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渦流式流量測(cè)量?jī)x的制作方法
【專(zhuān)利摘要】說(shuō)明并示出了一種渦流式流量測(cè)量?jī)x(1)，其帶有：可由介質(zhì)流經(jīng)的測(cè)量管(2)；用于在介質(zhì)中產(chǎn)生渦流的阻流體(3)；和偏轉(zhuǎn)體(4)，其可通過(guò)伴隨在介質(zhì)中的渦流的壓力波動(dòng)偏轉(zhuǎn)；和電子單元(6)，其為偏轉(zhuǎn)體(4)加載電磁輻射，并且由偏轉(zhuǎn)體(4)接收電磁輻射。
【專(zhuān)利說(shuō)明】渦流式流量測(cè)量?jī)x

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渦流式流量測(cè)量?jī)x，其帶有:可由介質(zhì)流經(jīng)的測(cè)量管；用于在介質(zhì)中產(chǎn)生禍流的至少一個(gè)阻流體；和至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)體(AuslenkkSrper)，其至少可由于通過(guò)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)】
[0002]禍流式流量測(cè)量?jī)x的測(cè)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(mén)渦街，其由隨著流前進(jìn)的與阻流體分開(kāi)的渦流形成。渦流與阻流體分開(kāi)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(guò)測(cè)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。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，優(yōu)選地將偏轉(zhuǎn)體用于測(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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。
[0004]在從現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于探測(cè)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(cè)偏轉(zhuǎn)的光纖，偏轉(zhuǎn)體必須相應(yīng)通過(guò)電的或光學(xué)的線路來(lái)接觸。這些線路又必須從利用介質(zhì)填充的空間中通過(guò)渦流式流量測(cè)量?jī)x的測(cè)量管壁或殼體被引導(dǎo)到無(wú)介質(zhì)的空間(通常評(píng)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)。
[0005]取決于過(guò)程條件，例如測(cè)量介質(zhì)的高溫，也可能無(wú)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。
[0006]在現(xiàn)有技術(shù)中還存在用于測(cè)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。
[0007]專(zhuān)利文獻(xiàn)US 3 823 610公開(kāi)了一種渦流式流量測(cè)量?jī)x，在其中，為了測(cè)量渦流頻率，評(píng)估球體由于壓力波動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。
[0008]專(zhuān)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(kāi)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(cè)量偏轉(zhuǎn)體在測(cè)量管之外的運(yùn)動(dòng)。
[0009]專(zhuān)利文獻(xiàn)US 7 770 469 B2說(shuō)明了用于測(cè)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(cè)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(duì)壓力波動(dòng)做出反應(yīng)，即，改變諧振器的共振頻率。
[0010]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(wèn)題使得還可實(shí)現(xiàn)雙向測(cè)量，可從專(zhuān)利文獻(xiàn)US 4 735 094中得到這樣的布置方案，在其中沿著測(cè)量管的縱軸線將用于測(cè)量渦流頻率的傳感器布置在兩個(gè)阻流體之間。
