(57)【要約】【課題】  この発明の目的は、磁気誘導流量計及び磁気誘導流量計の製造方法を、流媒体によって誘導された電圧が効果的且つ単純な方法で検出される方法によって導入することである。【解決手段】  この目的は、磁界装置と接続することなしに、その長手方向軸が電圧誘導方向に対して０から所定の角度で延出するように電極を位置することによって達成される。これによって、本発明の基本概念は、媒体に誘導された電圧を検出する電極を、電圧誘導の方向に平行に縦に延出する形状と厳密に異なる方法において配置することにある。この結果、誘導電圧を検出するための有効な電極面は、主として例えばピン型電極の端面ではなく、その横面であり、誘導電圧を検出するために重要なより大きい電極面である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定チューブ、該測定チューブに少なくともその一部が浸透する磁界を発生誘導する磁界装置、及び測定チューブを流れる媒体において誘導される電位を検出する２つの電極を具備する磁気誘導流量計において、前記磁界装置に接続されない電極は、それらの長手方向に沿って、電圧誘導の方向に対してゼロから分岐する角度で延出するように配置されることを特徴とする磁気誘導流量計。
【請求項２】
それらの長手方向に沿って延出する電極の方向は、電圧誘導方向に垂直であり、これら２つの方向の間の開度は、好ましくは７５°及び９０°の間であることを特徴とする請求項１記載の磁気誘導流量計。
【請求項３】
測定チューブの内壁は、誘電性材料から形成されるか、又は誘電性層で被覆され、該誘電性内壁又は層は、電極をそれぞれに受容する２つのソケットを有し、且つ前記ソケットに圧入されて保持される電極は、前記流媒体に濡れ接触するように、前記ソケットに位置することを特徴とする請求項１又は２記載の磁気誘導流量計。
【請求項４】
前記電極は、実質的にプレート状又はピン状であることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気誘導流量計。
【請求項５】
前記電極領域において、前記測定チューブは、実質的に方形断面を有し、前記電極が前記測定チューブの側壁部に装着され、且つ前記電極は、実質的に前記側壁部の全長以上に延出することを特徴とする請求項１又は２記載の磁気誘導流量計。
【請求項６】
前記電極には、部分的に絶縁材料が被覆されることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気誘導流量計。
【請求項７】
実質的に電極の横外面は、前記流媒体によって濡らされていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気誘導流量計。
【請求項８】
前記測定チューブの壁部は、測定チューブの外側から電極を着脱自在にできるように、電極のために外部アクセス可能挿入開口部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気誘導流量計。
【請求項９】
各々の電極に関して、２つの外部２つの外部アクセス可能挿入開口部は、各々の電極の両端が前記２つの挿入開口部にそれぞれ収容されるように前記測定チューブに設けられることを特徴とする請求項８記載の磁気誘導流量計。
【請求項１０】
前記測定チューブの内壁部に前記電極を装着する工程、及び前記内壁部に液体形状で誘電層を塗布し、該層に前記電極を装着固定して硬化させ、その層が前記電極を固定する工程からなる請求項１又は２記載の磁気誘導流量計の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定チューブと、該測定チューブに浸透するように磁界を発生誘導する磁界装置と、測定チューブを流れる媒体に誘導される電圧を掲出する２つの電極を具備する磁気誘導流量計に関する。さらに、本発明は、測定チューブと、該測定チューブを流れる媒体に誘導される電圧を検出する２つの電極を有する磁気誘導流量計の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気誘導流量計及び磁気誘導流量計の製造方法は、例えばは、非特許文献１のような従来技術から公知である。媒体の流れを測定する磁気誘導流量計の基本原理は、すべて１８３２年に流速測定のために電磁誘導の原理を用いることを提唱したファラディに遡る。誘導に関するファラディの法則によって、電荷を有し且つ磁界中を流れる流媒体は、流方向及び磁界に垂直な方向に電界を発生させる。磁気誘導流量計は、典型的な２つの界磁コイルを有する少なくとも一つの磁石を有する磁界装置が、磁界を発生させ且つ前記測定チューブの横断面ルーメンを介してそれを誘導し、前記磁界が、流れ方向と垂直な方向に延出する磁界要素を有するという誘導に関するファラディの法則を使用する。この磁界内において、磁界を通過して流れ、所定数の電荷を有する媒体のそれぞれの体素は、該体素において生じる電界強度を介して、前記電極で検出される電圧の測定に貢献する。磁気誘導流量計の顕著な特徴は、測定された電圧と、測定チューブの径方向で平均される媒体の流速との間、いわゆる測定電圧と流量との間に存在する比例関係である。
