提供一种用于磁流量计的流管组件。所述流管组件包括流管，所述流管被构造为容纳从其中流过的过程流体流。磁芯被相对于所述流管而被安装并且包括多层可透磁材料。每一层是大致平坦的并且与多层中的其他层是电绝缘的。线圈被设置成产生磁场，该磁场具有大致垂直于每一层的平面的磁力线。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】 相关申请的交叉引用 本专利技术基于2014年3月18日提交的序列号为No. 61/955, 117的美国临时专利申 请并且要求该申请的优先权，该申请的内容通过引用全部纳入此文。
技术介绍
磁流量计（或者电磁流量计）通过应用法拉第定律（即电磁效应）测量流量。磁 流量计通过使得激励电流流过励磁绕组而激励一个或多个线圈，该励磁绕组产生穿过被电 隔离的且导电的过程流的磁场。通过使得过程流体流过磁场而产生电动势（EMF)，通过接触 流动的过程流体的一个或多个导电电极可以很容易地测量在流体两端和相对于余下的过 程流体的被感应的电压（电势）。可选地，一些磁流量计采用电极和过程流体之间的电容耦 合，从而在不直接电连接到过程的情况下可以测量该电势。体积流量与流速和流管的横截 面积成比例。因为流速与电极电位电势（EV)直接成比例，所以电极电位电势（EV)与感应 的磁场强度（B)直接成比例，并且感应的磁场强度被认为与施加的磁场（H)成比例，该施加 的磁场⑶直接与激励电流的幅度有关。在被测量的电极电位电势（EV)和感应的体积流 量之间提供直接的相关性。 磁流量计在多个导电和半导电的流体流动测量环境中是有用的。尤其是，基于水 的流体、离子溶剂和其他的导电流体的流量都能够使用磁流量计被测量。因此，磁流量计可 以在水处理设备、饮料和保健食品生产、化学过程、高纯度药品制造以及危险和腐蚀性过程 设备中被发现。磁流量计经常被应用在烃燃料工业中，该烃燃料工业有时采用使用磨蚀和 腐蚀性的泥浆的水力压裂技术。
技术实现思路
提供一种用于磁流量计的流管组件。所述流管组件包括流管，所述流管被构造为 容纳从其中流过的过程流体流。磁芯被相对于所述流管而被安装并且包括多层可透磁材 料。每一层是大致平坦的并且与多层中的其他层是电绝缘的。线圈被设置成产生磁场，该 磁场具有大致垂直于每一层的平面的磁力线。【附图说明】 图1是示出包括磁流量计的过程控制系统的示意图。 图2是尤其适用于本专利技术的实施例的磁流量计的方框图。 图3是根据本专利技术的磁流量计流管组件的立体图。 图4A和4B分别是根据本专利技术的实施例的磁流量计的磁芯的俯视图和侧视图。【具体实施方式】 图1示出了用于磁流量计102的典型环境100。磁流量计102被联接到过程管道， 该过程管道以线104示意性示出并且也联接到控制阀112。磁流量计102被构造为提供与 流过过程中的管道104的过程流体流相关的流量输出。此种过程流体的示例包括化工厂、 造纸厂、制药厂和其他流体处理厂中的泥浆和液体。 磁流量计102包括被连接到流管108的电子壳体120。磁流量计102的输出被构 造为用于经由过程通讯链接（communicationconnection) 106而被长距离地传输到控制器 或指示器。在典型的过程工厂中，通讯链接106可以是数字通信协议，也可以是模拟通信信 号。经由无线通信、脉冲宽度或频率输出、或者离散输入/离散输出（DI/D0)可以获得相同 的或者附加的过程信息。系统控制器110可以向操作人员显示流量信息以及提供过程通讯 线106上的控制信号，从而使用诸如阀112的控制阀控制过程。 图2是尤其适用于本专利技术的实施例的磁流量计的方框图。磁流量计102测量流过 流管组件108的导电过程流体的流量。线圈122被构造为响应于线圈驱动器130施加的激 励电流而将外部磁场施加在流体流中。电动势（EMF)传感器（电极）124电连接到流体流 并且向放大器132提供EMF信号输出134,该EMF信号输出134与由于所施加的磁场、流体 速度和噪音而在流体流中产生的EMF相关。模/数转换器142向微处理器系统148提供数 字化的EMF信号。信号处理器150在流量计电子器件140的微处理器系统148中被执行， 其中该流量计电子器件140连接到EMF输出134以提供与流体速度相关的输出152。 