CN110914648A - 磁感应流量计的制造方法以及磁感应流量计 - Google Patents

磁感应流量计的制造方法以及磁感应流量计 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于通过注射成型来制造磁感应流量计(1)的线圈保持架(34)的方法(100)，其中，线圈保持架具有封装在塑料铸件中的两个线圈芯(33)，这两个线圈芯(33)每个都具有第一纵向轴线(L1)，其中，该方法包括以下步骤：在第一方法步骤(101)中，提供具有铸造容积的铸造模具和两个线圈芯并对其进行定位，其中，每个线圈芯具有两个端面和侧向表面，其中，每个线圈芯的端面优选与所述的第一纵向轴线正交，其中，侧向表面具有中心区域(33.3)和定界中心区域的两个外部区域(33.4)，其中，铸造容积在相应的线圈区域中完全地包围中心区域，其中，外部区域和端面与铸造容积间隔开；在第二方法步骤(102)中，由塑料填充铸造容积；在第三方法步骤(103)中，使塑料硬化；在第四方法步骤(104)中，从塑料铸件中移除铸造模具，其中，铸造容积是连续的。

Description

磁感应流量计的制造方法以及磁感应流量计
技术领域
本发明涉及一种用于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计的方法以及这种流量计。
背景技术
典型的磁感应流量计具有用于输送介质的测量管、用于产生垂直于测量管延伸的磁场的磁体***以及一对测量电极，该测量电极用于记录通过磁场在介质中感应出的与流量相关的电压。已知磁感应测量原理已长时间用于流量测量用途，其中，相应的磁感应流量计已经经历了大量改进和进一步发展。因此，DE102014106567A1提出了一种快速组装***，该***用于将磁体***的两个子磁体***快速组装在磁感应流量计的测量管上。然而，由于子磁体***必须被放在一起并通过两个弯曲段进行保持，因此这种***在组装的精度以及所需的工作量方面都具有缺点。
发明内容
因此，本发明的目的是一种磁体***，其可以简单且精确地组装到磁感应流量计的测量管上。
本发明通过如独立权利要求1中限定的用于制造磁感应流量计的线圈***的线圈保持架的方法以及如独立权利要求7中限定的磁感应流量计来实现。
本发明的用于制造磁感应流量计的线圈***的线圈保持架的方法借助于铸造方法，采用了浇注在塑料铸件中的两个线圈芯，所述线圈芯在每种情况下具有第一纵向轴线，所述方法包括如下方法步骤：
提供具有铸造容积的模具和两个线圈芯并对其进行定位，
其中，每个线圈芯具有两个端面和侧向表面，其中，每个线圈芯的端面与该线圈芯的第一纵向轴线相交，优选与第一纵向轴线相正交，其中，所述侧向表面具有中心区域和两个定界该中心区域的外部区域，
其中，在每种情况下，铸造容积在线圈区域中完全定界中心区域，
其中，外部区域和端面优选位于铸造容积之外；
用塑料填充铸造容积；
使塑料硬化或硬化塑料；
将模具从塑料铸件上移除，
其中，铸造容积是连续的。
特别地是，铸造方法是注射成型法，其中，注射成型法可以是例如热塑性注射成型法或热固性塑料注射成型法。
在这种情况下，塑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，塑料是耐高温的。
在一个实施例中，线圈芯的第一纵向轴线重合，其中，每个线圈芯具有朝向另一线圈芯指向的内端面，
其中，内端面限定中间区域，该中间区域至少部分地、特别是在中心区域中没有塑料铸件，
其中，在包含第一纵向轴线的第一平面中，塑料铸件具有隔间，该隔间围绕中间的空间并限定了线圈保持架的开口侧，
其中，在包含第一纵向轴线并垂直于第一平面延伸的第二平面中，塑料铸件是不连续的。
在一种变形中，内端面可以通过用塑料注射成型进行覆盖，从而线圈芯具有较低的生产公差要求，但这带来了计量方面的缺点，这是因为内端面上的塑料意味着较高的磁阻，并因此降低了信号强度。
