CN106442710B - 测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量装置，其在恶劣的环境中、例如在较高的热下，或者在其中存在水或水蒸气的环境中、如同尤其在轧钢机中是这种情况的环境中也能工作，其带有壳体和中央测量孔，测量孔直线地穿透壳体，且测量装置带有测量线圈，测量线圈布置在壳体中并且包围测量孔，该测量装置具有线圈载体，线圈载体径向地在测量线圈之外布置在壳体中并且承载测量线圈。
Description
技术领域
本发明涉及一种带有壳体和中央测量孔的测量装置，测量孔直线地穿透壳体，并且测量装置带有测量线圈，该测量线圈布置在壳体中并且包围测量孔。
背景技术
这种类型的组件例如可作为环形线圈购买得到并且例如用于通过相应地安装两个测量线圈(一个用于感应涡流而一个用于检测涡流)来例如通过电感的改变或者但通过涡流测量来检测轴向地穿过测量孔的工件的横截面变化。文件US 4,862,079还公开了一种相应的组件，其中在此，显现出测量线圈支承在壳体中。文件US 5,638,000公开了一种带有可动的、自身承载的测量线圈的组件，测量线圈由两个侧向布置的、实现运动性的栓承载。
发明内容
本发明的目的在于提供这种类型的测量装置，其在恶劣的环境中、例如在较高的热下，或者在其中存在水或水蒸气的环境(尤其在轧钢机中是这种情况)中也能工作。
本发明的该目标通过根据本发明实施例的测量装置实现。在以下说明中得到其它如有可能也独立于此的有利的设计方案。
如此，当带有壳体、带有直线地穿透壳体的中央的测量孔和带有布置在壳体中并且包围测量孔的测量线圈的测量装置的特征在于线圈载体，线圈载体径向地在测量线圈之外布置在壳体中并且承载测量线圈，则该测量装置可使用在恶劣的环境中。测量线圈的热引起的、例如由于高的工件温度或者由于高的环境温度引起的膨胀导致膨胀的测量线圈不会由于其热膨胀而离开线圈载体，而是如之前一样可靠地被线圈载体承载并且准确地定位。
该设计方案实现，测量装置尤其地也可布置在例如轧钢机的轧制机座之间或者完全布置在相应的轧制机座附近，从而实现，非常近地在轧制机座后面或前面在测量技术上检测相应的工件的横截面，并且(如有可能)也控制地或调节地作用于轧制过程。
根据测量线圈的具体的设计方案、如有可能在多个测量线圈的辅助的情况下，可相应地检测非铁磁的材料的横截面积，这尤其地也适用于这样的材料，其在较高的温度或压力下不具有铁磁的性能，例如在轧钢机中存在的运行条件下的钢材中是这种情况。
优选地，线圈载体固定在壳体中，从而可在测量装置的所有运行条件下保证不仅线圈载体而且被其相应地承载的测量线圈的可靠定位。这尤其地由此保证，线圈载体被张紧，因为通过选择合适的预紧，通过合适地选择张紧力可与热相关的可能的膨胀或收缩相反地作用。如有可能，在预紧时或者在固定的方式的情况中，也考虑膨胀地或收缩地作用到线圈载体上的可能的冷却效应或其它冷却介质。
可理解的是，(如有可能)还可补充地设置一个或多个其它线圈载体，例如径向位于内部的线圈载体，其尤其地用于装配目的并且测量线圈(如有可能)在较高的温度下可从该线圈载体处抬起。由于另一方面存在这种类型的线圈载体在测量装置运行期间仅干扰地起作用的风险，显得有利的是，移除这种类型的位于内部的线圈载体。
如果测量线圈径向内部地贴靠在线圈载体处，则可在结构上非常简单且运行可靠地保证测量线圈的承载，甚至当测量线圈由于热负载而膨胀时，因为该膨胀仅仅导致在测量线圈与线圈载体之间的更内部的连接。
可理解的是，虽然测量线圈的位置应通过线圈载体应尽可能地被固定，在测量线圈与线圈载体之间完全可能进行一定的相对运动。如此，例如可设想的是，测量线圈稍微倾斜以跟随与热相关的力，然而这在测量精度方面通常并非首要重要的。
优选地，线圈载体具有径向向内伸出的支座，该支座承载测量线圈或测量线圈贴靠在其处。这简化了装配，因为由此可更简单地接近测量线圈布置在其中的线圈载体的内腔。此外，测量线圈由此获得可在线圈载体之内工作的可能性，其中，支座的宽度、即支座与测量线圈的接触面积选择成，使得用于测量线圈的充分的承载面积或充分的稳定性得以保证。还可设想的是，冷却流体可流动经过支座处或被引导经过支座处，并且如此(如有可能)可实现测量线圈的直接冷却。