[0011]為了提高測(cè)量精度，在專(zhuān)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】

[0012]因此，本發(fā)明的目的在于提出一種渦流式流量測(cè)量?jī)x，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(cè)量原理的缺點(diǎn)。
[0013]對(duì)于本發(fā)明基于的渦流式流量測(cè)量?jī)x，以上給出且示出的目的由此實(shí)現(xiàn)，S卩，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(cè)量?jī)x具有測(cè)量管，在測(cè)量管中存在阻流體和偏轉(zhuǎn)體，其中，通過(guò)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(guò)以下方式由此探測(cè)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(píng)估。在此，在該過(guò)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(guò)電磁輻射來(lái)探測(cè)。
[0014]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IGHz與300GHz之間的頻率或在30cm與Imm之間的波長(zhǎng)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(cè)量中。
[0015]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(lái)引導(dǎo)或耦合到導(dǎo)體中。
[0016]以下設(shè)計(jì)方案用于變型方案，S卩，輻射耦合到導(dǎo)體上或?qū)w中并且優(yōu)選地也被量取。在此，一引導(dǎo)的變型方案例如還可與自由的射入相組合。
[0017]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置有至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置，其將電磁輻射引向偏轉(zhuǎn)體和/或?qū)㈦姶泡椛鋸钠D(zhuǎn)體中引開(kāi)。相應(yīng)地，電子單元為至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置加載電磁輻射和/或從至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置量取電磁輻射。在該設(shè)計(jì)方案中，輻射例如沿著傳導(dǎo)裝置來(lái)引導(dǎo)或耦合和/或退耦。在另一設(shè)計(jì)方案中，由至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置與偏轉(zhuǎn)體和如有可能其他的元件形成諧振器。如果偏轉(zhuǎn)體在渦流的影響下運(yùn)動(dòng)，則例如在偏轉(zhuǎn)體和參考點(diǎn)之間的距離變化，這通過(guò)電磁輻射來(lái)測(cè)量。如果備選地或補(bǔ)充地形成有諧振器，則諧振頻率同樣可通過(guò)運(yùn)動(dòng)改變，這還可通過(guò)由電子單元接收的信號(hào)進(jìn)行評(píng)估，之后，最終評(píng)估諧振器的失調(diào)。
[0018]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，偏轉(zhuǎn)體基本上設(shè)計(jì)為膜片，從而與在其厚度或高度方面相比，偏轉(zhuǎn)體更明顯地在一個(gè)平面中延伸。在此，膜片式的偏轉(zhuǎn)體優(yōu)選地如此相對(duì)于阻流體來(lái)布置，即，渦流盡可能地作用到膜片的更大的面上。
[0019]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置通到偏轉(zhuǎn)體上。由此，電磁輻射還基本上直接碰在偏轉(zhuǎn)體上，并且因此偏轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)還尤其影響輻射的反射。
[0020]在備選于此的設(shè)計(jì)方案中，在傳輸中進(jìn)行測(cè)量。為此，至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置部分地以機(jī)械接觸的方式沿著偏轉(zhuǎn)體來(lái)引導(dǎo)。因此，電磁輻射還沿著偏轉(zhuǎn)體行進(jìn)并且受到偏轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)影響。
