填充水平監(jiān)控系統(tǒng)和流量測量器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1的前序中限定的填充水平監(jiān)控系統(tǒng)，并且涉及一種權(quán)利要求13的前序中限定的流量測量器件。
【背景技術(shù)】
[0002]已知用于流量測量器件的填充水平監(jiān)控系統(tǒng)。例如，在水平安裝的情況下，關(guān)于處于其最上部點(diǎn)處的測量管的截面布置測量物質(zhì)監(jiān)控電極(MSM電極)。通過例如經(jīng)由參考電極或接觸流量測量器件的金屬外殼的金屬工藝連接件，確定MSM電極和介質(zhì)之間的電阻或?qū)щ娦裕O(jiān)控MSM電極和介質(zhì)之間的接觸，并且因而監(jiān)控管段的完全填充。在該情況下，介質(zhì)與空氣相比始終具有較高導(dǎo)電性。如果導(dǎo)電性低于預(yù)定限值，就檢測出部分填充。該限值取決于介質(zhì)的特定導(dǎo)電性、標(biāo)稱直徑、MSM電極的尺寸和位置，以及測量管內(nèi)襯的特性，等等。因此，取決于應(yīng)用，為了確定該限值要求校準(zhǔn)。
[0003]此外，已知在流量測量器件中應(yīng)用的溫度傳感器。例如，已知DE 10 2009 0046653 AU EP I 387 148 A2和DE 10 2007 005 670 Al，其中在MID的測量電極中應(yīng)用和采用了溫度傳感器。然而，這些傳感器不用于高填充度的填充水平監(jiān)控，而是僅在測量電極水平安裝和水平連接軸的情況下，管段內(nèi)的填充度低于50%時給出警告信號。這能夠在安裝時測量電極的連接軸垂直定向時實(shí)現(xiàn)。然而，在該情況下不利的是測量性能受介質(zhì)中沿測量管的內(nèi)部上側(cè)流動的小氣泡影響。
[0004]從該現(xiàn)有技術(shù)開始，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種填充水平監(jiān)控系統(tǒng)，其允許確定測量系統(tǒng)的更進(jìn)一步的物理變量，并且同時提供緊湊構(gòu)造。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明通過一種權(quán)利要求1的前序中限定的填充水平監(jiān)控系統(tǒng)，以及一種權(quán)利要求15的前序中限定的流量測量器件實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，一種填充水平監(jiān)控系統(tǒng)包括用于監(jiān)控管段內(nèi)的介質(zhì)的填充水平的至少一個電極，其中該電極另外具有集成溫度傳感器。
[0007]集成在電極中的溫度傳感器使得能夠確定管段內(nèi)的介質(zhì)溫度。這能夠?yàn)闇y量管或流量測量器件中的工藝連接件所優(yōu)選的。另外，本發(fā)明也能夠應(yīng)用于額外確定介質(zhì)的溫度可能是相關(guān)的任何情況下的填充水平監(jiān)控，例如在導(dǎo)電介質(zhì)的情況下，諸如水、飲料、食品、清潔劑或疫苗溶液。
[0008]該填充水平監(jiān)控系統(tǒng)包括評估單元，評估單元具體用于監(jiān)控管段的填充度，并且在填充度低于限值時，優(yōu)選地填充度低于管內(nèi)徑的55%時發(fā)送警告信號。因而對于所有低于55%的填充度都輸出警告信號。
[0009]特別優(yōu)選地，當(dāng)填充度低于75%，優(yōu)選低于95%，特別是低于98%的管內(nèi)徑時，能夠已經(jīng)給出警告信號。然而，這假定將MSM電極或參考電極定位在管段的上部區(qū)域中。
[0010]另外，一種選項(xiàng)在于結(jié)合填充水平監(jiān)控和溫度測量，以便不僅指示與流量測量相關(guān)的低于填充水平，而且特別是檢測溫度電極不再接觸介質(zhì)。如果發(fā)生這種情況，就可能發(fā)生更大的測量誤差，能夠以警告報(bào)告的形式將該情況轉(zhuǎn)發(fā)給用戶。因而，溫度測量功能得益于填充水平監(jiān)控。