优选地，线圈载体由不导电的或弱导电的材料制成，以便于将与测量线圈的相互作用或测量结果的干扰减小到最小。在此可理解的是，根据期望的测量精度、或根据测量结果的可能的干扰选择导电能力的程度，只要该干扰是可以接受的。
如此，线圈载体例如也可由塑料形成，尤其地当设置了合适的冷却部时。同样，尤其也可设想陶瓷作为用于线圈载体的材料。
为了减小整个组件的热负载，当设置有冷却***时有利的是。
该冷却***尤其地也可包括冷却流体，这实现了尤其有效的冷却。优选地，冷却***包括流动的冷却流体，因为由此可将不能合适地被输送的冷却流体的可能的局部加热减小到最小。
作为冷却流体，尤其地可考虑水或空气，尤其地因为在轧钢机或相似设备中通常总归能充分地提供相应的介质，因为在合适地设计冷却***时，这些介质能保证良好的冷却，并且因为其通常可良好地构造且在其物理性能上可良好的被掌控。可理解的是，(如有可能)当然也可使用其它冷却流体，例如油、乳剂、保护气体等。
当线圈载体与冷却***有效相连接时，是尤其有利的，因为冷却***一方面可保证线圈载体自身的良好冷却，尤其地当线圈载体例如由塑料形成且具有由塑料制成的部件时。
在冷却***的合适的设计方案中，尤其地实现轻易地保证，在所给出的测量装置的运行条件下线圈载体的热膨胀保持在测量线圈的热膨胀以下，从而测量线圈在所有运行条件下都运行可靠地由线圈载体承载或其贴靠在线圈载体处。
尤其地，冷却***可包括至少一个用于冷却流体的引导通道。通过合适地设计的引导通道如有可能可防止，冷却流体到达测量线圈的直接环境中并且尤其地也到达测量线圈的内部中并且如有可能使测量结果失真。然而同样还可设想的是，刚好通过引导通道有目的地将冷却流体偏转到测量线圈处，尤其地也偏转到测量线圈的内部中或其它部位处。
当用于冷却流体的引导通道布置在线圈载体中或布置在其处是尤其地有利的，这一方面实现了带有以上已经阐述的优点的对线圈载体的有目的的冷却，并且另一方面当引导通道朝向测量线圈关闭时可保证，冷却流体不会直接围绕冲刷测量线圈而是到达其内部中。在合适的设计方案中，也得到尤其紧密的结构形式，因为线圈载体除了其承载线圈的功能之外那么也可用于引导冷却介质，从而尤其紧密地构造整个组件。
在此，当引导通道达到直至支座中是有利的，从而一方面可保证尽可能地冷却测量线圈，并且另一方面保证了在支座的区域中冷却线圈载体。
尤其地，当测量装置必须满足尤其高的要求、尤其地尤其高的热要求时，例如直接在轧制机座周围或者在轧钢机之内或者在各个轧制机座之间是这种情况，利用冷却液的冷却证实为合适的。
优选地，冷却***设计成，使得冷却流体直接流动经过测量线圈处。这优选地相对线圈载体的冷却或布置在线圈载体中或布置在其处的引导通道和由此得到的测量线圈的冷却来累加地实现。另一方面，当显现出例如不需后者时，这还可相对于后者备选地来实现。
当冷却流体径向在内部地流动经过测量线圈处可为尤其有利的，因为从径向内部还实现由待测量的工件引起的热负载。
通常，测量线圈不仅包括相应地缠绕成线圈的裸金属线，而且包括相应绝缘的金属线。同样可设想的是，将基本上形成测量线圈的金属线通过合适的措施稳定成线圈体，这例如可通过嵌入塑料中或但还通过稍微更强地且相关联地构成的绝缘部来实现。通过冷却流体直接流动经过测量线圈处，还可使用尤其地稍微灵敏的测量线圈、尤其地具有稍微灵敏地构造的线圈体，其例如由于所使用的绝缘可经受不那么大的热量。
尤其地，当流体不仅径向在内部地流动经过测量线圈处而且这也径向外部地在支座旁边实现时，可实现测量线圈的环流，这保证了尤其紧凑的冷却。
为了保护测量线圈、尤其地以防例如当刚刚轧制的工件通过测量孔时的热负载，当径向地在测量线圈之内布置有热保护罩时，是有利的。
优选地，该热保护罩由不导电或弱导电的材料制成、尤其地由尽可能少地影响磁场的材料制成，以便很少地影响用于测量的场，其中，这里还根据期望的测量精度、或根据测量结果的可能的干扰来选择导电能力的程度，只要该干扰是可以接受的。
