CN103323061B - 大口径电磁流量计 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大口径电磁流量计，它包括导管，导管的两端设有法兰，导管内设有塑料内衬，导管的内壁还设有线圈和电极，电极与电极引线连接，线圈、电极引线位于导管和塑料内衬之间，塑料内衬通过采用滚塑机制造。该大口径电磁流量计，通过将线圈放置在导管的内壁上，再通过采用滚塑机制造塑料内衬的方式，提高了大口径电磁流量计的精度等级，简化了大口径电磁流量计的工艺步骤，大口径电磁流量计的精度、可靠性较现有产品均有一个较大的提升。

Description

大口径电磁流量计

技术领域

本发明涉及一种大口径电磁流量计。

背景技术

大口径电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律的原理进行设计的，其设计过程中本着使磁场规则、均匀地贯穿流体截面的原则，采用非导磁材料制作导管，目前磁导率相对较低的不锈钢材料普遍被应用在该场合中。在当今的技术条件以及经济成本等因素的驱使下，中小口径的电磁流量计的导管采用的都是由导磁率较低的不锈钢无缝钢管；部分中型乃至大口径的电磁流量计的导管是利用磁导率较低的不锈钢钢板通过卷板机卷制成型的，其工艺类似压力容器塔设备的筒体制造。在这个制造工艺中，磁导率较低的不锈钢钢板在通过卷板机这道冷加工工序卷圆的过程中，钢材的金相组织发生了变化（冷加工处部分马氏体组织产生相变），造成了钢板的磁导率大幅度增加，对普通的吸铁石均有明显的吸附感；此外折弯、冲压、热处理等工艺也使不锈钢的晶体结构发生一定的变化，造成折弯处、冲压处、受热处导磁。在后续的焊接钢板这一环节中，由于焊接熔池中的高热，两块相邻的钢板在高温及随后自然冷却的过程中发生了组织结构的变化，使相邻钢板在焊缝处的边缘部分产生了较高的磁导率，使整条焊缝在焊接完毕后其磁导率较被均匀冷加工的卷圆板的其它部位要高。因此在电磁流量计正常运行时，理论上用于测量的磁场中有一部分通过有磁导率的钢板后会形成回路，从而导致中大口径的电磁流量计真正用于测量的磁场比理论磁场弱。如果是超大口径的电磁流量计，则上述问题会更加严重。

传统的大口径电磁流量计的线圈装在导管的外圆周面上，即外磁式电磁流量计。在大口径电磁流量计的线圈装配中，线圈绕制完毕后在安装时会有部分线圈过于靠近或架设在焊缝之上，这样就会有大量的磁场通过高导磁的焊缝进入导管中。内磁式电磁流量计，即将线圈装在导管的内壁上，可改善这个问题，但现有的工艺中，大口径电磁流量计的内衬为橡胶，通过选贴胶片再硫化的方式制造内衬，这种传统的内衬制造方式，在内磁式电磁流量计的制造过程中，却很难适用；采用模具注塑工艺制造内磁式电磁流量计是可行的，但由于工艺和成本原因，也无法适用于大口径；再加上大口径创新试验费用高，责任大，从而导致内磁式结构应用于大口径电磁流量计存在工艺复杂，生产效率低等缺点。

在过去生产的内磁式结构电磁流量计中，我们所采用的方法是在导管内壁安装线圈后再在线圈上覆盖薄壁不锈钢内筒，并将导管两端与法兰端面密封焊接后实施普通衬胶工艺，其后用环氧树脂灌封线圈腔体，该方法由于不锈钢厚度的减少，明显地比厚壁不锈钢导管磁导率更低，效果更好，但由于采用的是标准法兰，重量大、成本高，在运输和衬胶过程中，振动和高温等不利因素，可能会发生线圈漆膜损坏等问题，仍存在工艺复杂，生产效率低等缺点。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大口径电磁流量计，用于解决现有技术中大口径电磁流量计工艺复杂，生产效率低，精度、可靠性难以提高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大口径电磁流量计，它包括导管，导管的两端设有法兰，导管内设有塑料内衬，导管的内壁还设有线圈和电极，电极与电极引线连接，线圈、电极引线位于导管和塑料内衬之间，塑料内衬通过以下步骤完成：