【非特許文献１】Ｋ．Ｗ．Ｂｏｎｆｉｇ「科学工業流計測」、第３版、Ｖｕｌｋａｎ  Ｖｅｒｌａｇ  Ｅｓｓｅｎ、２００２．ｐｐ１２３−１６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明の目的は、磁気誘導流量計及び磁気誘導流量計の製造方法を、流媒体によって誘導された電圧が効果的且つ単純な方法で検出される方法によって導入することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述された磁気誘導流量計において、この目的は、磁界装置と接続することなしに、その長手方向軸が電圧誘導方向に対して０から所定の角度で延出するように電極を位置することによって達成される。
【０００５】
これによって、本発明の基本概念は、媒体に誘導された電圧を検出する電極を、電圧誘導の方向に平行に縦に延出する形状と厳密に異なる方法において配置することにある。この結果、誘導電圧を検出するための有効な電極面は、主として例えばピン型電極の端面ではなく、その横面であり、誘導電圧を検出するために重要なより大きい電極面である。
【０００６】
特に、この発明の好ましい例において、電極の長手軸は、電圧誘導の方向に対して垂直方向に延出するか、又は少なくともその垂直方向から実質的に逸脱せず、前記２つの方向の間の角度は、例えば７５°から９０°の間である。
【０００７】
さらに、本発明の好ましい例は、測定チューブの内壁部が誘電性材料からなることを提供し、また好ましくは側チューブ全体が誘電性材料からなることを提供する。代わりに、好ましい例において、前記測定チューブの内壁部は、誘電性層が被覆される。本発明の好ましい例において、測定チューブの誘電性内壁部又は層は、２つの電極各々に合うソケットを具備し、各々の電極はそれぞれソケットに圧入装着され、前記流媒体に濡れ接触する。この構成の利点は、電極の保持に関して、付加的な設備又は処理が必要ないという事実にある。その上、その装着は、自己密閉式であり、付加的な密閉設備の必要性を未然に防ぐものである。本発明のこの好ましい例に代案として、種々の他の装着及び密閉工程が、各々の電極の固定に関する保持リング及び各々の電極をシールするためにＯリングガスケットの装着、又は測定チューブの内壁部の層への電極の接着及びその層へ電極を固定保持するように止め及び／若しくはネジ山を電極に設けることを含むこの発明の範囲内において可能である。
【０００８】
一般的に、前記電極は、例えば長方形又は正方形、好ましくは円形の縁を有する所定の断面形状をしている。これに対応して、本発明の好ましい例における電極は、実質的にピン形状をしている。さらに、本発明の好ましい例において、電極の少なくともいくつかの部分は、円形又は楕円断面を特徴とする。この点について、円形断面は、製造を容易にするが、一方で非円形断面は、電極に捻れロックを与えることに注目するべきである。本発明の一つの好ましい例によれば、電極は、電極の長手方向に垂直方向に延出する平面で長方形である断面を意味するプレート状であると同時に、方形の横長さが、流れ方向において、垂直方向における長さよりも大きいことが望ましい。
【０００９】
発明の好ましい例において、電極の断面形状は、それらの長手軸に沿って変化する。特別な例として、電極の端部は、実質的に円形であると同時に、測定チューブを流れる媒体に濡れ接触する電極に中央部分は、電極の平面が媒体に対峙するような半円であることが望ましい。これもまた、重量及び材料コストを低減させるものである。
【００１０】
磁気誘導流量計の上述された電極は、一般的に測定チューブの使用に最適な断面形状を有することが望ましい。しかしながら、本発明の好ましい例は、電極の次の測定チューブの部分が、非円形且つ好ましくは実質的に長方形断面を有することを提供すると同時に、前記電極が測定チューブの横壁部に装着され、これら横壁部の全高さ以上に延出することを提供するものである。また、本発明の一つの好ましい例において、横壁部は、方形の短い側面から構成されている。これに関連して、この発明の範囲内において、実質的に方形という言葉は、必然的に直線によって規定されるものではなく、凹状又は凸状輪郭を介して変化する方形の４隅を有する形状を含むことが意図されている。前記４隅は、それぞれ真に角のあるエッジである必要はなく、その代わりに曲線で有っても良いものである。