为了可尽可能满足作为热保护罩的目的，当热保护罩由陶瓷材料形成时是有利的，该材料可相应地经受高温。如有可能，当其同样相应地可经受高温并且合适地被冷却时，还可设想塑料。
优选地，热保护罩设计成，使得其也保护测量线圈不受其它不利影响、例如防止从工件上剥离的脱落的的颗粒或者防止与非常热的水蒸气等的直接接触。为此，当热保护罩径向在内部地封闭壳体时是尤其有利的。
当热保护罩由剩余的壳体或剩余的壳体壁夹紧时，热保护罩可结构简单地集成到测量装置中，从而在合适地选择预紧的情况中也可轻易地克服热膨胀。
当冷却***构造成使得冷却流体流向热保护罩或流动经过热保护罩时是尤其有利的。这引起尤其紧凑地冷却热保护罩，这一方面使热保护罩自身卸除负荷且另一方面也相应地减小了由热保护罩引起的到测量装置的其它部件处的放热，例如到测量线圈、剩余的壳体或线圈载体处的放热。
如果冷却***的引导通道向壳体内部中敞开，则可经由一个或多个孔使冷却***紧凑地且有目的地分布在测量装置之内。尤其地，那么冷却流体可经由一个或多个孔被提供到热保护罩上并且在此直接地或有目标指向地起作用。同样可行的是，将冷却流体调度到测量线圈与热保护罩之间的间隙中，为此，同样可使用一个或多个孔。那么，这也有利地保证了冷却流体可直接流动经过热保护罩处或者直接流动经过测量线圈处。当引导通道的一个或多个孔指向热保护罩、测量线圈(16)和/或在测量线圈和热保护罩之间的间隙时，相应地是有利的。可理解的是，在多个孔的情况中，这些孔可指向不同的部件或不同的区域中。
优选地，测量装置的壳体可封闭且具有壳体壁，壳体壁(如有可能)包括热保护罩。
优选地，除位于测量线圈之内的组成部分、例如热保护罩之外，壳体壁由金属材料或导电材料形成，从而壳体为测量线圈或中央孔的内部屏蔽电磁辐射。这当然尤其地适用于来自外部的可能使测量结果失真的影响，但是也适用于可通过测量线圈和测量所引起的可能的误差的出现。
优选地，壳体的壳体壁具有至少一个用于运行介质(用于以上所述的冷却流体或电气管路)的、尤其地作为用于测量线圈的输入管路的通过部，从而测量装置整体呈现为紧密的结构单元，并且可快速且运行可靠地在恶劣的环境条件下应用，例如在轧钢机中是这样的情况。
可理解的是，以上描述的解决方案的特征如有可能也可组合，以便可相应地累加地实现这些优点。
附图说明
根据接下来对实施例的说明阐述本发明的其它优点、目标和特性，该实施例也尤其地在附图中示出。其中：
图1显示了在根据图3中的线I-I的截面中的测量装置；
图2显示了根据图1的测量装置的侧视图；
图3显示了在沿着图1中的线III-III的截面中的根据图1和2的测量装置；
图4以俯视图显示了根据图1至3的测量装置；
图5显示了根据图1至4的测量装置的透视图。
附图标记清单
10测量装置
12壳体
14测量孔
16测量线圈
18线圈载体
20支座(示例性地标号)
22冷却***
24引导通道
26热保护罩
28壳体壁
30壳体环
32壳体盖
34通过部
36螺栓(示例性地标号)
38止动环
40孔(示例性地标号)。
具体实施方式
在图中示出的测量装置10包括壳体12，壳体12自身具有壳体壁28，该壳体壁28包括壳体环30和两个壳体盖32，壳体盖32分别与螺栓36(示例性地标号)相连接。
在此，壳体盖32分别具有孔，从而在测量装置10中保留测量孔14，未示出的工件可通过该测量孔穿过测量装置10，或者可将未示出的工具布置在测量孔14之内。
壳体12此外包括热保护罩26，其径向处于内部地包围测量孔14并且被壳体盖32夹紧，其中，在此(如有可能)可设置另一固定可能性。在该实施例的情况中，热保护罩26构造成圆柱形并且以其几何形状对应于壳体盖32的两个孔的几何布置方案，从而相应地也给出带有圆柱形的几何形状的测量孔14。可理解的是，在其它实施形式中如有可能也可设置其它横截面形状。
径向地在热保护罩26之外并且在壳体12之内布置有测量线圈16，其包围测量孔14并且被线圈载体18承载。
线圈载体18具有径向向内指向的支座20(示例性地标号)，测量线圈16贴靠在支座20处，从而测量线圈16的热引起的膨胀导致测量线圈16如之前那样贴靠在线圈载体18处并且被其承载。
