专利名称：流量测量仪表及用于制造流量测量仪表的测量管的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造流量测量仪表的测量管的方法，其中，所述测量管具有用于容纳流动的测量物的内腔。此外，本发明还涉及带有包含有承载管的测量管的流量测量仪表，其中，测量管还内衬有电绝缘材料。
背景技术：
为测定流量，在过程和/或自动化技术的设备中使用如磁感应流量测量或超声流量测量这样的测量方法。基于测量方法并且/或者基于卫生要求，测量物相对其周边环境的电绝缘和/或化学隔离是必需的。按照上述测量原理的流量测量仪表，是与管道相连的， 并且具有测量管。管道或测量管，由大多数为金属的承载管、起隔离作用的衬里以及被嵌入到隔离衬里中的支撑体形式的强化件构成。对特别是由磁感应式流量测量方法公知的测量管，在其内侧设置有衬里(即所谓的内衬层)，以使电极相对承载管实现电的和/或化学的隔离。被粘贴上、硫化上或者挤压上的衬里，具有如下缺陷当存在温度或压力波动时，承载管与衬里之间的粘着作用将会不足。这可能例如由于承载管和衬里之间的不同热膨胀系数或者由于出现的欠压而导致分离。喷射或热熔上去的衬里，大部分具有较小的隔离特性，并由此导致测量管的精度和寿命减小。现有技术下，已有固定结构被公知，在所述固定结构中，衬里被固定到带有燕尾或桥式结构的承载管的内侧。这种类型的逐点固定方式，不能持久地阻止衬里脱落。此外，支撑体也已被公知，所述支撑体被引入到承载管中，以对衬里进行强化。具有比承载管内直径更小的外直径、并且具有一定数量穿孔的管子，就属于前述支撑体，所述管子被引入承载管中，并完全由隔离材料包围。所述穿孔的数量应精心选�。蛭贝┛准渚嘟洗笫保嬖谡庋奈Ｏ铡衾氩憬幼魑炕墓茏由贤牙�。必须将用于强化的管子完全包围住的隔离材料，其用量相对较大。另一个在现有技术下被公知的支撑体，由栅格形或网状的而且特别是三维的组织构成，所述组织可由不同的材料——例如金属制成，所述组织将被引入承载管中并且与承载管逐点地在材料层次实现连接，而且，所述组织由电和/或化学的隔离材料包围。为保障衬里有足够的稳定性，大量固定点是必需的。在测量管内直径具有圆锥走向的情况下，实现带这种支撑体的强化件需要很大的开销。EP 0581017B1描述了一种带有多孔支撑体的测量管，所述支撑体与承载管接触， 而且其中隔离衬里的材料不会到达承载管的内侧面。由此，在支撑体朝向承载管的那一侧上的孔不会被填满。所有所提及的结构都具有如下缺陷，即，它们的制造过程相对麻烦，并因此而相对较贵。
发明内容
本发明的任务在于，提出一种针对工业应用可低成本制造出的流量测量仪表，并给出一种用于制造带有电绝缘和/或化学隔离的衬里的测量管的方法，所述方法具有较少的步骤，由此可被低成本地实施。按照本发明，该任务将通过流量测量仪表及用于制造流量测量仪表的测量管的方法而得以解决。从方法角度，本发明将通过如下方式得以解决，即，使所述方法包含如下步骤将至少一根基本圆柱形的中空体引入承载管中，将基本圆柱形的中空体通过其自身至少一个局部区域内的机械形变而接合到承载管上，将被接合到承载管上的中空体嵌入到电绝缘和 /或化学隔离的材料中，其中，测量管的内腔由电绝缘和/或化学隔离的材料构成。通过所述机械形变，中空体可特别沿径向扩开并延伸，而且，由此实现与承载管的匹配。此外，通过所述机械形变，基本圆柱形的中空体的直径，可至少在基本圆柱形的中空体发生形变的局部区域内被拓宽。在中空体与承载管之间将产生很难分离的圆柱形挤压连接，而通过两者之间的静摩擦，中空体被固定到承载管上。为此，基本圆柱形的中空体，可具有与承载管外形相匹配的外形。对此，可应用基本圆柱形的、外直径小于承载管内直径的中空体，并被引入到承载管中。通过机械形变而被接合到承载管上的中空体，可作为针对由电绝缘和/或化学隔离材料构成的衬里的支撑体。为此，被接合到承载管上的中空体，可被嵌入电绝缘和 /或化学隔离材料中，并用于固定或者说加固电绝缘和/或化学隔离材料。