具有可替换的衬套/电极模块的磁通计流管组件的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]磁通计(或磁流测量计)通过称为法拉第感应效应的一种电磁效应来测量流量。磁通计激励线圈，线圈生成跨越流管组件的一部分的磁场。磁场在导电过程流体流上感生电动势(EMF)。使用延伸到流动的过程流体中的一对电极来测量在导电流体上所产生的电势。可替换地，一些磁通计在电极和过程流体之间使用电容耦合，使得可以在没有直接接触的情况下测量EMF。在任何情况下，流速大致与被感应的EMF成比例，并且容积流量与流速和流管的横截面面积成比例。
[0002]磁通计可用于各种流体流量测量环境中。具体地，水基流体、离子溶液和其它的导电流体的流量可以全部使用磁通计来测量。因此，磁通计可以被设置在水处理设施、饮料和清洁食物生产设施、化学处理设施、高纯度药物制造设施、以及危险性和腐蚀性流体处理设施中。磁通计经常被用于烃类燃料工业中，所述烃类燃料工业有时使用利用摩蚀性和腐蚀性浆料的水力压裂技术。
[0003]磁通计在基于压差的技术由于孔板或文丘里管上的相关联的压力降而可能不利的应用中提供快速的、精确的流量测量。相反，当难以将机械元件引入过程流体流中时，可以使用磁通计。因此，使用磁通计的应用的重要部分包含摩蚀性和/或腐蚀性过程流体。当磁通计被用于这种摩蚀性应用时，过程流体可以磨损流管中的衬套和电极，这可能最终使得整个磁通计不能操作。过去，这种问题的解决方案是更换流管组件。提供这样一种磁通计流管组件，既当这种磨损出现时，所述磁通计流管组件可以被更容易地并且成本更低地进行现场修复，这样可以提高用于这种摩蚀性和/或腐蚀性的应用中的过程流体的流量测量技术。
【发明内容】
[0004]提供了一种用于磁通计的流管组件。流管组件包括从第一安装法兰延伸至第二安装法兰的管。第一安装法兰和第二安装法兰中的每一个都具有用于安装到相应的管道法兰的管道法兰接触面。线圈腔被设置在所述管外并且在第一安装法兰和第二安装法兰之间。线圈腔具有位于其内的至少一个线圈，所述至少一个线圈被构造成在所述管中产生磁场。衬套/电极模块被定位在所述管中，并且具有绝缘衬套、至少一个电极和至少一个电极导体。绝缘衬套从第一安装法兰延伸到第二安装法兰。所述至少一个电极被定位在绝缘衬套中，以与导电过程流体相互作用。电极导体从所述至少一个电极延伸到互连突出部，所述互连突出部被设置成邻近于第一安装法兰和第二安装法兰中的一个安装法兰的管道法兰接触面。衬套/电极模块能够被定位在管中。
【附图说明】
[0005]图1是根据本发明的实施例的磁通计流管组件的图解透视图。
[0006]图2是根据本发明的实施例的磁通计流管组件的局部剖视图。
[0007]图3是根据本发明的实施例的磁通计流管组件的衬套/电极模块的图解透视图。
[0008]图4是根据本发明的实施例的磁通计流管组件的一部分的图解剖视图。
[0009]图5是根据本发明的另一实施例的磁通计流管组件的衬套/电极模块的图解透视图。
[0010]图6是根据本发明的另一实施例的磁通计流管组件的图解透视图。
[0011]图7是根据本发明的实施例的具有磁性传播器的磁通计流管组件的一部分的图解剖视图。
[0012]图8是根据本发明的实施例的具有嵌入的磁性传播器(magnetic spreader)的衬套/电极模块的图解透视图。
【具体实施方式】
[0013]磁通计经常用于过程流体对于流管组件的衬套和电极具有磨蚀性和/或腐蚀性的难度大或要求高的应用中。另外，惯常的磁性流管组件通常地被制造成具有通过流管和衬套的侧壁的孔，在所述孔中电极与过程流体接触。通过衬套/电极模块到电学壳体中的泄漏对于整个磁通计而言通常是灾难性的。维护这种流管组件的困难可能在于，动力连接和信号连接必须被移除并且整个磁通计必须离开过程管道。在有涂层的电极发生问题的应用中，流管的衬套必须被清除。通常，对流管的衬套的清除仅能够通过将整个流管从过程流体管路中移除来完成。另一常见的故障模式是衬套的渗透。水汽，如水，可以渗透进入衬套并在衬套钢管之间建立压力。如果管道和衬套之间的空间中的压力超过衬套内的压力，则衬套可能向内塌陷。