在一个实施例中，线圈保持架可以通过开口侧被推到磁感应流量计的测量管上，其中，塑料铸件具有用于测量管的第二接合装置的至少第一接合装置和/或至少第一卡勾，利用该第一接合装置或第一卡勾可产生与测量管的形状互锁连接。
在一个实施例中，该方法包括提供第一线圈触点和第二线圈触点并对其进行定位，线圈触点适合于将线圈连接至电源。
磁感应流量计的电源是电子测量/操作电路的一部分并为线圈提供电压，该电压通常以规则的时间间隔更改其极性，这导致改变线圈电流的流向，并从而改变磁场的方向。
在一个实施例中，线圈芯在中心区域中具有的横截面面积小于在外部区域中具有的横截面面积。
在一个实施例中，提供线圈芯包括通过金属粉末注射成型法、烧结、铸造、铣削或车削来制造线圈芯，其中，每个线圈芯是一件式的，其中，尤其是线圈芯是相同地构造的块体部件。
本发明的用于测量流过测量管的介质的流速或体积流量的磁感应流量计包括：
具有测量管轴线的测量管；
用于产生磁场的磁体***，所述磁场垂直于测量管轴线延伸，
其中，磁体***包括线圈***，线圈***具有如前述权利要求之一所述的线圈保持架和两个线圈，所述线圈被固定在所述线圈保持架的线圈区域中；
一对测量电极，用于记录通过磁场在介质中感应出的与流量相关的电压；
电子测量/操作电路，用于操作磁体***和测量电极，并用于提供与流量相关的被测变量，
其中，测量管具有引导件，该引导件适合于确保将线圈保持架精确地沿侧向推到测量管上。
在一个实施例中，测量管包括用于线圈保持架的第一接合装置的至少第二接合装置和/或至少第二卡勾，借助于该第二接合装置或第二卡勾，产生与线圈保持架的形状互锁连接。
在一个实施例中，在每种情况下，线圈缠绕在线圈保持架的线圈芯周围。
在一个实施例中，线圈保持架包括第一线圈触点和第二线圈触点，所述线圈触点适合于将线圈连接到电源，其中，在每种情况下，线圈线的第一端与第一线圈触点连接，并且线圈线的第二端与第二线圈触点连接，使得通过横跨所述线圈触点施加电压，可借助于线圈产生具有相同定向的磁场。
特别地是，第一线圈和第二线圈采用单根线圈线缠绕而成。这就避免了第一线圈线和第二线圈线之间的原本会是必需的接触，这种接触将对磁体***的性能产生干扰影响。
在一个实施例中，借助于注射成型法制造测量管。
在一个实施例中，线圈保持架包括用于测量电极或测量电极触点的开口。
在一个实施例中，测量管和/或线圈保持架由以下材料中的至少一种材料制成：聚醚醚酮(PEEK)，聚苯硫醚(PPS)，聚邻苯二甲酰胺(PPA)，聚酰胺(PA)。
在一个实施例中，每个线圈芯包括内极靴和外极靴，其中，磁感应流量计具有适合于在线圈之间并远离测量管引导磁场的磁场引导返回件(field guide-back)，其中，内极靴适合于使磁场在测量管中成形，并且
其中，外极靴适合于与磁场引导返回件产生磁连接。
附图说明
现在将基于在附图中示意性地示出的实施例的示例来描述本发明，附图中的图如下所示：
图1是本发明的用于制造线圈保持架的方法的一种变型的方法步骤；
图2是本发明的线圈保持架的横截面图；
图3是具有本发明的线圈保持架的磁感应流量计的横截面图；
图4是图3中所示的磁感应流量计的纵向截面图；
图5a)和b)示出了用于将线圈保持架固定在测量管上的固定机构；以及
图6示意性地示出了本发明的磁感应流量计的示例的操作。
具体实施方式
图1示出了本发明的用于制造用于磁感应流量计1的线圈保持架的方法100的变型的方法步骤，其中，该方法包括以下步骤：
在第一方法步骤101中，提供具有铸造容积的模具和两个线圈芯并对其进行定位，其中，每个线圈芯具有两个端面以及侧向表面，其中，每个线圈芯的端面优选与其第一纵向轴线正交，其中，侧向表面具有中心区域和定界该中心区域的两个外部区域，其中，在线圈区域中的铸造容积完全地定界中心区域，其中，外部区域和端面与铸造容积间隔开。在这种情况下，模具可以包括多个模具部件，其中模具部件被顺序地或同时地放置到位。例如，可能有利的是，首先定位至少第一模具部件，然后定位线圈芯，并且随后定位至少第二模具部件。通过这种方式，可以将具有复杂几何形状的线圈芯放入铸造容积中。
在第二方法步骤102中，由塑料填充铸造容积；
在第三方法步骤103中，使塑料硬化；