[0021]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置至少部分地是基本上柱狀的，并且備選地或補(bǔ)充地基本上設(shè)計(jì)為(尤其非傳導(dǎo)性的)空心導(dǎo)體。在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置至少部分地利用填充介質(zhì)填充。在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，傳導(dǎo)裝置至少部分地實(shí)施為柱狀的(金屬)管。如果測(cè)量管由金屬來(lái)實(shí)施，并且如果傳導(dǎo)裝置以及偏轉(zhuǎn)體優(yōu)選也是金屬的，則在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中給出非常耐高溫的且例如還可用于衛(wèi)生應(yīng)用的組件。
[0022]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置不是用作軸狀導(dǎo)體(Wellenleiter)，而是其和偏轉(zhuǎn)體一起(必要時(shí)結(jié)合其他元件)形成諧振器，其性能(例如其諧振頻率)與偏轉(zhuǎn)體的位置或運(yùn)動(dòng)相關(guān)。
[0023]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，偏轉(zhuǎn)體固定在阻流體處或者為阻流體的一部分。與此相關(guān)的是，至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置至少部分地固定在阻流體處。偏轉(zhuǎn)體和阻流體在此是兩個(gè)構(gòu)件，其互相安裝或者為共同的構(gòu)件。
[0024]作為通過(guò)傳導(dǎo)裝置將附加的元件引入到測(cè)量管中的備選方案，或者作為用于實(shí)現(xiàn)傳導(dǎo)裝置與外界的聯(lián)結(jié)的補(bǔ)充，一種設(shè)計(jì)方案設(shè)置成，設(shè)置有對(duì)于電磁輻射可至少部分地穿透的至少一個(gè)窗部。窗部例如位于測(cè)量管的壁部中。在一個(gè)補(bǔ)充的設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置有多個(gè)窗部，其對(duì)于所使用的電磁輻射是可至少部分地穿透的。在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，窗部還具有相應(yīng)的透鏡。在此進(jìn)一步設(shè)置成，電子單元至少通過(guò)至少一個(gè)窗部為偏轉(zhuǎn)體加載電磁輻射和/或至少通過(guò)至少一個(gè)窗部由偏轉(zhuǎn)體接收電磁輻射。因此，窗部用于輻射的耦合和退耦，或者必要時(shí)基本上僅僅用于耦合和退耦。這種窗部伴隨著封閉的測(cè)量管，可相應(yīng)地實(shí)現(xiàn)其例如熱的絕緣。在此，在測(cè)量管之內(nèi)還可將傳導(dǎo)裝置聯(lián)接到這種窗部處。
[0025]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，在測(cè)量室中進(jìn)行測(cè)量，其以傳遞壓力的方式與測(cè)量管相連接，并且在測(cè)量室中還存在偏轉(zhuǎn)體。這種測(cè)量室例如沿側(cè)向位于測(cè)量管處。
[0026]在一種設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置有至少兩個(gè)傳導(dǎo)裝置。通過(guò)使用兩個(gè)傳導(dǎo)裝置例如可從兩個(gè)不同的側(cè)部測(cè)量偏轉(zhuǎn)體的運(yùn)動(dòng)。為此，例如相對(duì)于偏轉(zhuǎn)體彼此相對(duì)而置地布置有至少兩個(gè)傳導(dǎo)裝置。如果尤其涉及膜片式的偏轉(zhuǎn)體，則兩個(gè)傳導(dǎo)裝置例如與相應(yīng)的面狀的側(cè)部(即上側(cè)和下側(cè))相連接。
[0027]此外，原則上與傳導(dǎo)裝置和必要時(shí)窗部的設(shè)計(jì)和布置方案無(wú)關(guān)地，可通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)的關(guān)系提高關(guān)于測(cè)量的說(shuō)服力，并且由此還可尤其識(shí)別且必要時(shí)修正在測(cè)量時(shí)的干擾。
