專利名稱：電磁流量探測頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及插入在管子中流動(dòng)的流體中的電磁流量探測頭的設(shè)置結(jié)構(gòu)，探測頭的插入方向與流體流動(dòng)的方向相垂直，而且是通過管壁上的孔穴以水密封方式實(shí)施插入的。
這種流量探測頭通常是通過諸如配置在其中的適配器進(jìn)行插入的，從而可以測量流體的流速，而且在適當(dāng)?shù)男Ｕ筮€可以獲得流體的體積流速。
常規(guī)的電磁流量傳感器配置有用于產(chǎn)生穿過測量管的磁場的線圈組件，而且線圈組件配置在這種測量管的外側(cè)表面上，在該管的管壁上至少配置有兩個(gè)電極，本發(fā)明的電磁流量探測頭與這種常規(guī)的電磁流量傳感器不同，它是插入在測量管的一個(gè)側(cè)向孔穴中，并且通過水密封方式固定在這一孔穴中的。
由于磁場僅僅在探測頭的前端部處的區(qū)域中存在，所以不再需要配置在測量管外側(cè)表面處的線圈組件，而且這種磁場可以穿過流體，也可以由流經(jīng)線圈組件的電流在這一區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生。
美國專利3881350公開了一種適用于測量深水、即測量高壓下的水的電磁流量探測頭，其中被測流體相對(duì)于該探測頭流動(dòng)，且流量探測頭包括有-一個(gè)具有外側(cè)直徑和前端部的圓柱形殼體，-由一個(gè)絕緣材料構(gòu)成的、呈平坦?fàn)畹那皞?cè)板以水密封方式閉合住(這一前側(cè)板在這兒被稱為“絕緣壁”)，-由一個(gè)雙凸形珠體(在這兒被稱為“頭”)環(huán)繞著；-一個(gè)設(shè)置在殼體中的、用于產(chǎn)生穿過前側(cè)板進(jìn)入流體的磁場的線圈組件；-一個(gè)配置在殼體上的、至少其一部分是由軟磁性材料構(gòu)成的線圈芯體，-其端部位于前側(cè)板處或其附近；
-一個(gè)第一伽伐尼電極和一個(gè)第二伽伐尼電極配置在位于前側(cè)板上的所述前側(cè)板的一條直徑處，并且相對(duì)于這一直徑的中心對(duì)稱配置。
顯然，由于珠體的存在，這種流量探測頭實(shí)際上并不適用于由外側(cè)水密封式的插入至管壁上的孔穴中。然而對(duì)于測量管，特別是對(duì)于已經(jīng)設(shè)置好的管路，這種由外側(cè)的插入是必須的。因此，如果要將在先技術(shù)中的流量探測頭應(yīng)用于測量管和/或管路，就必須去除這一珠體。
這種電磁流量探測頭的前端部止于必然包含有電極的、呈平坦?fàn)畹那皞?cè)板。當(dāng)流體相對(duì)于這一前端部流動(dòng)時(shí)，將在前端部的下流處產(chǎn)生與形成在渦流流量傳感器中的旋渦相類似的旋渦。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這種具有位于前端部處的呈平坦?fàn)畹陌宓碾姶帕髁刻綔y頭的測量精度，在低流速和/或低流率時(shí)是非常不足的，由此而開始了對(duì)本發(fā)明的研制。
研究結(jié)果表明，如上所述的旋渦將干擾位于電極之間區(qū)域的、作為流速函數(shù)的流動(dòng)條件；而且測量精度隨流速的變化是非恒定的，并且是非線性的。
因此，本發(fā)明致力于改善特征函數(shù)的絕對(duì)測量精度和線形性，并且致力于改善隨流速變化、特別是在低流速狀態(tài)下的測量的短時(shí)重復(fù)性。在這兒使用的“特征函數(shù)”一詞表示的是測量精度與流速和流率之間的依賴關(guān)系。
為了能解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電磁流量探測頭，它-插入在由管子中流過的、要測量的流體中，其插入方向與流體的流動(dòng)方向相垂直，-以水密封方式通過管壁上的一個(gè)孔穴實(shí)施插入，-而且包括有-一個(gè)具有與孔穴相適配的外側(cè)直徑的圓柱形殼體，-殼體的前端部在流體中延伸，并由一個(gè)呈帽罩狀的絕緣材料構(gòu)成的、呈平坦?fàn)畹那皞?cè)板以水密封方式閉合住，-帽罩的半徑大體為殼體的外側(cè)直徑的1.2至1.5倍；-一個(gè)設(shè)置在殼體中的、用于產(chǎn)生穿過前側(cè)板進(jìn)入流體的磁場的線圈組件；
-一個(gè)配置在殼體中的、至少部分由軟磁性材料構(gòu)成的線圈芯體，-其端部位于前側(cè)板處或其附近；-一個(gè)第一伽伐尼電極和一個(gè)第二伽伐尼電極配置在位于前側(cè)板上的所述帽罩的一條子午線上，并且相對(duì)于這一子午線的頂點(diǎn)對(duì)稱配置。
由于前側(cè)板呈帽罩狀配置，所以流體僅僅在電極之后才散開并形成旋渦，電極并不會(huì)被擾動(dòng)，特別不會(huì)被旋渦擾動(dòng)。因此，特征函數(shù)的絕對(duì)測量精度和線形性均獲得相當(dāng)大的改進(jìn)。