在第四方法步骤104中，从塑料铸件中移除模具，其中，线圈芯保留在塑料铸件中。
图2示出了本发明的线圈保持架34的横截面图，线圈保持架具有嵌入在线圈保持架中的第一线圈芯33.7和嵌入在线圈保持架中的第二线圈芯33.8，在每种情况下，第一线圈芯和第二线圈芯均具有第一纵向轴线L1。在每种情况下，线圈芯33.7、33.8具有背向另一线圈芯的外端面33.1、面向另一线圈芯的内端面33.2以及侧向表面。线圈芯处于完全由铸造容积和塑料铸件定界的中心区域33.3中。线圈芯具有外部区域33.4，每个外部区域均定界端面33.1、33.2，其中，外部区域和端面与铸造容积间隔开。外表面的存在使得流量计的磁场引导返回件40与线圈芯能够进行干净的磁连接。
内端面是线圈芯的内极靴33.5的一部分，该内极靴适合于将由线圈***31产生的磁场引入到磁感应流量计的测量管10中，并且尤其是适合于引导磁场，使得它在测量管中在空间上是均匀的。外端面33.2是外极靴33.6的一部分，并且适合于在测量管10和磁感应流量计的磁场引导返回件40之间产生磁连接，其中，磁场引导返回件适合于在磁感应流量计的线圈之间并且远离测量管引导磁场。
线圈保持架的关键方面是连续的铸造容积，并因此是连续的塑料铸件。以这种方式，除了线圈保持架的弯曲运动之外，线圈芯相对于彼此具有彼此固定的间距。
线圈保持架包括用于测量电极20或测量电极触点21的开口34.3。此外，线圈保持架包括两个金属线圈触点34.5，磁感应流量计1的线圈借助于所述金属线圈触点34.5可以被连接到电源，其中，在每种情况下，线圈可以放置在线圈保持架的线圈座34.4中。在这种例子下，线圈座围绕线圈芯的中心区域33.3，使得当放置或缠绕线圈时，线圈芯被线圈匝围绕。
内端面33.2限定了没有塑料铸件的中间区域IR，该中间区域IR适合于容纳流量计1的测量管10。在这种例子下，中间区域是塑料铸件的隔间B的一部分，其中，包含第一纵向轴线的第一平面具有所述隔间，其中，隔间围绕中间的空间并且限定了线圈保持架的开口侧OS，其中，在包含第一纵向轴线且垂直于第一平面的第二平面中，塑料铸件不是连续的。线圈保持架34可以经由其开口侧OS而被推到测量管上。
S1给出了图5a)和b)中所示的截面的位置。
图3示出了本发明的流量计1的横截面图，该流量计具有测量管10，布置在测量管中的两个测量电极20(在每种情况下，测量电极具有测量电极触点21)，图2的线圈保持架34，磁场引导返回件40，并且具有第一线圈32.1和第二线圈32.2，所述线圈被布置在线圈保持架的线圈的线圈座中。如在这里示出的，用于输送介质的测量管的输送内腔10.1可以在包含测量电极20的测量管的横截面中具有矩形形状。替代性地是，圆形和椭圆形的实施例也是可能的。在这种例子下，内极靴抵靠在测量管的外部上，并确保磁场从测量管传递到线圈芯中，并且反之亦然。外极靴将磁场引导返回件40磁连接到线圈芯。在这种例子下，磁感应流量计的磁体***30包括第一线圈***31.1和第二线圈***31.2，在每种情况下，线圈***具有线圈32.1、32.2，并且在每种情况下，线圈芯33.7、33.8被集成在线圈保持架中。为了简明起见，图3中未显示图2中所示的线圈触点。磁场引导返回件可以具有供线圈触点可以穿过的馈通开口。S1给出了图5a)和b)中所示的截面的位置。
图4示出了通过图3中示出的流量计1的纵向截面图，其中，测量管10具有引导件10.4，该引导件10.4确保将线圈保持架34精确地推到测量管上。S1给出了图5a)和b)中所示的截面的位置。
图5a)和5b)示出了本发明的磁感应流量计的固定机构的不同实施例的截面S1，该固定机构用于将线圈保持架34固定到测量管10上，其中，测量管具有引导件10.4，可以借助于该引导件10.4来将线圈保持架34按箭头所示的方向推到测量管上。
在图5a)所示的实施例中，线圈保持架34包括第一接合装置34.1，如在这里所显示的那样，该第一接合装置34.1可以是钩形棘爪，并且在它们穿过引导件之后卡入就位，并且在每种情况下都钩在引导件10.4的第二卡勾10.2上，从而防止线圈保持架34逆着推入的方向运动。