[0028]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，至少兩個(gè)偏轉(zhuǎn)體沿著測(cè)量管的縱軸線布置在阻流體之后。例如為了識(shí)別測(cè)量管自身的運(yùn)動(dòng)，在該設(shè)計(jì)方案中相繼布置有兩個(gè)阻流體。在此，必要時(shí)相應(yīng)地設(shè)置有用于電磁輻射的耦合和/或退耦的多個(gè)傳導(dǎo)裝置或窗部，以便相應(yīng)獲得偏轉(zhuǎn)體的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0029]在另一設(shè)計(jì)方案中，至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)體沿著測(cè)量管的縱軸線來(lái)布置，并且至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)體布置在阻流體之后。在此，該設(shè)計(jì)方案還可通過(guò)以下方式部分地由以上所述的設(shè)計(jì)方案來(lái)補(bǔ)充，即，或者在阻流體之前和/或在阻流體之后布置多于一個(gè)偏轉(zhuǎn)體。通過(guò)提高偏轉(zhuǎn)體的數(shù)量，尤其還可實(shí)現(xiàn)在流動(dòng)方向方面的雙向性，或者實(shí)現(xiàn)基于與偏轉(zhuǎn)體相應(yīng)相關(guān)聯(lián)的測(cè)量數(shù)據(jù)確定流動(dòng)方向。因此，優(yōu)選地與偏轉(zhuǎn)體一起還設(shè)置相應(yīng)的結(jié)構(gòu)(例如傳導(dǎo)裝置或窗部)以用于測(cè)量由于通過(guò)借助于阻流體產(chǎn)生的渦流引起的差壓引起的相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)。備選地，根據(jù)流動(dòng)方向，偏轉(zhuǎn)體還至少部分地用作用于相應(yīng)隨后的偏轉(zhuǎn)體的附加的阻流體。
[0030]在一個(gè)設(shè)計(jì)方案中，設(shè)置有至少一個(gè)溫度傳感器以用于確定介質(zhì)的溫度。備選地或補(bǔ)充地，設(shè)置有壓力傳感器以用于測(cè)量在測(cè)量管中的壓力。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]具體存在設(shè)計(jì)和改進(jìn)根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x的多種可能性。為此，結(jié)合附圖一方面參考從屬于權(quán)利要求1的權(quán)利要求，另一方面參考實(shí)施例的隨后說(shuō)明。其中:
圖1以示意性的截面圖在第一變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x，
圖2以示意性的截面圖在第二變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x，
圖3以示意性的截面圖(以垂直于圖1和2的截面的平面的截面平面)在第三變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x，
圖4以示意性的截面圖(以與在圖1和2中的相同的截面平面)在第四變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x，
圖5以示意性的截面圖在第五變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x，
圖6以示意性的截面圖在第六變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x，
圖7以與在圖3中相同的截面平面的示意性的截面圖在第七變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x，以及
圖8以示意性的截面圖在第八變型方案中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)x。

【具體實(shí)施方式】
[0032]在圖1、2和4至7中示出了根據(jù)本發(fā)明的渦流式流量測(cè)量?jī)xI的不同實(shí)施例的截面圖。在此，截面相應(yīng)如此伸延，即，相應(yīng)的測(cè)量管2的縱軸線9位于該截面平面中。在圖3、8和9的實(shí)施例中，截面平面相應(yīng)垂直于該截面并且縱軸線9相應(yīng)地垂直于繪圖平面。
[0033]在圖1中示出了渦流式流量測(cè)量?jī)x1，其測(cè)量管2在其端部處相應(yīng)引導(dǎo)到凸緣上，以便例如引入到現(xiàn)有的管系統(tǒng)中。為了測(cè)量通過(guò)測(cè)量管2的介質(zhì)(其運(yùn)動(dòng)方向通過(guò)在在此在圖中左側(cè)處的箭頭指出)的流量，設(shè)置有阻流體3，在阻流體3處通過(guò)介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形成渦流。該渦流又引起在介質(zhì)中的壓力波動(dòng)，其在此作用到在介質(zhì)的流動(dòng)方向上布置在阻流體3之后的偏轉(zhuǎn)體4上并且由此使偏轉(zhuǎn)體4偏轉(zhuǎn)。
[0034]為了最優(yōu)地測(cè)量，偏轉(zhuǎn)體4沿著測(cè)量管2的縱軸線9布置成與阻流體3具有合適的距離。在在此膜片式的偏轉(zhuǎn)體4的情況下，偏轉(zhuǎn)體4基本上位于這樣的平面中，S卩，縱軸線9位于該平面中。
