磁路和圆柱体支座之间的线圈空间磁路具有两端，每端由一法兰连接。该法兰包括凸起部和与圆柱体支座的磁路连同一起用来使线圈定位。一安装在支座内的导管，一包围支座、线圈及导管的壳体。壳体的长度大于导管的长度，由此确定了壳体和导管之间的间隙。
文档编号G01F1/58GK1076778SQ9310126
公开日1993年9月29日 申请日期1993年1月29日 优先权日1992年1月31日
发明者久保田洋介, 畑开利一, 饭岛拓也 申请人:东芝株式会社