1）将绕制好的线圈安装在导管的内壁上；

2）根据导管及导管两端的法兰的整体尺寸制作两个滚圈，两个滚圈分别焊接在导管两端的法兰上；

3）在导管的两端安装将导管两端封住的端盖，端盖上设有人孔；

4）将上述安装好的电磁流量计整体吊装到滚塑机上，并通过滚圈将电磁流量计与滚塑机连接；

5）从位于导管上的接管口或位于端盖上的人孔向导管的内部空间加入聚丙烯粉末，加料完成后封好接管口、人孔，使导管的内部空间保持密封状态；

6）启动滚塑机，给导管加热，使导管升温，加热同时使导管绕中心轴自转并间歇摇摆；

7）当聚丙烯完全液化后，停止对导管加热，导管仍绕中心轴自转并间歇摇摆；

8）当导管温度降低至设定的停止温度时，导管停止绕中心轴自转及间歇摇摆；

9）当导管温度降低至设定的吊下温度时，将导管从滚塑机上吊下并放置在安全的地方；

10）去除焊接在法兰上的滚圈和位于导管两端的端盖。

优选的，塑料内衬的完成步骤中还包括在步骤1）之前在导管的内壁除固定线圈处以外的部分焊接钢网或螺钉。

优选的，塑料内衬的完成步骤中还包括步骤11）：将导管及法兰上的焊点、毛刺打磨干净后，用电刨机抛平法兰密封面。

优选的，塑料内衬的完成步骤6）中滚塑机对导管加热的升温幅度控制在4℃/分钟，并当导管被加热至220～240℃时，维持导管温度在220～240℃之间。

优选的，所述步骤6）和7）中的导管的自转速度控制在30转/分钟，摇摆频率控制在30次/分钟，摇摆幅度为45°，每次摇摆时间为2分钟，两次摇摆时间间隔为2分钟。

优选的，所述步骤8）中的设定的停止温度为90℃。

优选的，所述步骤9）中的设定的吊下温度为40℃。

优选的，塑料内衬的完成步骤1）具体包括以下几个步骤：

①在导管内壁的指定位置焊接螺钉；

②将线圈连同绕制支架一起搬运至导管内壁；

③对线圈进行紧固并拆除绕制支架；

④将线圈上的各类引线排布并固定在导管内壁上后，全部从位于导管上的接线盒口处引出。

优选的，线圈采用玻璃纤维漆包线或耐温超过240℃的漆包线包覆。

优选的，塑料内衬的两端设有沿径向向外延伸的环形凸缘，法兰的端面设有沿轴向向外延伸的环形凸起，塑料内衬的凸缘的外圆周面与法兰的环形凸起的内圆周面相接触。进一步的优选，塑料内衬的凸缘的端面上设有环形凹槽。

如上所述，本发明大口径电磁流量计，具有以下有益效果：

该大口径电磁流量计，通过将线圈放置在导管的内壁上，再通过采用滚塑机制造塑料内衬的方式，提高了大口径电磁流量计的精度等级，简化了大口径电磁流量计的工艺步骤，大口径电磁流量计的精度、可靠性较现有产品均有一个较大的提升。

附图说明

图1显示为本发明大口径电磁流量计的结构示意图。

图2显示为图1所示的大口径电磁流量计的放大示意图。

元件标号说明

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1和图2所示，本发明提供一种大口径电磁流量计，它包括导管1，导管1的两端设有法兰2，导管1内设有塑料内衬5，导管1的内壁还设有线圈3和电极4，电极4与电极引线连接，线圈3、电极引线位于导管1和塑料内衬5之间，塑料内衬5通过以下步骤完成：

1）将绕制好的线圈3安装在导管1的内壁上；在安装线圈3之前还可以在导管1的内壁除固定线圈3处以外的部分焊接钢网或螺钉；焊接钢网或螺钉的作用是增加聚丙烯在导管1的内壁的附着力，其中，螺钉的头部优选呈伞状；

2）根据导管1及导管1两端的法兰2的整体尺寸制作两个滚圈，两个滚圈分别焊接在导管1两端的法兰2上；

3）在导管1的两端安装将导管1两端封住的端盖，端盖上设有人孔；

4）将上述安装好的电磁流量计整体吊装到滚塑机上，并通过滚圈将电磁流量计与滚塑机连接；

5）从位于导管1上的接管口7或位于端盖上的人孔向导管1的内部空间加入聚丙烯粉末，加料完成后封好接管口7、人孔，使导管1的内部空间保持密封状态；

6）启动滚塑机，给导管1加热，使导管1升温，加热同时使导管1绕中心轴自转并间歇摇摆；滚塑机对导管1加热的升温幅度控制在4℃/分钟，并当导管1被加热至220～240℃时，维持导管1温度在220～240℃之间；导管1的自转速度控制在30转/分钟，摇摆频率控制在30次/分钟，摇摆幅度为45°，每次摇摆时间为2分钟，两次摇摆时间间隔为2分钟；