[0035]在所示出的設(shè)計(jì)方案中，在此在圖中布置在偏轉(zhuǎn)體4之上或之下的兩個(gè)傳導(dǎo)裝置5用于探測(cè)偏轉(zhuǎn)體4相對(duì)于參考點(diǎn)的偏轉(zhuǎn)，更確切地說(shuō)位置變化。兩個(gè)傳導(dǎo)裝置5設(shè)置為用于電磁輻射的空心導(dǎo)體，電磁輻射由電子單元6通過(guò)天線7產(chǎn)生并被接收。在一變型方案中，為了測(cè)量偏轉(zhuǎn)體4的偏轉(zhuǎn)，主要使用例如在確定介質(zhì)的填充高度時(shí)所用的雷達(dá)原理，也就是說(shuō)，確定輻射的運(yùn)行時(shí)間并且從中推出距離。
[0036]優(yōu)選備選地確定在發(fā)射出的電磁輻射與再次接收的電磁輻射之間的相位，并且將其用于確定在電子單元6的發(fā)射器/接收器和偏轉(zhuǎn)體之間的距離，尤其對(duì)此還可使用經(jīng)調(diào)制的電磁輻射。為此，已知多種經(jīng)證實(shí)的方法，例如連續(xù)波雷達(dá)或經(jīng)調(diào)制的連續(xù)波雷達(dá)。
[0037]在所示出的設(shè)計(jì)方案中，通過(guò)兩個(gè)傳導(dǎo)裝置5還得到兩種測(cè)量并且因此得到至少兩組測(cè)量數(shù)據(jù)，其相應(yīng)地相互結(jié)合或者必要時(shí)考慮用于修正。
[0038]為了簡(jiǎn)化并且還為了圖示的清楚性，在此設(shè)置僅僅一個(gè)電子單元6。然而，備選地還可設(shè)置成多于一個(gè)電子單元6。
[0039]指出的是，測(cè)量管2、傳導(dǎo)裝置5和偏轉(zhuǎn)體4相應(yīng)基本上由金屬設(shè)計(jì)而成并且因此相互焊接或釬焊在一起。傳導(dǎo)裝置5與偏轉(zhuǎn)體一起相應(yīng)根據(jù)空心導(dǎo)體的形式形成兩個(gè)測(cè)量區(qū)段，其中，兩個(gè)測(cè)量區(qū)段在其共同的接合部位處通過(guò)偏轉(zhuǎn)體4來(lái)限制。偏轉(zhuǎn)體4不僅在通過(guò)傳導(dǎo)裝置5形成的空腔之內(nèi)而且在空腔之外伸延。在傳導(dǎo)裝置5的外部空間中，偏轉(zhuǎn)體4暴露在介質(zhì)的通過(guò)渦流引起的壓力波動(dòng)中。該壓力波動(dòng)不僅在傳導(dǎo)裝置5之外而且在傳導(dǎo)裝置5之內(nèi)引起偏轉(zhuǎn)體4的變形，在此，變形然后可通過(guò)電磁輻射更確切地說(shuō)通過(guò)評(píng)估電磁輻射的行進(jìn)時(shí)間特性和擴(kuò)散特性來(lái)探測(cè)。如果偏轉(zhuǎn)體4在傳導(dǎo)裝置5之內(nèi)由于壓力波動(dòng)而如此偏轉(zhuǎn)，即，一測(cè)量區(qū)段擴(kuò)大，另一測(cè)量區(qū)段自動(dòng)地減小相同的量，從而在此可以推挽(Gegentakt)的方式實(shí)現(xiàn)測(cè)量偏轉(zhuǎn)體4的運(yùn)動(dòng)。
[0040]固定在測(cè)量管2處的傳導(dǎo)裝置5在所示出的實(shí)施例中不僅用于引導(dǎo)電磁輻射，其更確切地說(shuō)還用于固定偏轉(zhuǎn)體4。同時(shí)還通過(guò)傳導(dǎo)裝置實(shí)現(xiàn)與電子單元6的在熱方面的分開(kāi)。
[0041]圖2的設(shè)計(jì)方案與圖1的設(shè)計(jì)方案的區(qū)別在于，傳導(dǎo)裝置5相應(yīng)與偏轉(zhuǎn)體4 一起形成諧振器。在此，諧振器相應(yīng)如此構(gòu)造，即，其特性(例如諧振頻率)與偏轉(zhuǎn)體4的位置或定向相關(guān)。這意味著，偏轉(zhuǎn)體4的運(yùn)動(dòng)例如表現(xiàn)出存在其他的諧振頻率。因此，在偏轉(zhuǎn)體4偏轉(zhuǎn)時(shí)，所實(shí)現(xiàn)的諧振器失調(diào)，其中，失調(diào)的可評(píng)估的頻率為實(shí)際關(guān)注的測(cè)量信號(hào)。使用諧振器(更確切地說(shuō)，在此兩個(gè)諧振器)引起:與根據(jù)圖1的空心軸導(dǎo)體變型方案相比，所使用的電磁輻射是窄帶的。然而在這兩種設(shè)計(jì)方案中，傳導(dǎo)裝置5安裝成基本上垂直于偏轉(zhuǎn)體4。
[0042]利用圖1和2的設(shè)計(jì)方案的測(cè)量基本上且在最寬泛的思想中在使用反射的情況下來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)電磁輻射經(jīng)由兩個(gè)傳導(dǎo)裝置5沿著偏轉(zhuǎn)體4來(lái)引導(dǎo)時(shí)，圖3的設(shè)計(jì)方案使用通過(guò)傳導(dǎo)裝置5的傳輸方式(在此示意性地通過(guò)箭頭指出)。在此，圖3的視圖沿著測(cè)量管2的縱軸線的方向。圖3為原理圖。傳導(dǎo)裝置5和偏轉(zhuǎn)體4必須在機(jī)械方面如此設(shè)計(jì)，S卩，在測(cè)量管2中通過(guò)渦流產(chǎn)生的壓力波動(dòng)引起偏轉(zhuǎn)體4和如有可能傳導(dǎo)裝置5的足夠的偏轉(zhuǎn)。在基于電磁輻射傳輸通過(guò)傳導(dǎo)裝置5的該設(shè)計(jì)方案中，偏轉(zhuǎn)體自身并未伸到通過(guò)傳導(dǎo)裝置5形成的測(cè)量空腔中。
