本發(fā)明涉及一種制造用于使用磁感應(yīng)測量原理測量流過測量管的流體流量的設(shè)備的方法。

背景技術(shù)：

磁感應(yīng)流量測量設(shè)備被廣泛應(yīng)用于針對具有至少為例如5uS/cm電導率的多種流體的過程和自動化技術(shù)中。例如以PROMAG為商標的，以最多變的實施例形式針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域的相應(yīng)的流量測量設(shè)備由申請人出售。

測量原理基于法拉第磁感應(yīng)定律，從多種出版物公知。借助于固定在測量段的磁體系統(tǒng)，產(chǎn)生基本上垂直于導電性流體的流動方向的恒定磁場。使用這種方式，流動的流體中出現(xiàn)的離子沿相反方向被偏轉(zhuǎn)。由該電荷分離產(chǎn)生的電壓借助于至少一個測量電極對被檢測到，測量電極對也被固定在測量管子段。檢測到的電壓與流體的流動速度成比例，并且由此與其體積流量成比例。

磁感應(yīng)流量測量設(shè)備的測量精度在這種情況下取決于很多不同的因素。其中一些是關(guān)于本身的結(jié)構(gòu)，例如，磁體系統(tǒng)的定位精度，或者通過至少一個測量電極對測量信號的讀出，以及電極對的幾何形狀。另外，測量性能和測量精確度對流體的主要流動剖面具有敏感的依賴。

而流動剖面則依賴于雷諾數(shù)，其依賴于流動速度，測量管的幾何形狀以及其內(nèi)部表面粗糙度，依賴于流體的物理和/或化學材料參數(shù)，例如，粘度，以及在所謂的入口段，依賴于測量段之前流入測管內(nèi)的流體的入口狀況。

在給定流量的情況下，或給定體積流量的情況下，流體的流速由測量管的截面積決定。對于極低的流速，在臨近測量段的測量管入口段足夠長、直的情況下，出現(xiàn)典型的層流剖面。如果流速，或雷諾數(shù)增加，則達到過渡區(qū)，其中流體受到最小的擾動影響。該區(qū)域中，觀測到相對較高的測量值偏差。如果流速進一步增加，那么出現(xiàn)不斷增加的擾動流剖面，其中測得的數(shù)值偏差再次可與層流剖面情況下的相比較。然而，非常高的流速能夠不利地導致氣穴現(xiàn)象的發(fā)生。

一種關(guān)于依賴主要流動剖面改進測量準確度的技術(shù)是部分減小測量段區(qū)域中測量管的截面積。截面積的減小提供的優(yōu)勢在于該區(qū)域中流體的流速更高。采用這種方式，調(diào)整主要流動剖面，導致在更大的流速范圍內(nèi)的測量性能，或測量靈敏度的改進。然后，反過來，測量管的入口段和流出段可以更短，其對于與材料有關(guān)的成本特別有利。

具有部分減小截面積的測量管的結(jié)構(gòu)在例如EP2600119A1中被公開。其中，描述了磁感應(yīng)流量測量設(shè)備，其中測量段的截面積小于流入段截面積，也小于緊隨測量段的流出段的截面積。另外，對于測量段所選擇的特別為矩形測量管形狀。考慮該測量管的制造，需要提到的是，通過外部地作用在測量管上的力獲得截面積的減小。然而，如何具體完成截面積的減小以及如何控制作用力，使得其導致某一形狀的測量管沒有被公開。另外，也沒有解釋如何確保布置在測量管內(nèi)部的襯墊不會被截面積減小而破壞。

另一種用于減小測量段截面積的方法包括應(yīng)用內(nèi)高壓形成，所謂的液壓成型方法，并在DE102008057755A1中加以探討。然而，在這種方法的情況下還存在與襯墊相關(guān)的問題，襯墊僅能在形成測量管之后被安裝。然而，這比起將襯墊安裝在仍然具有均勻截面積的測量管內(nèi)部要復雜的多。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種用于制造使用磁感應(yīng)測量原理測量流體的設(shè)備的方法，其中測量段的截面積可以被簡單而可靠地減小。