【００１１】
完全に被覆されない電極を使用することもできると同時に、本発明の好ましい例は、絶縁層で部分的に被覆された電極を提供する。これは、測定チューブを流れる媒体と濡れ接触をするべき電極の一部の正確な制限を行う。また、例えば、電極が側的チューブの横壁部に接触する時、これが気体、いわゆる空気又は電極と側壁部の間のゴミの制御不能な蓄積を防止し、測定に干渉するノイズレベルの潜在的な上昇を防止する。
【００１２】
代わりとして、本発明の一つの好ましい例は、電極が、その外面が前記流媒体によってほぼ完全に囲まれるように装着されるということにおける問題を処理する。その趣旨で、電極は関連した側壁から所定の距離で少なくとも部分的に装着される。
【００１３】
前記測定チューブに前記電極を装着することは、異なる方法においても達成することができる。この発明の一つの好ましい例において、測定チューブの壁部は、電極が外部から着脱可能である着脱開口部を有する。これは、一般的に、流量測定目的のために測定チューブが装着されるパイプラインシステムから前記磁気誘導流量計を取り外すことなしに前記電極を交換することができるということにおいて有益な特徴である。この発明の好ましい例において、２つの外部アクセス可能開口部が、測定チューブの各々の電極のために設けられ、各々の電極の両端が、対応する開口部に位置づけされるものである。これは、測定チューブの媒体が、前記開口部から電極を押し出すように電極に圧力を加えないので、測定チューブに電極をしっかりと締め付け又は固定する必要がないという利点を有する。この発明の他の好ましい例において、同様の効果は、前記アクセス可能開口部の反対側の挿入された電極の端部が、前記測定チューブの壁部に対してしっかりした同一平面の様式で接触し、又は測定チューブの壁部の整合凹部に噛合する時に、電極毎に一つの外部アクセス可能開口部によって達成することができる。代わりに、前記電極は、前記測定チューブの内壁部の層にきっちりと嵌め込むことが望ましい。
【００１４】
この点において、磁気誘導流量計の製造する上述した方法の目的は、電極が、前記内壁部に誘電性層が被覆される前に前記測定チューブの内壁部に装着され、そして誘電性層が液体状態で適用され、電極をはめ込み、電極をそこに固定し、保持することによって達成されるものである。当然、測定チューブを流れる媒体と電気的に導通接触させるために、電極の少なくとも一部は、誘電性層から突き出ている。
【００１５】
本発明に係る磁気誘導流量計及びこの磁気誘導流量計を製造する新規な方法が、形成され且つさらに高められる幾多の方法がある。それに関連して、従属請求項及び添付された図面を参照して本発明の好ましい例の下記する詳細な説明に注意を払うべきである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明の実施例について図面により説明する。
【実施例】
【００１７】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の好ましい実施例に係る磁気誘導流量計を示す。この磁気誘導流量計は、図示しないパイプラインシステムにこの磁気誘導流量計を装着するためのフランジ２をその両端に有する測定チューブ１を具備する。それはまた、２つの界磁コイル４とポールプレート５とを具備する磁界装置３を有する。この磁界装置３は、測定チューブ１の長手軸によって決定されるような流れ方向に垂直な方向に測定チューブに浸透する磁界を発生させる。
【００１８】
前記測定チューブ１を通過する媒体に誘導される電圧は、２つのお互いに対峙する電極６によって検出され、配線７を介して評価装置８に供給される。図１（ｂ）が電極６を適切に示すと同時に、磁界の領域における測定チューブ１の内壁部が、それぞれの電極６を収容するソケット１０を備えた誘電性層９を有することが、図１（ａ）から明らかである。この例において、環状断面を有するピン形状であり、且つそれらの長手方向において、それらが磁界に平行であり且つ媒体の流方向に垂直であり、また媒体に誘導される電圧の方向に垂直であるように延出するような形態で向きが設定される電極６は、これらのソケット１０に装着される。
【００１９】