[0043]在此利用材料8填充的并且由此不是如例如在圖1的設(shè)計(jì)方案中那樣是空心的傳導(dǎo)裝置5基本上U形地沿著膜片式的偏轉(zhuǎn)體4來(lái)引導(dǎo)并且相應(yīng)地對(duì)偏轉(zhuǎn)體4的運(yùn)動(dòng)做出反應(yīng)。
[0044]此外可看出，偏轉(zhuǎn)體4的翻轉(zhuǎn)相應(yīng)相反地影響通過(guò)兩個(gè)傳導(dǎo)裝置5的測(cè)量。此外，出現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其中，傳導(dǎo)裝置5互相支撐或者部分地相互支撐偏轉(zhuǎn)體4。在一備選的(在此未示出的)設(shè)計(jì)方案中設(shè)置了用于利用電磁輻射進(jìn)行測(cè)量的僅僅一個(gè)傳導(dǎo)裝置5。
[0045]在圖4的設(shè)計(jì)方案中，偏轉(zhuǎn)體4直接安裝在阻流體3處并且由此幾乎為阻流體3的延長(zhǎng)部。此外，同樣如在前述設(shè)計(jì)方案中那樣設(shè)置有兩個(gè)傳導(dǎo)裝置5，其在此同樣位于膜片狀的偏轉(zhuǎn)體4之上和之下。
[0046]相繼布置阻流體3和偏轉(zhuǎn)體4的缺點(diǎn)是，介質(zhì)的特定的流動(dòng)方向與此相關(guān)，因?yàn)槠D(zhuǎn)體4應(yīng)接對(duì)由阻流體3產(chǎn)生的渦流作出反應(yīng)。因此，流動(dòng)方向的變化導(dǎo)致不再可實(shí)現(xiàn)測(cè)量。
[0047]針對(duì)該問(wèn)題，圖5的設(shè)計(jì)方案設(shè)置成，在阻流體3之前和之后相應(yīng)設(shè)置有偏轉(zhuǎn)體4 (在此相應(yīng)帶有兩個(gè)傳導(dǎo)裝置5)。這允許與介質(zhì)的流動(dòng)方向無(wú)關(guān)地進(jìn)行測(cè)量或者使得能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)測(cè)量推出流動(dòng)方向。為此，阻流體3例如如此設(shè)計(jì)，即，其對(duì)于兩個(gè)流動(dòng)方向產(chǎn)生為了測(cè)量所需的渦流。在圖示中，介質(zhì)應(yīng)從左向右流動(dòng)，從而顯示出的渦流同樣位于阻流體3右側(cè)。
[0048]與確定流動(dòng)方向或用于雙向測(cè)量的原則上的可能性方法無(wú)關(guān)地，包括偏轉(zhuǎn)體4和傳導(dǎo)裝置5的相繼布置的測(cè)量組件還允許測(cè)量過(guò)程系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)或在介質(zhì)本身的流動(dòng)中的干擾。
[0049]圖6示出了另一布置方案，其允許通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)的相互關(guān)系獲得更多信息，在其中，兩個(gè)偏轉(zhuǎn)體4與其傳導(dǎo)裝置5在縱軸線9的方向上布置在阻流體3之后，并且在此這兩者測(cè)量或記錄所產(chǎn)生的渦流或壓力波動(dòng)。
[0050]圖7的設(shè)計(jì)方案用于另一變型方案，在其中，電子單元6的電磁輻射通過(guò)在測(cè)量管2的壁部中的窗部10來(lái)耦合或退耦。這種窗部10例如在借助于雷達(dá)原理的填充狀態(tài)測(cè)量的領(lǐng)域中是已知的。備選地，然而在此未示出，窗部可與例如在上述的設(shè)計(jì)方案中的傳導(dǎo)裝置相組合。
[0051]圖8和9的圖示顯示了將測(cè)量移位至測(cè)量管2之外。
[0052]圖8顯示了在測(cè)量管2的縱軸線的方向上的視圖。通過(guò)尤其用于壓力傳遞的兩個(gè)通道使測(cè)量室11與測(cè)量管2相連接，偏轉(zhuǎn)體4位于測(cè)量室11中。在測(cè)量管2中，通過(guò)阻流體3在介質(zhì)中產(chǎn)生渦流和壓力波動(dòng)，其在所顯示的設(shè)計(jì)方案中在測(cè)量室11中進(jìn)行測(cè)得。在此，阻流體3和測(cè)量室11可沿著測(cè)量管2的縱軸線位于不同的軸向高度上。
[0053]在測(cè)量室11中同樣使偏轉(zhuǎn)體4運(yùn)動(dòng)，這可通過(guò)由傳導(dǎo)裝置5引導(dǎo)的電磁輻射測(cè)得。在此，在傳導(dǎo)裝置5中可存在與過(guò)程壓力不同的壓力。
[0054]圖9顯示了一備選方案，在其中測(cè)量室11本身是封閉的并且完全處于過(guò)程壓力下。在該設(shè)計(jì)方案中，例如通過(guò)(在此未示出的)窗部實(shí)現(xiàn)電磁信號(hào)的耦合和退耦，窗部例如位于與在此示出的截面不同的軸向高度上。