[0011]本發(fā)明的有利實(shí)施例為從屬權(quán)利要求的主旨。
[0012]該填充水平監(jiān)控系統(tǒng)有利地使用介質(zhì)的導(dǎo)電性操作。在該情況下，該填充水平監(jiān)控系統(tǒng)包括用于在第一和第二電極之間施加電壓輪廓的至少一個電路。介質(zhì)在兩個電極之間提供接觸，并且在接觸兩個電極的情況下有效，并且因而連通電路。在其中填充度不足的情況下，電路不連通，因而輸出警告信號。
[0013]在優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二電極兩者都具有集成溫度傳感器。優(yōu)選地，這些溫度傳感器為參考電極，并且也為MSM電極。通過這種方式，能夠在兩個位置處確定溫度。在溫度不同的情況下，可能在特定條件下導(dǎo)出關(guān)于管段完全填充情況下取決于時間的流量輪廓的信息?？商孢x地，在介質(zhì)和周圍溫度之間的溫差足夠大的情況下，參考電極也能夠確定不完全填充度。
[0014]當(dāng)電極具有電極頭部時，提供用于改進(jìn)溫度響應(yīng)時間的特別有利的電極外形，電極頭部具有包括中點(diǎn)的端面以及與其徑向間隔開的至少第一區(qū)域，其中至少第一區(qū)域限定了沿介質(zhì)方向鼓起的第一圓弧，或者沿介質(zhì)方向鼓起的拋物線。在該情況下，電極頭部旋轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)造有縱軸。在該情況下，第一區(qū)域在下列區(qū)段上延伸，該區(qū)段朝著中點(diǎn)徑向延伸電極頭部直徑的至少2%，優(yōu)選4%，特別是10%。
[0015]能夠通過端面的中點(diǎn)在介質(zhì)方向中與圓弧或拋物線的間隔的有利布置，進(jìn)一步提高溫度響應(yīng)性。有利地，該間隔大于電極頭部直徑的1%，特別是大于電極頭部直徑的5%，特別是大于電極頭部直徑的8%。
[0016]特別優(yōu)選的是電極頭部的實(shí)施例，在該情況下，端面在徑向方向中朝著中點(diǎn)的路徑達(dá)到下列點(diǎn)，從該點(diǎn)開始在介質(zhì)方向中發(fā)生具有正斜率的延伸，其中該點(diǎn)與縱軸方向的中點(diǎn)的間隔大于電極頭部沿縱軸在電極中點(diǎn)處的壁厚。這種長度與壁厚的比例提供對溫度變化的特別快速響應(yīng)。
[0017]在這一點(diǎn)上，介質(zhì)方向的意思是，在管段內(nèi)或者在具有縱軸的管道內(nèi)，或者具有縱軸的另一圓柱形容器內(nèi)垂直地布置溫度傳感器的延度，介質(zhì)方向垂直于該縱軸地，朝著管段或管道或容器內(nèi)部延伸。因而，介質(zhì)方向朝著介質(zhì)延伸。
[0018]在該情況下，一種特別有利的設(shè)計(jì)是這樣的，其中電極頭部的前部具體化為圓柱形造型，其柱壁平行于電極的縱軸延伸；為此，參考附圖中圖9的變體。
[0019]在該情況下，評估單元被設(shè)計(jì)成，其能夠確定介質(zhì)的溫度和電極的加積(accret1n)狀態(tài)兩者，以及管道的填充狀態(tài)。因而，不必需個別化的評估單元，并且這導(dǎo)致填充水平監(jiān)控系統(tǒng)的空間需求減小。另外，通過結(jié)合填充水平監(jiān)控和溫度測量，不僅能夠與流量測量相關(guān)地顯示填充水平的降低，而且也特別能夠檢測出溫度電極不再接觸介質(zhì)。如果是這種情況，就可能發(fā)生更大的測量誤差，能夠通過警告報(bào)告通知用戶這種情況。因而，溫度測量功能受益于填充水平監(jiān)控。
[0020]特別地，通過評估MSM電極的信號而評估MSM電極中集成的溫度傳感器是否仍直接接觸介質(zhì)非常有利。這里，直接接觸的意思是其中溫度傳感器被集成直接接觸該電極的那個電極不加積、并且內(nèi)襯外部的電極的導(dǎo)電區(qū)域與介質(zhì)接觸。通過對一部分電極電絕緣并且導(dǎo)熱涂覆，一旦接觸電極表面的介質(zhì)小于20 %，有利地小于50 %，特別是小于90 %，MSM就能夠已經(jīng)響應(yīng)。如果電極直接接觸介質(zhì)的程度變小或者特別是不再與介質(zhì)直接接觸，這能夠?qū)е聹囟鹊臏y量誤差更大，能夠通過評估填充水平一一以及加積檢測功能來識別這種情況。在檢測到這種情況的情況下，一種選項(xiàng)在于在共享評估單元中提供相應(yīng)測量，特別是輸出關(guān)于溫度測量精確度的警告報(bào)告。