微处理器系统148根据在如下的法拉第定理应用中所描述的EMF输出134和流动 速度之间的关系来计算流过流管108的流体流动速度： E F =- kBD 其中，E可以是与EMF输出134相关的信号输出152,V是流体的速度，D是流管 108的直径，B是流体中的感应磁场的强度，并且k是比例常数。法拉第定律的该应用的细 微差别是激励电流I被认为与感应磁场的B直接成比例，线圈驱动器130提供激励电流和 对速度测量的精度而言很重要的感应磁场或激励电流的测量。该激励电流的测量通过线路 131提供。微处理器系统148根据已知的技术使用速度和测得的磁场或线圈电流以计算过 程流体的流量。数/模转换器158被连接到微处理器系统148并且产生用于连接到通信总 线106的模拟变送器输出160。数字通信电路162产生数字变送器输出164。模拟输出160 和/或数字输出164按需要可以被连接到过程控制器或监视器。 虽然本专利技术的实施例适用于所有的磁流量计，但是它们尤其与具有较小直径的流 管的磁流量计相关。对于这些较小管线尺寸的流管，包含传统的磁芯或者当实现励磁绕组 结构时使用空气芯结构可以导致磁流量计的线圈驱动器电路由于由很多圈的励磁线圈而 形成的高Q(品质因数）的电感而振荡。包括使用脱氧钢或者较便宜的芯部材料的方法可 以用于最小化Q，但是经常导致供应激励电流的施加的磁场（H)和感应的磁场（B)之间的不 可接受的相位滞后，从而导致了系统中的错误。 创建磁有效的、低磁阻和高增益的磁路将代表对于磁性的流量测量的现有技术的 改进，其中该磁路在维持足够的磁场保真度的同时体现出向线圈驱动器电子器件施加的易 于驱动的负载。 根据下文将提及的各种实施例，磁流量计流管的正交的芯部设计使得能够精确地 且直接地控制品质因数（Q)、感应系数（L)和作为线圈驱动器的负载的阻抗（R)，同时提供 构建精确和可重复的流量计系统所需要的必要频率响应和快速调整时间。经由芯部构造控 制电感负载的Q允许设计者降低励磁绕组的阻抗并且还向系统提供适当的阻尼因数，从而 使得激励电流更加容易稳定。这允许励磁线圈的阻抗成分被降低，从而降低了在绕组中所 消耗的阻抗耗能。下文所提供的实施例潜在地可以使用比传统的流管构造少的铜，由此增 强了磁效应。 由于电磁感应的法拉第定律隐含的限制，当导体、L、（流管的内径D)小时，需要高 的磁场强度，从而提供必需的产生的电压E，从而需要大的安培线匝以被用于产生所施加的 磁场H。从效率角度出发，使用大量的磁线线匝，从而使得安培线匝的电流部分保持恒定。 这借助于如下的关系式使得感应系数高：L=N2s，其中N是绕组数量。如此，使得具有可接 收的低L和Q值的小管线尺寸的磁路具有低滞后效应的足够的磁性能是尤其困难的。 随后，使用叠层而形成磁芯部，该叠层是大致平面的并且被取向成使得叠层的平 面与在流管中所感应的磁通大致正交。在与感应的磁通正交的多层叠层中使用磁兼容材料 直接降低了感应系数和所述感应系数的品质因数。这允许磁路在线圈驱动器的输出阶段的 超频率上更多地被认为是阻抗负载。除了每一层之间的电绝缘涂层的类型和厚度之外，还 具体化芯部中的叠层的厚度、类型和数量，这允许精确地控制电路的阻抗、可允许的磁滞以 及磁路的可交换性。 图3是根据本专利技术的实施例的磁流量计流管组件的示意性立本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于磁流量计的流管组件，该流管组件包括：流管，所述流管被构造为接收从其中流过的过程流体流；相对于所述流管安装的第一磁芯，所述第一磁芯包括多层可透磁材料，其中每一层是大致平坦的并且与多层中的其他层是电绝缘的；以及第一线圈，所述第一线圈被设置成产生磁场，该磁场具有大致垂直于每一层的平面的磁力线。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：布鲁斯·D·罗夫纳，塞缪尔·E·梅辛杰，杰瑞德·J·德雷尔，约翰·C·贝尔，
申请(专利权)人：罗斯蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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