[0014]对于与诸如采矿浆料之类的磨蚀性应用一起使用的磁通计而言，流管组件必须通常被相当频繁地更换，经常是每6-18个月更换。这通常要求将整个流管组件从管道中完全移除，以及对磁通计重新接线。频繁的更换不仅在磁通计的购买价格方面，而且还在劳力和停机时间方面对于用户而言是很大的成本。例如，对于管道尺寸(直径)约为24英寸的磁通计，整个流管组件的成本可以高达数千美元。然而，承受磨蚀性过程流体的磨损的构件通常仅构成流管组件的总成本的很少部分(如5%)。这是因为流管组件的成本基于由管道、金属法兰、线圈和壳体决定。这些构件通常不承受磨蚀性过程流体的磨损。此外，这些非磨损性部件可以构成流管组件的成本的80-95%中的任一比例。
[0015]本发明的实施例一般地促进非磨损性部件的再使用，从而充分减少用于修理具有磨损的衬套的磁通计所需要的成本。而是，磨损性部件(衬套/电极模块)可以仅从流管组件的非磨损性构件上移除。这样，操作用于磨蚀性过程流体的磁通计的成本被充分减少。
[0016]图1是根据本发明的实施例的磁通计流管组件的图解透视图。磁通计流管组件10包括在一对管道法兰14、16之间延伸的流管12。在一些实施例中，流管12完全由金属构造成。管道法兰14、16中的每一个包括面向相应的管道(未示出)的相应的管道法兰接触面
15、17。管道法兰14、16中的每一个还包括穿过其中的多个安装孔18，所述安装孔18允许安装法兰14、16被安装在多段管道之间。磁通计流管组件10还包括电子装置壳体20，所述电子装置壳体20包括允许在变送器电路(未示出)和流管组件10中的线圈/电极之间进行连接的接线端子板36(图2示出)。根据本发明的实施例，流管组件10包括轴向延伸超过表面15并且从表面15径向向外延伸的衬套/电极模块22。因此，随着法兰14被连接到其对应的管道法兰，衬套/电极模块22被夹在法兰14和其对应的管道法兰之间。如图1所示，衬套/电极模块22在安装孔28、30之间包括径向向外延伸超过安装法兰14的外径26的至少一个互连突出部24。互连突出部24上的电连接器(图1未示出)与接近法兰突出部32的配合连接器连接，这允许通过导管34到壳体20的电连接。这特别有利之处在于，衬套/电极模块22中没有电极或任何其它构件(如任何额外的温度传感器、压力传感器或电容传感器)的电连接件要求电互连件径向穿过流管自身。而是，全部电互连件被铺设通过管道法兰的表面15和相对表面之间的空间。这消除了穿过流管壁中的径向孔发生泄漏的可能性。在一些实施例中，互连带可以被模制或层压在衬套/电极模块22中，使得促进有效密封。
[0017]图2是根据本发明的实施例的磁通计流管组件的一部分的图解剖视图。如图2所示，接线端子板36被设置在壳体20中并且经由导体38电连接到衬套/电极模块22。另夕卜，接线端子板36还连接到被设置在腔42中并且接近管壁44的一个或多个电磁线圈40。接线端子板36便于磁线圈40和适当的线圈驱动器电路(未示出)之间的电连接，以促使线圈40在流过流管组件的过程流体中产生磁场。接线端子板36被定位成接近导管46，并且允许导体48很容易地连接到适当的磁通计电路。磁通计流管组件与适当的磁通计电路的组合提供了起作用的磁通计。
[0018]图2示出了接触流过衬套/电极模块22的过程流体的多个电极中的一个电极。经由互连突出部24在电极50和导体38之间产生电互连。衬套/电极模块22可以被制成薄片层状结构，或衬套可以被模制成覆盖或套住电极50和布线线路或导体。在任一情况下，衬套/电极模块22经由位于互连突出部24处的插头或其它适当的结构连接到线圈/壳体模块，以形成完整的磁通计流管组件。在一个实施例中，互连突出部24包括在互连突出部24被适当地连接到法兰安装突出部32时被接收在适当的插孔中的插头。因而，因为穿过互连突出部24在电极50和导体38之间产生电互连，因此没有穿过管道壁44