7）当聚丙烯完全液化后，停止对导管1加热，导管1仍绕中心轴自转并间歇摇摆；

8）当导管1温度降低至设定的停止温度时，导管1停止绕中心轴自转及间歇摇摆；设定的停止温度优选为90℃；

9）当导管1温度降低至设定的吊下温度时，将导管1从滚塑机上吊下并放置在安全的地方；设定的吊下温度优选为40℃；

10）去除焊接在法兰2上的滚圈和位于导管1两端的端盖；

11）将导管1及法兰2上的焊点、毛刺打磨干净后，用电刨机抛平法兰2密封面。

其中，塑料内衬5的完成步骤1）具体包括以下几个步骤：

①在导管1内壁的指定位置焊接螺钉；

②将线圈3连同绕制支架一起搬运至导管1内壁；

③对线圈3进行紧固并拆除绕制支架；

④将线圈3上的各类引线排布并固定在导管1内壁上后，全部从位于导管1上的接线盒口6处引出。

在安装线圈3前，需要绕制线圈3并将线圈3安装固定在绕制支架上，然后对线圈3进行浸渍及包扎。

其中，线圈3采用玻璃纤维漆包线或耐温超过240℃的漆包线包覆。由于在塑料内衬5的制作过程中会产生短时间的高温，所以对线圈3的表面漆膜要求增高，也就是说漆包线的漆膜要可以短时间耐受该温度冲击，因此需引入玻璃纤维包覆的漆包线或耐温超过240℃的漆包线，同时较高耐温的漆包线可以有效地防止安装、运输、高温等因素对漆包线产生的不利影响。

在完成塑料内衬5的制作后，还需要安装电极，并完成剩余接线工作，按照公司标准及客户要求进行测试，如水压试验、负压试验、电火花试验等；最后还在导管1的外部喷砂后，再喷防锈底漆和面漆。

其中，该电磁流量计的导管1、法兰2的制作过程包括以下步骤：

1）根据需求尺寸，加工制造法兰2；

2）采购钢板并按需求尺寸卷制成导管1；

3）按需求尺寸加工位于导管1上的接管、钢梯等附件；

4）按照要求将导管1和法兰2进行装配焊接，并将接管和钢梯等附件焊接在导管1上；

5）打磨导管1和法兰2上的焊点、毛刺等，并将导管1内壁及法兰2密封面进行喷砂处理，使其达到一定的粗糙度。该导管1和法兰2经过打磨、喷砂处理后，其表面会形成众多细小的凹孔，可增加聚丙烯在导管1内壁的附着力。

传统的橡胶内衬即使贴两层，也常常不能通过电火花检测而需要修补，橡胶内衬做到不开裂，需要较多工序和较复杂的工艺控制。而本发明电磁流量计采用滚塑机制造内衬，简单可靠，塑料内衬无论内在还是外观质量，都超过橡胶，而且也比较容易控制做到卫生级。

且在塑料内衬的制作过程中，熔化的聚丙烯粉末将线圈及电极引线全部包裹，固化后将线圈及电极引线与外界全部隔离，所以绝对不会出现线圈绝缘度下降的情况，增加了电磁流量计的可靠度，这使得本发明的电磁流量计比传统工艺的电磁流量计更加可靠。

现有的内磁式电磁流量计，通过填注聚氨酯橡胶再硫化，由于需要模具和硫化，不容易做得很大，而采用滚塑工艺制造电磁流量计的内衬，容易做到更大的口径。采用滚塑机制作塑料内衬取代了以前内磁式电磁流量计中的不锈钢内筒衬胶及灌封的工艺过程，这将大大缩短产品制造所需的时间，不仅如此，由于整体塑料包覆会使得被包覆的线圈、电极引线及其他被包覆的零部件形成一个整体，这样所有被包覆部分受到的振动、由于一些原因引起的受潮、进水等情况将完全不会再出现。

线圈位于导管内部，导管对于磁场的影响较小，且由于塑料内衬远比橡胶内衬光滑，塑料内衬的厚度比橡胶内衬厚，水体离导管距离较远，寄生参数较小，这些都有助于大口径电磁流量计做到更高的精度，对用于计量用的大口径电磁流量计来说，精度提升是一个很重要的指标。

为了避免导磁，传统工艺的用于保护线圈的外壳及导管均由比较薄的碳钢围成，焊缝质量控制不良，容易锈蚀，导致线圈进水，使电磁流量计不准甚至报废。而将线圈放置在导管的内壁上，导管对磁场的影响较小，导管可以是较厚的碳钢，导管与法兰间的焊缝质量也容易做得很高，即使锈蚀也不易进水。

该电磁流量计的大口径法兰可设计为比标准法兰拥有更多的螺栓孔数量但螺栓直径却比标准法兰要小的多，这样设计后将使现在的法兰比原先的标准法兰整体结构更为紧凑，使法兰外圆直径减小，这些改动意味着法兰的整体重量将大大减少，且紧固螺栓的时候虽然紧固件数量将比原先的标准法兰多但紧固所需要的力将会大幅度减少，这样会使大口径法兰的安装变得轻松且更为可靠。

