Электромагнитное устройство, а также датчик вибрационного типа с таким электромагнитным устройством
Электромагнитное устройство включает в себя создающий магнитное поле, в частности, имеющий форму стержня постоянный магнит (51а), жестко соединенный с постоянным магнитом держатель (51с) с обращенной к постоянному магниту удерживающей головкой (51с') для зажима постоянного магнита и с зафиксированным на удерживающей головке удерживающим болтом (51с"), а также стакан (51b) для магнита с днищем (51b') стакана и с отходящей от днища стакана стенкой (51b") стакана. Удерживающая головка держателя, по меньшей мере, частично помещается в предусмотренный в днище стакана вывод (51#), так что наружная контактная поверхность удерживающей головки (С) и внутренняя контактная поверхность вывода (В) соприкасаются друг с другом с образованием силового замыкания между стаканом для магнита и держателем. Электромагнитное устройство предусмотрено, в частности, для использования в качестве преобразователя колебаний и/или для использования в датчике вибрационного типа. Технический результат -возможность использования при экстремальных рабочих температурах, расширение предела усталости и упрощение монтажа. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к подходящему, в частности, для преобразователя колебаний и/или для датчика вибрационного типа электромагнитному устройству с создающим магнитное поле постоянным магнитом, с жестко соединенным с постоянным магнитом держателем, а также со стаканом для магнита. Кроме того, изобретение относится к оснащенному, по меньшей мере, одним таким электромагнитным устройством датчику вибрационного типа для протекающей в трубопроводе среды.
В промышленной измерительной технике, в частности, в связи с регулировкой и контролем автоматизированных технологических процессов, для определения характеристических измеряемых параметров протекающих в технологическом трубопроводе текучих сред, к примеру, жидкостей и/или газов, зачастую используются измерительные системы, которые посредством датчика вибрационного типа и присоединенных к нему, помещенных в отдельный корпус, задающего электронного блока и электронного блока обработки результатов, индуцируют в текучих средах силы реакции, в частности, кориолисовы силы, и на их основании вырабатывают, соответственно, выражающий собой, по меньшей мере, один измеряемый параметр, к примеру, весовой расход, плотность, вязкость или другой параметр процесса, измерительный сигнал. Такого рода - образованные зачастую посредством встроенного измерительного прибора компактной конструкции со встроенным датчиком, как то датчиком кориолисова весового расхода - измерительные системы известны уже давно и зарекомендовали себя в промышленном применении. Примеры таких измерительных систем с датчиком вибрационного типа или же отдельные компоненты этих систем, описаны, к примеру, в WO-A 88/02475, WO-A, 88/03642, WO-A 9940394, WO-A 08/059015, WO-A 08/013545, WO-A 07/043996, WO-A 0102816, WO-A 00/12971, WO-A 0014485, US-B 7392709, US-B 7360451, US-B 7340964, US-B 7299699, US-B 7213469, US-B 7080564, US-B 7077014, US-B 7073396, US-B 7040179, US-B 7017424, US-B 6920798, US-B 6883387, US-B 6860158, US-B 6840109, US-B 6758102, US-B 6691583, US-B 6666098, US-B 6651513, US-B 6557422, US-B 6519828, US-B 6397685, US-B 6378364, US-B 6330832, US-B 6223605, US-B 6168069, US-A 7337676, US-A 6092429, US-A 6047457, US-A 5979246, US-A 5945609, US-A 5796012, US-A 5796011, US-A 5796010, US-A 5731527, US-A 5691485, US-A 5610342, US-A 5602345, US-A 5531126, US-A 5476013, US-A 5398554, US-A 5301557, US-A 5291792, US-A 5287754, US-A 4823614, US-A 4777833, US-A 4738144, US-A 20080250871, US-A 20080223150 или в US-A 20080223149, US-A 2008/0141789, US-A 2008/0047361, US-A 2007/0186685, US-A 2007/0151371, US-A 2007/0151370, US-A 2007/0119265, US-A 2007/0119264, US-A 2006/0201260, US- 6311136, JP-A 9-015015, JP-A 8-136311, EP-A 317 340 или в неопубликованной немецкой патентной заявке 102007062397.8. Каждый из представленных там датчиков включает в себя, по меньшей мере, одну, в основном, прямую или, по меньшей мере, одну изогнутую измерительную трубу для проведения измеряемой, в случае необходимости, также предельно холодной или предельно горячей среды. Далее, каждый представленный в US-A 5291792, US-A 5945609, US-B 7077014, US-A 2007/0119264, WO-A 0102816 или же в WO-А 9940394 датчик имеет, в частности, непосредственно закрепленный на впускном участке трубы или на выпуском участке трубы, закрывающий измерительную трубу с присоединенным к ней противоколебательным контуром, а также предусмотренное устройство возбуждения и сенсорное устройство, дополнительный корпус преобразователя, в то время как, к примеру, у представленного в US-A 4823614 датчика корпус преобразователя образован как бы посредством самого противоколебательного контура, или, иными словами, корпус преобразователя и противоколебательный контур представляют собой один и тот же конструктивный узел.