根據(jù)本發(fā)明通過制造使用磁感應(yīng)原理測量流過金屬測量管的流體流量的設(shè)備的方法實現(xiàn)此目的，包括如下的方法步驟：

-以與測量管的管軸線垂直的定向，將金屬的第一和第二卡圈從外部固定在測量管上，

-在測量管的內(nèi)部施加非導電彈性襯墊，

-借助于冷變形改變至少部分位于第一和第二卡圈之間的測量管的測量段，使得測量段的截面積相比于位于測量段上游的測量管的流入段的截面積以及位于測量段下游的測量管的流出段的截面積被減小。

使用冷變形，測量管在測量段區(qū)域中的截面積可以減小為目標結(jié)果。由于冷變形期間的溫度保持在相應(yīng)材料的再結(jié)晶溫度之下，相比于介紹中所描述的方法，該方法是保護性的。例如，典型地不會存在各個區(qū)域的縮放。另外，該方法允許在形成中的精密的尺寸容差，此外，在這種情況下，材料的強度，或延展性也都增加了。

有利的，該方法可以采用很小的資本投資和簡單的方式實施。第一和第二卡圈的固定對成型過程具有額外的穩(wěn)定作用。本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點與襯墊有關(guān)。其可以在形成之前被安裝在測量管內(nèi)。這特別有助于制造過程，因為在變截面的測量管內(nèi)襯墊的精確匹配安裝顯然很復雜。

在優(yōu)選實施例中，第一卡圈位于流入段和測量段之間的過渡區(qū)中，并且第二卡圈位于測量段和流出段之間的過渡區(qū)中。

可替換的，第一卡圈位于流入段的區(qū)域中，并且第二卡圈位于流出段的區(qū)域中。另外，實施例提供了第一和第二卡圈位于測量段區(qū)域中。

第一和第二卡圈在測量管上的精準實施和布置可以與特定應(yīng)用相匹配。如果由于空間原因，期望特別緊湊的結(jié)構(gòu)，在測量段區(qū)域中應(yīng)用第一和第二卡圈是最佳的。除此之外，作為規(guī)則，測量段的標稱直徑對于定位第一和第二卡圈是決定性的。除了這里提到的多種布置方式，當然還有其他對于精確定位的選擇，其類似的落入本發(fā)明的范圍。

有利的，用于流量測量設(shè)備的殼體被固定在第一和第二卡圈上。該技術(shù)意味著測量管或部件上不需要其他結(jié)構(gòu)，以便將殼體固定在流量測量設(shè)備上。因此第一和第二卡圈具有雙重功能-在形成過程中提供穩(wěn)定效應(yīng)以及作為殼體的固定部件。

此外，當使用具有圓形或矩形截面的測量管時，更為有利。

在優(yōu)選實施例中，測量段在冷變形后具有改變的截面積幾何形狀，特別是矩形剖面。因此，不僅僅是截面積減小了，截面積的幾何形狀也改變了。

在特別優(yōu)選的實施例中，借助于至少兩個撞錘執(zhí)行冷變形，從測量管的兩個對置的側(cè)面外部地按壓在第一和第二卡圈之間的測量管。在形變期間卡圈支撐在撞錘上并且相應(yīng)的提供穩(wěn)定效應(yīng)。

當在每種情況下，至少一個焊接螺柱被外部地固定在測量管的至少兩個對置側(cè)面上，并且焊接螺柱沿著通過第一和第二卡圈延伸的并且平行于管軸線的連接線居中地定位時，是有利的。在這種情況下，當磁體系統(tǒng)固定在至少兩個焊接螺柱上時特別有利。當焊接螺柱在冷變形之前被固定在測量管上時，并且當對于冷變形至少使用具有針對焊接螺柱的腔的兩個撞錘時，同樣也是有利的。