该电磁流量计的塑料内衬5的两端设有沿径向向外延伸的环形凸缘51，法兰2的端面设有沿轴向向外延伸的环形凸起21，塑料内衬5的凸缘51的外圆周面与法兰2的环形凸起21的内圆周面相接触。在制作塑料内衬5时，端盖安装在导管1两端时，端盖的外圆周面与环形凸起21的内圆周面相接触，并预留出塑料内衬5的环形凸缘51的空间，使在塑料内衬5的制作过程中，自动形成环形凸缘51。

该电磁流量计的塑料内衬5的凸缘51的端面上还设有环形凹槽52。在制作塑料内衬5时，还可在端盖的内端面设有与环形凹槽52相对应的突起，使在塑料内衬5的制作过程中，自动形成环形凹槽52。此时在该电磁流量计进行安装时，将一个O型密封圈放入环形凹槽52，并将法兰2与另一个法兰安装在一起，而两个法兰的金属面由螺栓紧固所产生的力贴合，且塑料内衬5的端面与另一个端面贴合，则通过位于环形凹槽52的O型密封圈完成了密封功能。

综上所述，本发明大口径电磁流量计，通过将线圈放置在导管的内壁上，再通过采用滚塑机制造塑料内衬的方式，提高了大口径电磁流量计的精度等级，简化了大口径电磁流量计的工艺步骤，大口径电磁流量计的精度、可靠性较现有产品均有一个较大的提升。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种大口径电磁流量计，它包括导管，所述导管的两端设有法兰，其特征在于，所述导管内设有塑料内衬，所述导管的内壁还设有线圈和电极，所述电极与电极引线连接，所述线圈、电极引线位于所述导管和塑料内衬之间，所述塑料内衬通过以下步骤完成：

1)将绕制好的线圈安装在所述导管的内壁上；

2)根据所述导管及导管两端的法兰的整体尺寸制作两个滚圈，所述两个滚圈分别焊接在所述导管两端的法兰上；

3)在所述导管的两端安装将导管两端封住的端盖，所述端盖上设有人孔；

4)将上述安装好的电磁流量计整体吊装到滚塑机上，并通过滚圈将电磁流量计与滚塑机连接；

5)从位于导管上的接管口或位于端盖上的人孔向所述导管的内部空间加入聚丙烯粉末，加料完成后封好接管口、人孔，使所述导管的内部空间保持密封状态；

6)启动滚塑机，给所述导管加热，使导管升温，加热同时使导管绕中心轴自转并间歇摇摆；所述滚塑机对导管加热的升温幅度控制在4℃/分钟，并当导管被加热至220～240℃时，维持导管温度在220～240℃之间；所述导管的自转速度控制在30转/分钟，摇摆频率控制在30次/分钟，摇摆幅度为45°，每次摇摆时间为2分钟，两次摇摆时间间隔为2分钟；

7)当聚丙烯完全液化后，停止对所述导管加热，所述导管仍绕中心轴自转并间歇摇摆；所述导管的自转速度控制在30转/分钟，摇摆频率控制在30次/分钟，摇摆幅度为45°，每次摇摆时间为2分钟，两次摇摆时间间隔为2分钟；

8)当导管温度降低至设定的停止温度时，所述导管停止绕中心轴自转及间歇摇摆；

9)当导管温度降低至设定的吊下温度时，将所述导管从滚塑机上吊下并放置在安全的地方；

10)去除焊接在所述法兰上的滚圈和位于所述导管两端的端盖。

2.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计，其特征在于：所述塑料内衬的完成步骤中还包括在步骤1)之前在导管的内壁除固定线圈处以外的部分焊接钢网或螺钉。

3.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计，其特征在于：所述塑料内衬的完成步骤中还包括步骤11)：将所述导管及法兰上的焊点、毛刺打磨干净后，用电刨机抛平法兰密封面。

4.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计，其特征在于：所述步骤8)中的设定的停止温度为90℃。

5.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计，其特征在于：所述步骤9)中的设定的吊下温度为40℃。

6.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计，其特征在于，所述塑料内衬的完成步骤1)具体包括以下几个步骤：

①在所述导管内壁的指定位置焊接螺钉；

②将所述线圈连同绕制支架一起搬运至导管内壁；

③对线圈进行紧固并拆除绕制支架；

④将线圈上的各类引线排布并固定在导管内壁上后，全部从位于导管上的接线盒口处引出。

7.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计，其特征在于：所述线圈采用玻璃纤维漆包线或耐温超过240℃的漆包线包覆。

8.根据权利要求1所述的大口径电磁流量计，其特征在于：所述塑料内衬的两端设有沿径向向外延伸的环形凸缘，所述法兰的端面设有沿轴向向外延伸的环形凸起，所述塑料内衬的凸缘的外圆周面与所述法兰的环形凸起的内圆周面相接触。

9.根据权利要求8所述的大口径电磁流量计，其特征在于：所述塑料内衬的凸缘的端面上设有环形凹槽。