在图5b)所示的实施例中，线圈保持架34包括第一卡勾34.2，测量管的引导件10.4的第二接合装置10.3与第一卡勾34.2接合，并防止线圈保持架逆着推入的方向运动。
图6基于简化图示出了本发明的磁感应流量计1的操作，该图示出了测量管10，在测量管内或测量管上或测量管处布置有测量电极20，具有两个线圈***31的磁体***30，以及电子测量/操作电路。磁体***适合于产生垂直于测量管轴线延伸的磁场，参见竖直的双箭头。磁场在流过测量管的介质中感应出与流量相关的电压(参见水平的双箭头)，该电压被测量电极记录下来并发送到电子测量/操作电路70。电子测量/操作电路适合于基于电压而提供与流量相关的被测变量并操作磁体***。
附图标记列表
1 磁感应流量计
10 测量管
10.1 输送内腔
10.2 第二卡勾
10.3 第二接合装置
10.4 引导件
20 测量电极
21 测量电极触点
30 磁体***
31.1 第一线圈***
31.2 第二线圈***
32.1 第一线圈
32.2 第二线圈
33.7 第一线圈芯
33.8 第二线圈芯
33.1 外端面
33.2 内端面
33.3 中心区域
33.4 外部区域
33.5 内极靴
33.6 外极靴
34 线圈保持架
34.1 第一接合装置
34.2 第一卡勾
34.3 开口
34.4 线圈座
34.5 线圈触点
70 电子测量/操作电路
100 制造方法
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
105 第五方法步骤
L1 第一纵向轴线
OS 开口侧

Claims (16)

1.一种通过注射成型制造磁感应流量计(1)的线圈保持架(34)的方法(100)，其中，所述线圈保持架具有浇注在塑料铸件中的两个线圈芯(33)，其中，在每种情况下，该两个线圈芯(33)均具有第一纵向轴线(L1)，
其中，所述方法包括以下步骤：
在第一方法步骤(101)中，提供具有铸造容积的模具和所述两个线圈芯并对其进行定位，
其中，每个线圈芯具有两个端面和侧向表面，其中，每个线圈芯的所述端面与该线圈芯的第一纵向轴线相交，优选与该线圈芯的第一纵向轴线正交，其中，所述侧向表面具有中心区域(33.3)和定界所述中心区域的两个外部区域(33.4)，
其中，在每种情况下，所述铸造容积在线圈区域中完全定界所述中心区域，
其中，所述外部区域和所述端面优选处于所述铸造容积之外；
在第二方法步骤(102)中，由塑料填充所述铸造容积；
在第三方法步骤(103)中，使塑料硬化或硬化塑料；
在第四方法步骤(104)中，从所述塑料铸件中移除所述模具，
其特征在于：所述铸造容积是连续的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述线圈芯的第一纵向轴线重合，其中，每个线圈芯具有朝向另一个线圈芯指向的内端面(33.2)，
其中，所述内端面限定了中间区域(IR)，所述中间区域至少部分地尤其是在中心区域中没有塑料铸件，
其中，在包含所述第一纵向轴线的第一平面中，所述塑料铸件具有隔间(B)，所述隔间包围中间的空间并限定了所述线圈保持架的开口侧(OS)，
其中，在包含所述第一纵向轴线并且垂直于所述第一平面延伸的第二平面中，所述塑料铸件是不连续的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，能够通过所述开口侧(OS)将所述线圈保持架推到磁感应流量计(1)的测量管(10)上，其中，所述塑料铸件具有用于所述测量管的第二接合装置(10.3)的至少第一接合装置(34.1)和/或至少第一卡勾(34.2)，利用该第一接合装置或第一卡勾，能够产生与所述测量管的形状互锁连接。
4.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，在第五方法步骤(105)中，所述方法包括提供并定位第一线圈触点和第二线圈触点，所述线圈触点(34.5)适合于将所述线圈连接至电源。