В процессе работы измерительной системы, по меньшей мере, одна измерительная труба с целью генерирования оказывающих воздействие на протекающую среду колебательных форм в процессе работы принуждается к вибрациям. Для возбуждения колебаний, по меньшей мере, одной измерительной трубы датчики вибрационного типа имеют далее управляемое в процессе работы генерированным посредством упомянутого ранее задающего электронного блока и соответствующим образом стандартизованным электрическим задающим сигналом, к примеру, отрегулированным током и/или отрегулированным напряжением, устройство возбуждения. Оно принуждает измерительную трубу посредством, по меньшей мере, одного, электромеханического, в частности, электродинамического возбудителя колебаний, через который в процессе работы проходит ток возбуждения, к изгибным колебаниям в полезном режиме. Такого рода датчики включает в себя далее сенсорное устройство, в частности, с электродинамическими датчиками колебаний, по меньшей мере, для выборочной регистрации колебаний со стороны впуска и со стороны выпуска, по меньшей мере, одной измерительной трубы, в частности, в кориолисовом режиме, а также для генерирования электрических сигналов датчика, на которые оказали воздействие регистрируемые параметры процесса, к примеру, весовой расход или плотность. Наряду с предусмотренными для регистрации вибраций измерительной трубы датчиками колебаний, как предложено, в частности, и в ЕР-А 831306, US-A 5736653, US-A 5381697 или WO-A 01/02816, датчик может иметь и другие, служащие, в частности, для регистрации первичных измеряемых параметров, к примеру, температуры, ускорения, растяжения, напряжения и т.д., непременно по центру измерительной трубы, противоколебательные контуры, а также образующую установленные на нем, соответственно, блок возбуждения и сенсорное устройство внутреннюю часть или же расположенные также вблизи нее датчики.
В качестве возбуждаемой формы колебаний - так называемого полезного режима колебаний - у датчиков с изогнутой, к примеру, U-, V- или Ω-образно сформированной измерительной трубой обычно выбирается та форма собственных колебаний, при которой измерительная труба, по меньшей мере, частично, при самой низкой естественной резонансной частоте колеблется вокруг воображаемой продольной оси датчика по типу закрепленной на конце консоли, вследствие чего в протекающей среде индуцируются зависимые от весового расхода кориолисовы силы. Это снова приводит к тому, что на возбужденные колебания в полезном режиме, в случае изогнутой измерительной трубы, то есть, на маятниковые консольные колебания, напластовываются, к тому же, изгибные колебания той же частоты в соответствии, по меньшей мере, с одной, также естественной второй формой колебаний, в так называемом кориолисовом режиме. У датчиков с изогнутой измерительной трубой такие, обусловленные кориолисовыми силами, консольные колебания в кориолисовом режиме соответствуют обычно той форме колебаний, при которой измерительная труба осуществляет и крутильные колебания вокруг ориентированной перпендикулярно продольной оси, воображаемой вертикальной оси. У датчиков с прямой измерительной трубой, напротив, с целью генерирования зависимых от весового расхода кориолисовых сил зачастую выбирается такой полезный режим, при котором измерительная труба, по меньшей мере, частично осуществляет изгибные колебания, в основном, в одной единственной, воображаемой плоскости колебаний, так что колебания в кориолисовом режиме осуществлены соответственно в виде копланарных колебаниям в полезном режиме изгибных колебаний той же частоты. В силу напластования полезного режима и кориолисова режима, зарегистрированные посредством сенсорного устройства со стороны впуска и со стороны выпуска, колебания вибрирующей измерительной трубы имеют также зависимую от весового расхода, поддающуюся измерению разность фаз. Обычно измерительные трубы такого типа, встроенных, к примеру, в приборы для измерения кориолисова весового расхода, датчиков в процессе работы возбуждаются к колебаниям на временной естественной резонансной частоте выбранной для полезного режима формы колебаний, в частности, при отрегулированной на постоянное значение амплитуде колебаний. Так как данная резонансная частота, в частности, зависит также от плотности среды в данный момент времени, посредством имеющихся на сегодняшний день приборов для измерения кориолисова весового расхода, наряду с весовым расходом, дополнительно может быть измерена и плотность протекающих сред. Далее возможно, как представлено, к примеру, в US-B 6651513 или US-B 7080564, посредством датчиков вибрационного типа непосредственно измерять вязкость протекающей среды, к примеру, основываясь на необходимой для возбуждения колебаний мощности возбуждения. В датчиках с двумя измерительными трубами, эти трубы, в большинстве случаев, через проходящий между измерительными трубами и расположенным со стороны впуска соединительным фланцем распределитель со стороны впуска, а также через проходящий между измерительными трубами и соединительным фланцем со стороны выпуска распределитель со стороны выпуска, подсоединяются к технологическому трубопроводу.