在附加實施例中，在冷變形后，至少兩個測量電極被固定在測量管中或被固定至測量管。

在特別優(yōu)選的實施例中，使用肖氏硬度小于90A的襯墊。通過使用該襯墊，可以確保在冷變形期間不會破壞襯墊，因為其具有足夠的彈性。

在這種情況下，當使用聚亞安酯，軟橡膠，硬橡膠或者PTFE襯墊時是有利的。

在優(yōu)選實施例中，第一和第二卡圈被焊接，并且焊接螺柱通過點焊被固定至測量管。

其他優(yōu)選實施例中，測量段的截面積被減小使得流入段和流出段的截面積是測量段的截面積的1.1到1.5倍。

附圖說明

現(xiàn)在基于附圖對本發(fā)明及其有利的實施例進行說明。附圖所示如下：

圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁感應(yīng)流量測量設(shè)備，

圖2為襯有襯墊以及固定在其上的第一和第二卡圈的測量管，

圖3為通過兩個撞錘作用在圖2的測量管上的冷變形的說明。

圖4為具有安裝好的磁體系統(tǒng)的冷成型測量管。

具體實施方式

圖1表示用于測量流過測量管3的流體2的流量的磁感應(yīng)流量測量設(shè)備1。測量管3在面向流體的區(qū)域中，即在整個長度范圍上的內(nèi)側(cè)，設(shè)置有電絕緣襯墊4。測量管3被方便的分割為入口段3a、其上放置傳感器單元的測量段3b以及流出段3c。傳感器單元被示出為用于感測感應(yīng)電壓的測量電極對8以及磁體系統(tǒng)9，9’，磁體系統(tǒng)9，9’在圖1中采用兩個盒子表示。磁體系統(tǒng)9，9’包括用于產(chǎn)生磁場10的至少兩個線圈9，9’，并且在給定的情況下，還有用于執(zhí)行有利的磁場空間分布的極靴和/或磁場引導金屬片材。測量電極對8和磁場線圈9，9’的連接軸線彼此相互垂直地延伸，其中兩個磁場線圈和兩個測量電極8各自定位于測量管3的對置的側(cè)面上。

具有其相應(yīng)部件的傳感器單元，例如測量電極對8和磁體系統(tǒng)9，9’通常至少部分被殼體5圍繞。在殼體5內(nèi)部或者在目前情況下的殼體5外部進一步設(shè)置電子單元6，通過連接電纜7電連接到現(xiàn)場設(shè)備1。電子單元用于信號記錄和/或評估，或者對于線圈的供電以及對外部的接口，例如用于測量值輸出或者設(shè)備的調(diào)節(jié)。

用于減小測量段中的測量管的截面的本發(fā)明方法的第一步驟如圖2所示。首先，第一卡圈11和第二卡圈11’被從外部固定在測量管3上。然后，測量管3內(nèi)部襯有非導電襯墊4。在該示例中，測量管3具有圓形的圓截面積。

本發(fā)明冷變形的執(zhí)行如圖3所示。冷變形借助于兩個撞錘12，12’執(zhí)行，從測量管3的對置的兩個側(cè)面按壓第一卡圈11和第二卡圈11’之間的區(qū)域中的測量管。第一和第二卡圈11，11’在該過程期間起到了穩(wěn)定測量管3的作用。在該示例中，沒有提供焊接螺柱。然而，可以理解的是，在實施例的其他示例中撞錘12，12’也可以具有用于預(yù)先安裝的焊接螺柱的腔。

在成型后，可以安裝流量測量設(shè)備的傳感器單元各自要求的部件。首先，例如，可以固定至少兩個測量電極8，8’，然后是磁體系統(tǒng)9，9’。

最后，圖4示出具有放置在兩個焊接螺柱13，13’上的安裝好的磁體系統(tǒng)9，9’的冷成型的測量管3’。還示出焊接在第一和第二卡圈11，11’上的殼體5。將殼體5直接在第一和第二卡圈11，11’上的布置特別容易實現(xiàn)，并且不需要額外的結(jié)構(gòu)裝置。因此，第一和第二卡圈提供雙重功能：穩(wěn)定冷變形期間的測量管3，并且支撐殼體5。

參考標記列表：

1根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磁感應(yīng)流量測量設(shè)備

2流動的流體

3測量管

4電絕緣襯墊，襯墊

5殼體單元或殼體

6電子單元

7連接電纜

8，8’測量電極

9，9’具有至少兩個線圈的磁體系統(tǒng)

10垂直于流體流動方向以及測量電極的連接軸線的磁場

11，11’第一和第二卡圈

12，12’撞錘

13，13’焊接螺柱