[0055]在該設(shè)計(jì)方案中，偏轉(zhuǎn)體4附加地還具有溫度傳感器12，其允許確定介質(zhì)溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其帶有:可由介質(zhì)流經(jīng)的測(cè)量管⑵；用于在介質(zhì)中產(chǎn)生渦流的至少一個(gè)阻流體(3);和至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)體(4)，其至少可由于通過(guò)伴隨在介質(zhì)中的渦流產(chǎn)生的壓力波動(dòng)而偏轉(zhuǎn)，其特征在于，設(shè)置有至少一個(gè)電子單元(6)，其為所述偏轉(zhuǎn)體(4)加載電磁輻射，并且由所述偏轉(zhuǎn)體(4)接收電磁輻射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，所述電磁輻射為在微波范圍中的輻射。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，設(shè)置有至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)，其將電磁輻射引向所述偏轉(zhuǎn)體(4)和/或?qū)㈦姶泡椛鋸乃銎D(zhuǎn)體(4)中引開(kāi)，并且所述電子單元(6)為所述至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)加載電磁輻射和/或從所述至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)量取電磁輻射。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)通到所述偏轉(zhuǎn)體(4)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)部分地以機(jī)械接觸的方式沿著所述偏轉(zhuǎn)體(4)來(lái)引導(dǎo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，所述至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)和所述偏轉(zhuǎn)體(4)形成諧振器。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)體(4)固定在所述阻流體(3)處或者為所述阻流體(3)的一部分，并且所述至少一個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)至少部分地固定在所述阻流體(3)處。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，設(shè)置有至少兩個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)，并且所述至少兩個(gè)傳導(dǎo)裝置(5)相對(duì)于所述偏轉(zhuǎn)體(4)彼此相對(duì)而置地來(lái)布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，設(shè)置有對(duì)于電磁輻射可至少部分地穿透的至少一個(gè)窗部(10)，并且所述電子單元(6)至少通過(guò)所述至少一個(gè)窗部(10)為所述偏轉(zhuǎn)體(4)加載電磁輻射和/或至少通過(guò)所述至少一個(gè)窗部(10)由所述偏轉(zhuǎn)體(4)接收電磁福射。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，所述偏轉(zhuǎn)體(4)布置在以傳遞壓力的方式與所述測(cè)量管(2)相連接的測(cè)量室(11)中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的渦流式流量測(cè)量?jī)x(I)，其特征在于，至少兩個(gè)偏轉(zhuǎn)體(4)沿著所述測(cè)量管(2)的縱軸線(9)布置在所述阻流體(3)之后，或者至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)體(4)沿著所述測(cè)量管(2)的縱軸線(9)布置在所述阻流體(3)之前，并且至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)體(4)沿著所述縱軸線(9)布置在所述阻流體(3)之后。
【文檔編號(hào)】G01F1/32GK104520680SQ201380043193
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月13日
【發(fā)明者】比爾吉克 A., 戴爾曼 M., 格丁 M., 穆施 T., 諾伊布格爾 S. 申請(qǐng)人:克洛納測(cè)量技術(shù)有限公司