为了装配目的，轴向地在支柱20的侧处布置止动环38，在该实施例中止动环38由与线圈载体18自身相同的材料形成，其中，在其它实施形式中，在此如有可能也可选择其它材料。这实现了，通过事先将止动环38取下来将测量线圈16推到支座20上。在推上之后，可又装上止动环38并且以这种方式可靠地定位测量线圈16。
线圈载体18自身经由壳体盖32被夹紧到壳体12中，其中，在此显然可以不同的实施形式设置的其它方式，例如粘接或螺纹连接等。
测量装置10此外包括冷却***22，其尤其地包括用于输送作为冷却流体的空气的引导通道24。该引导通道24一方面构造在线圈载体18中并且达到直至支座20中，从而可保证尤其线圈载体18、但还有测量线圈16的非常良好的冷却。引导通道24还与穿过壳体壁28的通过部34相连接，从而可简单且运行可靠地保证空气输送。
引导通道24径向内部地具有孔40，其在该实施例的情况中直接指向热保护罩26，并且通过使空气或冷却流体流到热保护罩26上，可以这种方式冷却该热保护罩26。那么空气或冷却流体也可到达测量线圈16的内部中并且如此流动经过热保护罩26和测量线圈。同样的适用于支座20侧向的测量线圈16与线圈载体18之间的间隙。可理解的是，在不同的实施形式中，孔40也可设置在其它部位处并且以其它取向设置。例如，孔40也可布置成，使得冷却流体直接指向在测量线圈16和热保护罩26或测量线圈16和线圈载体18之间相应的间隙中。尤其地，孔40也可不同地取向。
在该实施例中，随后空气通过壳体12的自然引起的裂纹泄漏，其中，由此壳体12的内部处于过压下。在其它实施形式中，也可设置补充的通过部以用于空气的泄漏。
壳体12此外具有另一用于电气管路的通过部34。然而，在该实施例的情况中，该通过部34被密封，从而仅仅最小限度的空气(如果有)可通过该通过部34从处于压力下的壳体12的内部中泄漏。然而，在不同的一实施形式中，如有可能这里也可省去密封部，从而空气可主要通过该通过部34离开壳体12。同样，在不同的一实施形式中，在壳体壁28中、例如尤其地在壳体盖32中或者甚至在热保护罩26中可设置孔或排出喷嘴，空气、或者另一冷却流体可通过该孔或排出喷嘴离开壳体12，其中，当这些孔或排出喷嘴例如指向工件或其它部件时、或者尤其地当孔或排出喷嘴设置在轧制方向上位于后部的壳体盖32中时指向轧制方向上时，那么空气或者其它冷却流体例如可用于冷却工件或其它部件。
在其它实施形式中，例如可使用水作为冷却流体，或者使用另一冷却液。在此，显得不太实用的是省去用作排出部的通过部。相应地有利的是，将用于电气管路的通过部34或者还有补充的通过部设置成排出部，那么，这实现了冷却流体循环。如有可能，也可使用设置在壳体壁28中的以上说明的孔或排出喷嘴，然而，那么由于显示出不可实现相应的冷却流体在循环中的引导，这导致相应的冷却流体的损失，然而，鉴于补充的功能，可承受该损失。
同样可设想的是，例如当显现出不需要直接冷却测量线圈16或热保护罩26时，省去孔40。之后，尤其地引导通道24可设有与另一通过部相连接的排出部，从而可保证利用冷却流体、特别是利用冷却液良好地穿流线圈载体18或冷却***22。
在壳体壁28构造成金属的以便用作相对电磁辐射的屏蔽的同时，热保护罩26由非导电的材料设计而成，在该实施例的情况中由陶瓷设计而成，从而其一方面呈现出用于测量线圈16的良好的热保护并且自身具有高的耐热性，并且另一方面尽可能小地损害磁场。
在该实施例的情况中，线圈载体18也由非导电的材料设计而成，从而线圈载体尽可能少地损害磁场。在该实施例的情况中，在选择用于线圈载体18的材料时，可选择塑料，因为该材料成本适宜并且可良好地且充分地经由冷却***22冷却。在不同的实施例中，也可使用其它材料、例如陶瓷。
测量装置10也适合用于使用在轧钢机中，并且在此尤其地还使用在轧制机座之间或其直接的环境中。如此，测量装置10尤其地还可直接在测量技术上检测作为工件的钢，因为其在轧制温度的情况中不是铁磁体的。相应地，测量装置10尤其地也可用于横截面控制。如有可能，也可利用相应地在其测量线圈16中设计的测量装置来测量速度测量或质量通量测量等，其中，这最终与测量线圈16的设计方案(例如也以多个测量线圈的形式)相关，并且与信号处理以及测量线圈16的操控相关。