测量管的内腔， 示例性地完全由电绝缘和/或化学隔离材料包围或者说构成。其中，有优势的是，基于相对例如烧结方法而节省的材料及制造成本，可更有利地制造测量管和包含有测量管的流量测量仪表。此外，所提出的方法还能简化流量测量仪表的制造过程，因为仅仅需要机械变形， 因此，测量管的制造将更快、更精确。在一种设计方案中，基本圆柱形的中空体通过辊压方法而变形。通过辊压，被引入承载管中的、基本圆柱形的中空体将有针对性地发生形变或者说被拓宽，这也就是说，它的直径将被变大。其中，基本圆柱形的中空体，可通过旋转工具一所谓的轧辊实现变形。此外，轧辊方法可有利地自动化实施。通过所述轧辊，基本圆柱形的中空体被拉伸或者拓宽。 另选地，基本圆柱形的中空体可通过芯轴或其它的扩张工具得以拓宽，并被接合到承载管上。在另一设计方案中，承载管具有内表面，其中，基本圆柱形的中空体通过在其至少一个局部区域上的机械变形而被接合到承载管的内表面上。例如，借助于辊压方法，通过将基本圆柱形的中空体辊压到承载管的壁部，可在承载管的内表面上在基本圆柱形的中空体与承载管之间形成挤压连接。由此，基本圆柱形的中空体可在径向的整个圆周上以及沿着测量管纵轴的局部区域被接合到承载管上。但例如对基本圆柱形的中空体仅在沿测量管纵轴的局部区域内进行机械变形或者说辊压，对于保持挤压连接也是足够的，而所述挤压连接足以将基本圆柱形的中空体固定在承载管上。在一种改进方案中，至少一根穿孔金属管被用作基本圆柱形的中空体。穿孔金属板为在金属板上冲孔形成的金属网。穿孔金属板可被变形成穿孔金属管。穿孔金属管可具有不同的穿孔部，即不同的孔形和穿孔布置，例如圆形或正方形孔，所述穿孔在各行中成直线地或者相互错位地布置。这些穿孔用于对构成衬里的电绝缘和/或化学隔离材料进行固定。电绝缘和/或化学隔离材料渗入所述穿孔中，并被固定在接合上去的中空体上或者是承载管上。电绝缘和/或化学隔离材料，将在基本圆柱形的中空体被接合到承载管上后再被加入，而且，被接合到承载管上的中空体将被埋入其中。被接合到承载管上的中空体优选完全被电绝缘和/或化学隔离的材料包围。在另一改进方案中，承载管的内直径与基本圆柱形的中空体的外直径之差小于 1mm。承载管及基本圆柱形的中空体，都可基于其厚度而至少具有内直径和外直径。通过机械变形，基本圆柱形的中空体的外直径，可与承载管的内直径相当。其中，基本圆柱形的中空体主要在径向上被拉伸或者说拓宽。基于(尤其是金属板的)材料特性以及生产所需的工具和在生产过程中的作用力，已被证明有利的是选择基本圆柱形的中空体的外直径的大小比承载管的内直径小至多1mm。若基本圆柱形的中空体只在沿测量管纵轴的局部区域内被接合到承载管上，则在剩下的区域(在该区域中，基本圆柱形的中空体被引入承载管)内，在基本圆柱形的中空体与承载管的壁之间将形成间隙。所述间隙也可用于固定电绝缘和/或化学隔离材料。电绝缘和/或化学隔离材料，可经穿孔部的各个穿孔流入间隙中，并在穿孔金属管与承载管之间的间隙内重新汇合。这是特别有利的，因为电绝缘和/或化学隔离材料经常为塑料，其可被例如注入某个模子中，并在冷却过程中易于收缩。通过使电绝缘和/或化学隔离的材料流入间隙，在材料冷却之后，衬里也将被充分地固定在承载管上。从流量测量仪表角度，所述任务将通过如下方式得以解决，S卩，至少一个基本圆柱形的中空体通过机械形变而接合到承载管上，而且，基本圆柱形的中空体被埋入电绝缘和/ 或化学隔离的材料中。这种测量管的制造本质上更加便利，并具有更小的制造公差和依然较高的衬里稳定性。在流量测量仪表的一种实施形式中，基本圆柱形的中空体由被形变成管子的金属板构成。由特别是金属板构成的管子易于加工——尤其是易于变形，而且成本低。在流量测量仪表的另一个实施形式中，基本圆柱形的中空体具有至少一个穿孔部。所述穿孔部用于固定构成衬里的电绝缘和/或化学隔离材料。电绝缘和/或化学隔离的材料被例如喷射或浇铸到各个穿孔中，并由此碰到保持件，所述保持件阻止衬里从承载管或支撑体脱离。