[發(fā)明專利]渦流式流量測量儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380043193.2
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN104520680B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A.比爾吉克;M.戴爾曼;M.格丁;T.穆施;S.諾伊布格爾
• 申請（專利權(quán)）人: 克洛納測量技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01F1/32
• 分類號(hào): G01F1/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 陳浩然,宣力偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及渦流式流量測量儀，其帶有：可由介質(zhì)流經(jīng)的測量管；用于在介質(zhì)中產(chǎn)生渦流的至少一個(gè)阻流體；和至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)體(Auslenkk?rper)，其至少可由于通過伴隨在介質(zhì)中的渦流產(chǎn)生的壓力波動(dòng)而偏轉(zhuǎn)。

背景技術(shù)

渦流式流量測量儀的測量原理的基礎(chǔ)是，在液態(tài)的或氣態(tài)的介質(zhì)中在由介質(zhì)環(huán)流的阻流體之后可形成所謂的卡門渦街，其由隨著流前進(jìn)的與阻流體分開的渦流形成。渦流與阻流體分開的頻率與流動(dòng)速度相關(guān)，其中，這種關(guān)系在一定的前提下幾乎是線性的。因此，可通過測量渦流頻率確定介質(zhì)的流動(dòng)速度，由此，在附加地考慮例如介質(zhì)的壓力和溫度的情況下又可確定體積流量和質(zhì)量流量。

在現(xiàn)有技術(shù)中，優(yōu)選地將偏轉(zhuǎn)體用于測量渦流頻率。介質(zhì)的在渦街中出現(xiàn)的渦流引起局部的壓力波動(dòng)，該壓力波動(dòng)作用到偏轉(zhuǎn)體上并且由偏轉(zhuǎn)體探測到。偏轉(zhuǎn)體可為例如利用壓電元件實(shí)現(xiàn)的壓力指示器或者為電容式壓力傳感器，在其中，即使在很小的范圍中傳感器元件也經(jīng)受偏轉(zhuǎn)。重要的僅僅是，偏轉(zhuǎn)體如此布置在渦街中，即，由阻流體產(chǎn)生的渦流(至少間接地)旁經(jīng)偏轉(zhuǎn)體并且由此可被探測到。為此，偏轉(zhuǎn)體可在下游設(shè)置在阻流體之后，其中，在這種情況下阻流體和偏轉(zhuǎn)體在本體方面以分離的方式實(shí)現(xiàn)。但當(dāng)例如在從現(xiàn)有技術(shù)中已知的帶有壓力指示器的解決方案中壓力指示器布置在阻流體之上或阻流體中并且如此在通道內(nèi)間接地探測渦街的壓力波動(dòng)時(shí)，偏轉(zhuǎn)體還可是阻流體自身或者在阻流體中實(shí)現(xiàn)；在這種情況下，阻流體和偏轉(zhuǎn)體在本體方面實(shí)現(xiàn)成一個(gè)單元。

在從現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于探測偏轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)的方法中，在其中，利用電容效應(yīng)或電感效應(yīng)，在其中，利用壓電陶瓷工作，或者在其中，使用用于探測偏轉(zhuǎn)的光纖，偏轉(zhuǎn)體必須相應(yīng)通過電的或光學(xué)的線路來接觸。這些線路又必須從利用介質(zhì)填充的空間中通過渦流式流量測量儀的測量管壁或殼體被引導(dǎo)到無介質(zhì)的空間(通常評估電子設(shè)備)中。伴隨于此的引線需要非常高成本的密封，因?yàn)楦鶕?jù)應(yīng)用情況必須達(dá)到很高的壓力和/或很高的溫度穩(wěn)定性(數(shù)百巴，數(shù)百攝氏度)。

取決于過程條件，例如測量介質(zhì)的高溫，也可能無法使用一些傳感器。即，例如在介質(zhì)溫度高于居里點(diǎn)的情況下不可使用壓電陶瓷。

在現(xiàn)有技術(shù)中還存在用于測量渦流頻率或伴隨渦流的壓力波動(dòng)的傳感裝置的其他的實(shí)施方案。

專利文獻(xiàn)US 3 823 610公開了一種渦流式流量測量儀，在其中，為了測量渦流頻率，評估球體由于壓力波動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。

專利文獻(xiàn)US 4 181 020的教導(dǎo)提出在阻流體之后設(shè)置有可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承的接片(Fahne)，其由于壓力波動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。公開文獻(xiàn)WO 92/01208的結(jié)構(gòu)是相似的，在該文獻(xiàn)中，光學(xué)地測量偏轉(zhuǎn)體在測量管之外的運(yùn)動(dòng)。

專利文獻(xiàn)US 7 770 469 B2說明了用于測量由于渦流出現(xiàn)的壓力波動(dòng)的差壓傳感器。在在此的測量結(jié)構(gòu)中，設(shè)置有帶有彈性膜片的微波諧振器，其中，膜片如此對壓力波動(dòng)做出反應(yīng)，即，改變諧振器的共振頻率。

為了避免由于偏轉(zhuǎn)體和阻流體的布置方案預(yù)定流動(dòng)方向的問題使得還可實(shí)現(xiàn)雙向測量，可從專利文獻(xiàn)US 4 735 094中得到這樣的布置方案，在其中沿著測量管的縱軸線將用于測量渦流頻率的傳感器布置在兩個(gè)阻流體之間。

為了提高測量精度，在專利文獻(xiàn)US 4 831 883中提出，并排布置兩個(gè)阻流體與兩個(gè)傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提出一種渦流式流量測量儀，其為現(xiàn)有技術(shù)的備選方案并且優(yōu)選地力求避免實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)的測量原理的缺點(diǎn)。

對于本發(fā)明基于的渦流式流量測量儀，以上給出且示出的目的由此實(shí)現(xiàn)，即，設(shè)置有至少一個(gè)電子單元，其為偏轉(zhuǎn)體加載電磁輻射，并且由偏轉(zhuǎn)體接收電磁輻射。根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測量儀具有測量管，在測量管中存在阻流體和偏轉(zhuǎn)體，其中，通過流動(dòng)的介質(zhì)在阻流體之后形成渦流，該渦流作用到偏轉(zhuǎn)體上。通過以下方式由此探測偏轉(zhuǎn)體的所引起的運(yùn)動(dòng)并且由此將所引起的運(yùn)動(dòng)提供用于確定流動(dòng)情況，即，至少一個(gè)電子單元(直接地或間接地)為偏轉(zhuǎn)體加載電磁輻射并且由偏轉(zhuǎn)體接收這種輻射，并且優(yōu)選地在流動(dòng)情況方面進(jìn)行處理或評估。在此，在該過程之內(nèi)幾乎保持偏轉(zhuǎn)體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)并且該機(jī)械運(yùn)動(dòng)通過電磁輻射來探測。

在此，在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，所使用的電磁輻射為在微波范圍中的輻射，即，帶有約在1GHz與300GHz之間的頻率或在30cm與1mm之間的波長的輻射。尤其為這樣的輻射，其通常用在根據(jù)雷達(dá)原理的填充狀態(tài)測量中。

根據(jù)實(shí)現(xiàn)方案，電磁輻射可至少部分地自由地朝偏轉(zhuǎn)體的方向上輻射或從該處進(jìn)行接收，或者輻射可經(jīng)由導(dǎo)體來引導(dǎo)或耦合到導(dǎo)體中。