[0021]該填充水平監(jiān)控系統(tǒng)能夠以有利方式具體實(shí)施為，評估單元具有顯示元件，用于顯示介質(zhì)的溫度和/或電極的加積狀態(tài)，以及顯示管道或管段的填充狀態(tài)。該顯示單元使得能夠簡化可讀性，并且在給定情況下基于通過電極確定的參數(shù)，現(xiàn)場監(jiān)控或控制工廠的過程狀態(tài)。
[0022]有利地，當(dāng)傳感器頭部的第一端部具有電絕緣涂層，并且第二端部無涂層時有利。在該情況下，優(yōu)選地，第一端部比第二端部更遠(yuǎn)地突出到管段內(nèi)。傳感器根據(jù)傳感器一一或傳感器頭部一一向內(nèi)突出到管段或管道內(nèi)有多遠(yuǎn)而顯示充分填充程度。為了提供早期警告信號，因而即使是在更大填充度的情況下，傳感器頭部包括用于第一部分的絕緣涂層。這意味著一旦介質(zhì)下降低于涂層的邊界，就觸發(fā)警告信號。
[0023]根據(jù)本發(fā)明，一種流量測量器件包括測量管，和用于確定介質(zhì)在測量管內(nèi)的流速和/或體積流量的裝置，其中該流量測量器件具有填充水平監(jiān)控系統(tǒng)，特別是根據(jù)權(quán)利要求I至12中的任一項(xiàng)所述的填充水平監(jiān)控系統(tǒng)，該填充水平監(jiān)控系統(tǒng)具有集成有溫度傳感器的至少一個電極，該電極被布置在測量管內(nèi)、或者在連接至測量管的工藝連接件中。
[0024]該填充水平監(jiān)控系統(tǒng)包括評估單元，其具體用于監(jiān)控管段的填充度，并且在填充度低于限值時，優(yōu)選地填充度低于管內(nèi)徑的55%時發(fā)送警告信號。特別優(yōu)選地，當(dāng)填充度低于管內(nèi)徑的80%，優(yōu)選低于管內(nèi)徑的95%，特別是低于管內(nèi)徑的98%時，能夠已經(jīng)發(fā)送警告信號。為此，優(yōu)選地在水平安裝位置的情況下，發(fā)生將MSM電極或參考電極定位在管道的上部區(qū)域中。
[0025]該流量測量器件特別能夠具體化為磁感應(yīng)流量測量器件，其中作為對布置在測量管中的測量電極的補(bǔ)充，存在關(guān)聯(lián)填充水平監(jiān)控系統(tǒng)的至少一個電極。
【附圖說明】
[0026]現(xiàn)在將基于附圖中提出的實(shí)施例的優(yōu)選實(shí)例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，附圖示出如下:
[0027]圖1是磁感應(yīng)流量測量器件的測量管內(nèi)的本發(fā)明的第一電極的布置；
[0028]圖2是處于安裝狀態(tài)的本發(fā)明的第一電極的詳圖；
[0029]圖3是處于拆開狀態(tài)的本發(fā)明的第一電極的詳圖；
[0030]圖4是磁感應(yīng)流量測量器件的測量管內(nèi)的本發(fā)明的第二電極的布置；
[0031]圖5是處于安裝狀態(tài)的本發(fā)明的第二電極的詳圖；
[0032]圖6是處于拆開狀態(tài)的本發(fā)明的第二電極的詳圖；
[0033]圖7是本發(fā)明的第三電極的局部視圖；
[0034]圖8是本發(fā)明的第四電極的局部視圖；和
[0035]圖9是本發(fā)明的電極的多個另外變體的示意性表示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]本質(zhì)上已知諸如圖1中所示的磁感應(yīng)流量測量器件I的測量原理。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在磁場中移動的導(dǎo)體中感應(yīng)電壓。這里，流動的測量物質(zhì)相應(yīng)于移動的導(dǎo)體。由測量管2的兩側(cè)上的兩個勵磁線圈2e產(chǎn)生磁場。在測量管的管內(nèi)壁上與其垂直的是兩個測量電極3，其感測當(dāng)測量物質(zhì)流動時產(chǎn)生的電壓