在流量测量仪表的一种设计方案中，接合到承载管上的基本圆柱形的中空体至少在测量管的用于将测量管连接到管道上的端部区域内没有穿孔部。由此，衬里可在测量管的两个端面上具有基本恒定的层厚，从而可形成相对于测量物或过程压力密封的到管道的连接。在流量测量仪表的另一设计方案中，基本圆柱形的中空体沿着至少一个径向延伸的区域接合到承载管上。基于由形变产生的高度静摩擦力，中空体不必沿其整个纵轴接合到承载管上，而是将其至少一个径向延伸区域变形加工到承载管上就已足够，并由此产生挤压连接。基本圆柱形的中空体优选在其至少一个具有穿孔部的区域内变形并接合到承载管上。在流量测量仪表的一个变型中，基本圆柱形的中空体由带有第一穿孔部的第一穿孔金属管以及带有第二穿孔部的第二穿孔金属管构成，其中，第一穿孔金属管包围第二穿孔金属管。第二穿孔金属管可被引入第一穿孔金属管中，并被它包围。在此，第二穿孔部的穿孔直径，以如下方式选�。矗绷礁┛捉鹗艄鼙幌嗷ネ迫胧保械谝淮┛字本兜拇┛祝辽俨糠值匕У诙┛撞康牧礁龃┛�。为此，第一穿孔部的穿孔直径，可被选成至少与第二穿孔部的间距相等。所述间距等于两相邻穿孔的中心点之间的距离。由此，构成衬里的电绝缘和/或化学隔离材料，可流入第二穿孔部的各个穿孔中，并在第一穿孔部的某个穿孔以及第二穿孔部的两个穿孔区域内重新汇合。由此，电绝缘和/或化学隔离材料将固着在用作支撑体的中空体中。针对衬里的支撑体也可只由一根穿孔金属管构成或者由两根或更多根可被相互推入的穿孔金属管构成。在流量测量仪表的另一变型中，第一穿孔部具有带有第一穿孔直径的穿孔，而第二穿孔部具有带有第二穿孔直径的穿孔，其中，第二穿孔直径小于第一穿孔直径。特别地，第一穿孔部可具有带有第一穿孔直径的穿孔，该第一穿孔直径至少接近于接片宽度或者至少接近于第二穿孔部的间距。所述接片宽度为在两个相邻穿孔之间的未被穿孔的中间区域的长度。在流量测量仪表的一种实施形式中，承载管的内直径与被引入承载管中的基本圆柱形的中空体的外直径之间的差大于或等于构成基本圆柱形的中空体的材料的屈服强度范围。在某种材料的屈服强度范围内，不再有可塑性形变。为了在基本圆柱形的中空体与承载管之间形成稳定的挤压连接，选择基本圆柱形的中空体的外直径与承载管的内直径之间的差大于或等于构成基本圆柱形的中空体的材料的屈服强度范围。
本发明将借助于如下附图作进一步阐述。其中图la 第一穿孔金属管的侧视图，图Ib 第一穿孔金属管的横截面图，图加第二穿孔金属管的侧视图，图2b 第二穿孔金属管的横截面图，图3a 支撑体的透视图，所述支撑体由第一及第二穿孔金属管构成，图北所述支撑体的横截面图，以及图4 第一穿孔部的某个穿孔的俯视图，所述穿孔在支撑体的第一及第二穿孔部相互重叠的区域内。
具体实施例方式图Ia示出了第一穿孔金属管1的侧视图。该穿孔金属管可用作磁感应流量测量仪表的金属管的内衬的支撑体，或者也可作为由多根穿孔金属管3构成的支撑体的一部分。 另选地，第一穿孔金属管1也可用作超声流量测量仪表的内衬层的支撑体。第一穿孔金属管1具有圆柱体外形。此外，第一穿孔金属管1在其外壳的两个环形截段11、12上具有第一穿孔部。第一环形截段11和第二环形截段12分别位于第一圆柱形穿孔金属管1的底部 13区域和顶盖14区域。第一穿孔金属管1具有第一穿孔部10，而所述穿孔部具有圆形穿孔，而且，穿孔的各行之间相互错位。这些穿孔具有孔径11。在顶盖14和底部13以及第一和第二环形截段11、12之间的区域上，穿孔金属管1 没有第一穿孔部10，也就是说未被穿孔。穿孔金属管1在中部具有凹口 15，该凹口用于容纳测量或参考电极。第一穿孔金属管1也可沿着整根纵向轴5在径向上设置第一穿孔部(未画出)。图Ib示出了在用于测量或参考电极的凹口 15的高度上的截面图。第一穿孔金属管1具有第一厚度dl。此外，第一穿孔金属管1还具有外直径27和内直径观。图加示出了第二穿孔金属管2的侧视图。与第一穿孔金属管1相同，按照本发明， 第二穿孔金属管2也可用作支撑体或由多根穿孔金属管3构成的支撑体的一部分。第二穿孔金属管2在两个环形截段21、22中具有带圆形穿孔的第二穿孔部20。