この形態において、測定チューブ１を流れる媒体に濡れ接触する電極の全横方向側面は、媒体に誘導される電圧を検出するのみ有効に適切である。比較すると、この種の電極の場合、例えば電極が径方向に挿入される円形管状測定チューブを有する従来の磁気誘導流量計に装着される時に、その端面のみが流媒体に誘導される電圧を効果的に検出するために最適である。容易に理解されるように、この発明は、外部から電極６を導入するために前記測定チューブの壁部に対応した大きな開口部を要求することなしに、相対的に大きな電極面を用いることを可能にするものである。この場合、電極６を挿入する前記アクセス開口部の大きさは、その端面のみの径によって又は電極６の長さより以上の大きな径によって決定されると同時に、電極６の横側面が、誘導された電圧を検出するのに適している。
【００２０】
尚、図２（ａ）〜（ｃ）は、電極６が形成され、外部から測定チューブ１内に挿入され、且つ漏れ止め形態において前記測定チューブに装着される種々の方法を特に明らかに示すものである。図２（ａ）は、実質的に長方形の測定チューブ１においてその上方から挿入される円形断面を有するピン型電極６を示している。したがって、測定チューブ１は、電極６を適所に固定する上述されたソケット１０を有する。測定チューブ１の内部は、Ｏリングガスケット１１によって外側からシールされる。
【００２１】
図２（ｂ）は、電極６がその端部１２でのみ円形であると同時に、前記流媒体に濡れ接触するその中央部分１３が半円形断面を有することを除いて、同様の形状を示している。一般に、その軸長に沿って電極６の断面を変化させることは、有力な要求に、媒体に誘導される電圧を検出するための有効な表面をそれぞれ対応させることができるものである。
【００２２】
最後に、図２（ｃ）は、媒体に面する凹状面１４を有するように設計された電極を示す。この表面構造は、例えば、測定チューブ１を流れる媒体の流れ形状の外乱を最小限にする目的で有益性を有するものである。
【００２３】
上述したように、測定チューブ１は、磁界が浸透する部分において実質的に長方形である。この場合において、長方形という言葉は、実質的に楕円形状、円形隅を有する輪郭、曲線縁を有する形状を有することが意図されるように、むしろ厳格でなく使用されることも指摘されている。単に例として、図３は、磁界の領域に使用するのに適した測定チューブ１の断面輪郭を示している。好ましくは、図１（ａ）に示すように、磁気誘導流量計の測定チューブ１は、フランジ２の領域における実質的に円筒形状の断面から、例えば図３に示されるような磁界の領域における測定チューブ１の実質的に方形断面に移行するものである。言い換えれば、測定チューブ２の断面は、電圧誘導の方向に垂直な軸に沿って有意に狭くなるがむしろ電圧誘導方向に小さくなる。
【００２４】
測定チューブ１のこの形状は、測定チューブ１の内壁部に形成される沈殿物に導通することがないことにおいて有益性を照明することができる。また、それは、２つのお互いに対峙する界磁コイル４をお互いに近接して位置させるので、より実質的な磁界を発生されることができるものである。同時に、断面の目減らしなしの設計と比較して、電極６間の間隔は大きく減じられることがないので、高い感度を維持することができる。さらに、断面の実質的に方形の目減らしは、円滑な流れパターンを助長する。最後に、この設計の他の利点は、それが、磁界装置３に関してより大きな間隔を空けているので、測定チューブ１及び磁界装置３が、その内径が測定チューブ１の端部の外径よりほんの少し大きい外部チューブ１４に共同で収納されるということである。
【００２５】
また、電極６の長手軸は、電圧誘導の方向に対して垂直方向に延出するか、又は少なくともその垂直方向から実質的に逸脱せず、前記２つの方向の間の角度は、例えば７５°から９０°の間である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１（ａ）は、本発明の好ましい例による磁気誘導流量計の概略長手方向断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の磁気誘導流量計の概略断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｃ）は、電極が図１（ａ）の流量計に形成され且つ装着されるそれぞれ異なる方法を示した説明図である。
【図３】図３は、電極が図１（ａ）の流量計に装着される領域における計測チューブの断面輪郭を可能な限り示した概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  測定チューブ
２  フランジ
３  磁界装置
４  界磁コイル
５  ポールプレート
６  電極
７  配線
９  誘電性層
１０  ソケット
１１  Ｏリングガスケット
１２  端部
１３  中央部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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