5.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，所述线圈芯(33)在所述中心区域(33.3)中具有的横截面面积小于在所述外部区域中具有的横截面面积。
6.根据前述权利要求之一所述的方法，其中，提供所述线圈芯包括通过金属粉末注射成型法、烧结、铸造、铣削或车削生产所述线圈芯，其中，每个线圈芯尤其是一件式的，其中，尤其是所述线圈芯是相同地构造的块体部件。
7.一种用于测量流过测量管的介质的流速或体积流量的磁感应流量计(1)，包括：
具有测量管轴线的测量管(10)；
用于产生磁场的磁体***(30)，所述磁体***垂直于所述测量管轴线延伸，
其中，所述磁体***(30)包括：第一线圈***(31.1)，所述第一线圈***具有第一线圈(32.1)和第一线圈芯(33.7)；和第二线圈芯(33.8)，其中，所述第一线圈芯和所述第二线圈芯被布置在相对的测量管侧面上，其中，所述磁体***包括线圈保持架(34)，其中，所述第一线圈在线圈区域中缠绕在所述线圈保持架周围，
一对测量电极(20)，所述一对测量电极用于记录由所述磁场在所述介质中感应出的与流量相关的电压；
电子测量/操作电路(70)，所述电子测量/操作电路(70)用于操作所述磁体***和所述测量电极，并用于提供与流量相关的被测变量，
其特征在于：所述测量管(10)具有引导件(10.4)，所述引导件适合于确保将所述线圈保持架精确地沿侧向推到所述测量管上。
8.根据权利要求7所述的磁感应流量计，其中，所述磁感应流量计具有第二线圈(32.2)，其中，所述第二线圈和所述第二线圈芯(33.8)一起形成第二线圈***(31.2)，其中，所述第一线圈***和所述第二线圈***优选被相同地实施。
9.根据权利要求7或8所述的磁感应流量计，其中，所述测量管包括用于所述线圈保持架的所述第一接合装置的至少第二接合装置(10.3)和/或至少第二卡勾(10.2)，借助于所述第二接合装置或所述第二卡勾产生与所述线圈保持架的形状互锁连接。
10.根据权利要求7至9之一所述的磁感应流量计，其中，在每种情况下，所述线圈(32.1、32.2)缠绕在所述线圈保持架(34)的线圈芯(33.7、33.8)周围。
11.根据权利要求8至10之一所述的磁感应流量计，其中，所述线圈保持架包括第一线圈触点和第二线圈触点，所述线圈触点(34.5)适合于将所述线圈连接到电源，其中，线圈线的第一端与所述第一线圈触点连接，并且所述线圈线的第二端与所述第二线圈触点连接，使得通过横跨所述线圈触点施加电压，能够借助于所述线圈产生具有相同定向的磁场。
12.根据权利要求11所述的磁感应流量计，其中，将所述线圈触点推入到为所述线圈触点设置的盲孔中。
13.根据权利要求7至12之一所述的磁感应流量计，其中，通过注射成型法生产所述测量管。
14.根据权利要求7至13之一所述的磁感应流量计，其中，所述测量管由以下材料中的至少一种材料制成：聚醚醚酮(PEEK)，聚苯硫醚(PPS)，聚邻苯二甲酰胺(PPA)，聚酰胺(PA)，并且/或者
其中，所述线圈保持架由不导电且耐高温的塑料制成。
15.根据权利要求7至14之一所述的磁感应流量计，其中，所述线圈保持架具有用于测量电极或测量电极触点的开口(34.3)。
16.根据权利要求7至15之一所述的磁感应流量计，其中，每个线圈芯(33.7、33.8)包括内极靴(33.5)和外极靴(33.6)，并且其中，所述磁感应流量计具有磁场引导返回件(40)，所述磁场引导返回件适合于在所述线圈之间并且远离所述测量管引导磁场，
其中，所述内极靴适合于使所述磁场在所述测量管中成形，并且
其中，所述外极靴适合于产生与所述磁场引导返回件的磁连接。
CN201880045080.9A 2017-07-06 2018-06-19 制造磁感应流量计的线圈保持架的方法以及磁感应流量计 Active CN110914648B (zh)

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