各个穿孔具有孔径12。其中，所述环形截段21、22的宽度要小于第一穿孔金属管1的具有第一穿孔部10的环形截段11、12的宽度。同样地，第二穿孔部20的穿孔的各行之间也相互错位。第二穿孔金属管2具有比第一穿孔金属管1更小的内直径27，从而它可被引入第一穿孔金属管1中。此外，第二穿孔金属管2具有比第一穿孔金属管1更小的第二厚度d2。与第一穿孔金属管1相同，第二穿孔金属管2也具有内直径27和外直径观。此外，在第二穿孔金属管2上也设置有用于测量或参考电极的凹口 16。第二穿孔金属管2也可沿着整根纵向轴5在径向上被设置第二穿孔部20(未画出)。图2b示出了在用于容纳测量或参考电极的凹口 16的高度上的截面。图3a示出了预装配的基本上为圆柱形的中空体的透视图，该中空体由第一和第二穿孔金属管1、2构成且用作支撑体3。为此，两根穿孔金属管1、2被相互推入并彼此固定。然后，以这种方式预装配的支撑体3将被引入承载管(未画出)中，并经机械变形被接合到承载管上。通过机械变形，在承载管和支撑体3之间形成挤压连接。两根穿孔金属管1、2被引入承载管中，并通过设置在那里的电极孔而定位。穿孔金属管的端部13、14至少在第二穿孔金属管2具有第二穿孔部20的区域内被部分地辊压， 并被附着到承载管上。通过不同的穿孔部10、20，电绝缘和/或化学隔离的材料可到达穿孔金属管1、2之间。在一种变型中，具有比承载管的内直径小近似Imm的外直径的第一穿孔金属管1 被推入承载管中。接着，穿孔金属管1将被辊压，并被接合到承载管的内部直径上。所形成的挤压连接可承受在给承载管加衬里或者嵌入支撑体3时存在的喷射压力。在测量管的中间部位，在穿孔金属管1与承载管壁之间产生间隙，该间隙用作对电绝缘和/或化学隔离的材料的锚定。通过用于测量或参考电极的凹口 15、16，电绝缘和/或化学隔离的材料可到达在用作支撑体3的基本上为圆柱形的中空体之间的间隙中。另选地，使用滚压到承载管的端部的两个圆环代替第一穿孔金属管1。在此，在第二穿孔金属管2与承载管的壁之间形成间隙，该间隙用作对于电绝缘和/或化学隔离的材料的锚定。电绝缘和/或化学隔离的材料由例如聚四氟乙烯PTFE、全氟烷PFA或聚酰胺PA构成。通过将中空体或者支撑体3嵌入到电绝缘和/或化学隔离的材料中，产生测量管的用于容纳测量物的内腔。图北示出了用作支撑体3的基本上为圆柱形的中空体在用于测量或参考电极的凹口的高度上的横截面。在该横截面中可辨认出支撑体3的第一和第二穿孔金属管1、2。图4示出了第一穿孔金属管1的穿孔40的俯视图。第二穿孔金属管2被推入第一穿孔金属管1中，并被固定于此。所示出的穿孔40位于第一和第二穿孔部10、20相互重叠的区域内。透过穿孔40，可以看到第二穿孔金属管2的第二穿孔部20。若电绝缘和/或化学隔离的材料被熔化到支撑体3中，则电绝缘和/或化学隔离的材料将流过第二穿孔部20的穿孔41，进入第一穿孔部10的穿孔40中，并在此重新汇合。 由此，构成衬里的电绝缘和/或化学隔离的材料可通过固定于支撑体3而附着在支撑体3 上。在第一穿孔部10的所示穿孔40中，电绝缘和/或化学隔离的材料将重新化合，并由此为衬里提供特别牢固的固定作用。由例如塑料构成的电绝缘和/或化学隔离的材料在冷却过程会趋于收缩，或者说其体积会变小。通过使电绝缘和/或化学隔离的材料流入第一穿孔部10的穿孔40及第二穿孔部20的穿孔41，可实现特别持久的连接。附图标记
1第一穿孔金属管
2第二穿孔金属管
3由两个穿孔金属1豪构成的支撑体
5测量管的纵轴
10第一穿孔部
11第一穿孔金属管的带有第一穿孔部的第一截段
12第一穿孔金属管的带有第二穿孔部的第二截段
13底部
14顶盖
15在第一穿孔金属管中用于测量或参考电极的凹口
16在第二穿孔金属管中用于测量或参考电极的凹口
17第一穿孔金属管的内直径
18第一穿孔金属管的外直径
20第二穿孔部
21第二穿孔金属管的带有第一穿孔部的第一截段
22第二穿孔金属管的带有第二穿孔部的第二截段
27第二穿孔金属管的内直径