下面參考附圖，通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)地描述，在各附圖中相類似的部件已經(jīng)用相同的參考標(biāo)號(hào)表示。


圖1為說明本發(fā)明的測量機(jī)理的部分剖開了的斜視圖。
圖2為表示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的流量探測頭的橫剖面圖。
首先通過如圖1所示的部分剖開了的斜視圖，說明本發(fā)明的測量機(jī)理。
流量探測頭10包括有一個(gè)通常呈圓柱形的殼體11，后者具有預(yù)先設(shè)定的外側(cè)直徑。這一外側(cè)直徑與設(shè)置在管壁上的孔穴的直徑相適配，以可以將流量探測頭以水密封方式插入在其中，這一孔穴未示出在圖1中，而是示出在圖2中。管子12用于引導(dǎo)將要被測量的流體，流量探測頭沿著與由折曲箭頭13所示的、流體流動(dòng)方向相垂直的方向浸入在流體中。
殼體11的前端部14在流體中延伸，并由一個(gè)由絕緣材料構(gòu)成的、呈平坦?fàn)畹那皞?cè)板14’以水密封方式閉合住。通過設(shè)置在殼體中的線圈組件15可以產(chǎn)生一個(gè)穿過前側(cè)板14’進(jìn)入流體的磁場16。線圈芯體17配置在殼體11中，這種線圈芯體17至少有一部分由軟磁性材料構(gòu)成，且配置在前側(cè)板14’處或其附近。
第一伽伐尼電極18和第二伽伐尼電極19配置在前側(cè)板14’處，從而與流體相接觸。根據(jù)法拉第感應(yīng)定律，將在電極18、19之間產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓。
在圖2所示的實(shí)施例中，流量探測頭以橫剖面圖的方式示出。該流量探測頭通過適配器20以水密封方式固定在管子12上，而這一適配器20可通過諸如焊接等等方式設(shè)置在管壁上。
這種結(jié)構(gòu)構(gòu)成的最主要的優(yōu)點(diǎn)在于，適配器20可以設(shè)置并固定在管子12上，因此流量探測頭10僅需要插入至適配器20中，并隨后固定在其中。
根據(jù)本發(fā)明，殼體11上的前端部14在流體中延伸，并由呈帽罩形式的絕緣材料構(gòu)成的、呈平坦?fàn)畹那皞?cè)板14’’以水密封方式閉合住。這種帽罩的半徑大體為殼體11的外側(cè)直徑的1.2至1.5倍。
第一和第二伽伐尼電極配置在這種帽罩的一條子午線上，并且相對(duì)于這一子午線的頂點(diǎn)對(duì)稱配置。在附圖2中僅示出了第一電極18。
正如圖2中所示的那樣，如果管子12的軸線與這一子午線的平面相垂直，則流體將沿與這一平面相垂直的方向流動(dòng)。因此如上所述，流體僅僅在電極之后才散開并形成旋渦，在電極設(shè)置處的流體流動(dòng)是無擾動(dòng)的。
權(quán)利要求
一種電磁流量探測頭，它-插入在由管子中流過的、要測量的流體中，其插入方向與流體的流動(dòng)方向相垂直，-以水密封方式通過管壁上的一個(gè)孔穴實(shí)施插入，-其特征在于包括-一個(gè)具有與孔穴相適配的外側(cè)直徑的圓柱形殼體，-殼體的前端部在流體中延伸，并由一個(gè)呈帽罩狀的絕緣材料構(gòu)成的、呈平坦?fàn)畹那皞?cè)板以水密封方式閉合住，-帽罩的半徑大體為殼體的外側(cè)直徑的1.2至1.5倍；-一個(gè)設(shè)置在殼體中的、用于產(chǎn)生穿過前側(cè)板進(jìn)入流體的磁場的線圈組件；-一個(gè)配置在殼體上的、至少部分由軟磁性材料構(gòu)成的線圈芯體，-其端部位于前側(cè)板處或其附近；-一個(gè)第一伽伐尼電極和一個(gè)第二伽伐尼電極配置在位于前側(cè)板上的所述帽罩的一條子午線上，并且相對(duì)于這一子午線的頂點(diǎn)對(duì)稱配置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種插入在由管子(12)中流過的、要測量的流體中的電磁流量探測頭(10),其插入方向與流體的流動(dòng)方向相垂直。探測頭還以水密封方式通過管壁上的一個(gè)孔穴實(shí)施插入,并且包括有一個(gè)具有與孔穴相適配的外側(cè)直徑的圓柱形殼體(11)。殼體的前端部(14)在流體中延伸,并由一個(gè)呈帽罩狀的絕緣材料構(gòu)成的、呈平坦?fàn)畹那皞?cè)板(14”)以水密封方式閉合住,而且帽罩的直徑大體為殼體11的外側(cè)直徑的1.2至1.5倍。
文檔編號(hào)G01F1/58GK1210971SQ9811608
公開日1999年3月17日 申請(qǐng)日期1998年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月17日
發(fā)明者富蘭克·奧勒, 瑪塞爾·格里埃斯曼 申請(qǐng)人:安德雷斯和霍瑟·弗羅泰克有限公司