Claims (19)
1.一种带有壳体(12)和中央测量孔(14)的测量装置(10)，所述中央测量孔(14)直线地穿透所述壳体(12)，并且所述测量装置(10)带有测量线圈(16)，所述测量线圈(16)布置在所述壳体(12)中，与所述测量孔(14)同心并且包围所述测量孔(14)，其特征在于线圈载体(18)，所述线圈载体径向地在所述测量线圈(16)之外布置在所述壳体(12)中且承载测量线圈(16)，其中所述测量线圈(16)贴靠在线圈载体(18)径向内部处，从而保证所述测量线圈(16)的承载；所述线圈载体(18)具有径向向内指向的支座(20)，所述支座承载所述测量线圈(16)，并且所述测量线圈(16)贴靠所述支座(20)。
2.根据权利要求1所述的测量装置(10)，其特征在于，所述线圈载体(18)固定在所述壳体(12)中。
3.根据权利要求2所述的测量装置(10)，其特征在于，所述线圈载体(18)张紧在所述壳体(12)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置(10)，其特征在于，所述测量线圈(16)从径向内部贴靠在所述线圈载体(18)处。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置(10)，其特征在于冷却***(22)，所述冷却***(22)包括流动的冷却流体。
6.根据权利要求5所述的测量装置(10)，其特征在于，所述冷却流体为水或空气。
7.根据权利要求5所述的测量装置(10)，其特征在于，所述冷却***(22)包括至少一个用于所述冷却流体的引导通道(24)。
8.根据权利要求7所述的测量装置(10)，其特征在于，所述引导通道(24)布置在所述线圈载体(18)中或所述线圈载体(18)处。
9.根据权利要求7或8所述的测量装置(10)，其特征在于，所述引导通道(24)达到直至支座(20)中。
10.根据权利要求5所述的测量装置(10)，其特征在于，所述冷却***构造成使得冷却流体直接地流动经过所述测量线圈(16)处。
11.根据权利要求5所述的测量装置(10)，其特征在于，所述冷却***构造成使得冷却流体径向在内部地流动经过所述测量线圈(16)处。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置(10)，其特征在于，径向地在所述测量线圈(16)之内布置有热保护罩(26)。
13.根据权利要求12所述的测量装置(10)，其特征在于，所述热保护罩(26)径向在内部地封闭所述壳体(12)。
14.根据权利要求5所述的测量装置(10)，其特征在于，径向地在所述测量线圈(16)之内布置有热保护罩(26)，所述冷却***构造成使得所述冷却流体流向所述热保护罩(26)处或流动经过所述热保护罩(26)处。
15.根据权利要求7所述的测量装置(10)，其特征在于，所述引导通道(24)敞开进到所述壳体内部中。
16.根据权利要求15所述的测量装置(10)，其特征在于，所述引导通道(24)径向向内敞开进到所述壳体内部中。
17.根据权利要求7所述的测量装置(10)，其特征在于，径向地在所述测量线圈(16)之内布置有热保护罩(26)，所述引导通道(24)的一个或多个孔(40)指向所述热保护罩(26)、所述测量线圈(16)和/或在所述测量线圈(16)与所述热保护罩(26)之间的间隙。
18.根据权利要求1至3中任一项所述的测量装置(10)，其特征在于，所述壳体(12)是封闭的并且所述壳体(12)的壳体壁(28)具有至少一个用于运行介质的通过部(34)。
19.根据权利要求18所述的测量装置(10)，其特征在于，所述运行介质为冷却流体或电气管路。
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