沘第二穿孔金属管的外直径
40第一穿孔部的穿孔
41第二穿孔部的穿孔
A-A截面
dl第一穿孔金属管的厚度
d2第二穿孔金属管的厚度
11第一穿孔部的孔径
12第二穿孔部的孔径
权利要求
1.用于制造流量测量仪表的测量管的方法，其中，测量管具有用于容纳流动的测量物的内腔，所述方法具有如下步骤将至少一根基本圆柱形的中空体(1、2、3)引入承载管，通过所述基本圆柱形的中空体(1、2、；3)的至少一个局部区域的机械变形，将所述基本圆柱形的中空体(1、2、3)接合到所述承载管上，将接合到所述承载管上的中空体(1、2、；3)埋入电绝缘和/或化学隔离的材料中，其中， 所述电绝缘和/或化学隔离的材料构成所述测量管的所述内腔。
2.按照权利要求1所述的方法，其中基本圆柱形的中空体通过辊压方法进行变形。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中承载管具有内表面，其中基本圆柱形的中空体 (1>2,3)通过所述基本圆柱形的中空体(1、2、3)的至少一个局部区域的机械变形而接合到承载管的内表面上。
4.按照权利要求1、2或3所述的方法，其中至少一根穿孔金属管(1、2)用作基本圆柱形的中空体(1、2、3)。
5.按照前述任一项权利要求所述的方法，其中承载管的内直径与基本圆柱形的中空体 (1、2、3)的外直径(18,28)之间的差小于Imm0
6.带有包含承载管的测量管的流量测量仪表，其中，测量管内衬有电绝缘和/或化学隔离的材料，其特征在于，至少一个基本圆柱形的中空体(1、2、；3)通过机械变形接合到所述承载管上，所述基本圆柱形的中空体(1、2、；3)被埋入所述电绝缘和/或化学隔离的材料中。
7.按照权利要求6所述的流量测量仪表，其中基本圆柱形的中空体(1、2、3)由成形为管状的金属板构成。
8.按照权利要求6或7所述的流量测量仪表，其中基本圆柱形的中空体(1、2、3)具有至少一个穿孔部(10、20)。
9.按照权利要求8所述的流量测量仪表，其中接合到承载管上的基本圆柱形的中空体 (1、2、3)至少在用于将测量管连接到管道上的端部区域(13、14)没有穿孔部(19，20)。
10.按照权利要求6、7、8或9所述的流量测量仪表，其中基本圆柱形的中空体(1、2、3) 沿着至少一个径向分布的区域接合到承载管上。
11.按照前述任一项权利要求所述的流量测量仪表，其中基本圆柱形的中空体(1、2、 3)由带有第一穿孔部(10)的第一穿孔金属管(1)及带有第二穿孔部00)的第二穿孔金属管(2)构成，其中，第一穿孔金属管(1)包围第二穿孔金属管O)。
12.按照权利要求11所述的流量测量仪表，其中第一穿孔部(10)具有带有第一穿孔直径(11)的穿孔，第二穿孔部00)具有带有第二穿孔直径(1 的穿孔，其中，第二穿孔直径 (12)小于第一穿孔直径(11)。
13.按照前述任一项权利要求所述的流量测量仪表，其中承载管的内直径与引入承载管中的基本圆柱形的中空体(1、2、3)的外直径之间的差大于或等于构成基本圆柱形的中空体(1、2、3)的材料的屈服强度范围。
全文摘要
用于制造流量测量仪表的测量管的方法，其中，测量管具有用于容纳流动的测量物的内腔，所述方法具有如下步骤将至少一根基本圆柱形的中空体引入承载管中，将基本圆柱形的中空体通过在其至少一个局部区域内的机械变形接合到承载管上，将接合到承载管上的中空体埋入电绝缘和/或化学隔离的材料中，其中，测量管的内腔由电绝缘和/或化学隔离的材料构成。
文档编号G01F1/58GK102257365SQ200980151229
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月11日 优先权日2008年12月19日
发明者亚历山大·斯顿齐, 弗兰克·沃伊特, 托马斯·祖尔策, 维尔纳·沃尔格穆特 申请人:恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