У датчиков с одной-единственной измерительной трубой эта труба чаще всего через входящий со стороны впуска, в основном, прямой соединительный участок трубы, а также через входящий со стороны выпуска, в основном, прямой соединительный участок трубы сообщается с технологическим трубопроводом. Каждый из представленных датчиков с одной единственной измерительной трубой включает в себя далее, соответственно, по меньшей мере, один цельный или составной, к примеру, имеющий форму трубы, короба или пластины, противоколебательный контур, который с образованием первой зоны соединения присоединен к измерительной трубе со стороны впуска и с образованием второй зоны соединения присоединен к измерительной трубе со стороны выпуска и который в процессе работы находится, в основном, в неподвижном состоянии или колеблется в противоположном режиме относительно измерительной трубы, то есть с той же частотой и в противофазе. Образованная посредством измерительной трубы и противоколебательного контура внутренняя часть датчика зачастую сама по себе, посредством двух соединительных участков трубы, через которые измерительная труба в процессе работы сообщается с технологическим трубопроводом, удерживается в образующем защитную оболочку корпусе датчика, в частности, таким образом, что обеспечивается осуществление колебаний внутренней части относительно измерительной трубы. У представленных, к примеру, в US-A 5291792, US-A 5796010, US-A 5945609, US-B 7077014, US-A 2007/0119264, WO-A 0102816 или же в WO-А 9940394 датчиков с одной-единственной, в основном, прямой измерительной трубой эта измерительная труба и противоколебательный контур, что является обычным для традиционных датчиков, ориентированы относительно друг друга, в основном, коаксиально. У широко используемых датчиков вышеуказанного типа и противоколебательный контур выполнен зачастую, в основном, в форме трубы и, в основном, в виде прямого полого цилиндра, который располагается в датчике таким образом, что измерительная труба, по меньшей мере, частично закрыта противоколебательным контуром. В качестве материалов для таких противоколебательных контуров, в частности, наряду с титаном, танталом или цирконием, используемыми для измерительной трубы, зачастую применяются предпочтительно более экономичные марки стали, такие как конструкционная сталь или автоматная сталь.
Устройство возбуждения датчиков рассматриваемого типа обычно имеет, по меньшей мере, одно, зачастую избирательно воздействующее, по меньшей мере, на одну измерительную трубу и на имеющийся, в случае необходимости, противоколебательный контур или на имеющуюся, в случае необходимости, другую измерительную трубу, служащее в качестве возбудителя колебаний, зачастую электродинамическое электромагнитное устройство, в то время как сенсорное устройство включает в себя служащее в качестве датчика колебаний со стороны впуска, по меньшей мере, также электродинамические электромагнитное устройство со стороны впуска, а также, по меньшей мере, одно, в основном, конструктивно аналогичное ему, служащее в качестве датчика колебаний со стороны выпуска электромагнитное устройство со стороны выпуска. По меньшей мере, служащие в качестве датчиков колебаний электромагнитные устройства обычно являются, в основном, конструктивно идентичными. Такие, служащие в качестве преобразователей колебаний, широко используемые датчики вибрационного типа образованы посредством - у датчиков с одной измерительной трубой и с одним присоединенным в ней противоколебательным контуром, закрепленной, как правило, на последнем - катушки электромагнита, а также взаимодействующего, по меньшей мере, с одной катушкой электромагнита, в частности, погружаемого в нее, служащего в качестве сердечника, скорее всего, продолговатого, в частности, выполненного в форме стержня, постоянного магнита, который соответствующим образом закреплен на движущейся измерительной трубе. Преимущество состоит, к примеру, в том, что посредством электромагнитных устройств могут быть периодически зарегистрированы или генерированы колебательные движения между вибрирующей измерительной трубой и ее контрагентом, то есть, имеющимся, в случае необходимости, противоколебательным контуром или же имеющейся, в случае необходимости, другой измерительной трубой. Постоянный магнит и служащая в качестве катушки возбуждения или сенсорной катушки катушка электромагнита при этом ориентированы обычно таким образом, что располагаются, в основном, коаксиально друг другу. К тому же, у традиционных датчиков служащее в качестве возбудителя колебаний электромагнитное устройство обычно осуществлено и помещено в датчик таким образом, что воздействует на измерительную трубу, в основном, по центру. При этом служащие в качестве возбудителей колебаний электромагнитные устройства, как, к примеру, и у предложенных в US-A 5796010, US-B 6840109, US-B 7077014 или US-B 7017424 датчиков, зачастую, по меньшей мере, выборочно вдоль воображаемой центральной периферийной линии измерительной трубы с внешней стороны закреплены на ней. В качестве альтернативы возбудителям колебаний, образованным посредством воздействующего на измерительную трубу по центру и напрямую, магнитного устройства, как предложено, в частности, в US-B 6557422, US-A 6092429 или US-A 4823614, могут быть использованы также возбудители колебаний, образованные, к примеру, также посредством двух, закрепленных на измерительной трубе не в центре, а со стороны впуска и, соответственно, со стороны выпуска, электромагнитных устройств, или, как предложено, к примеру, в US-B 6223605 или US-A 5531126, возбудители колебаний, образованные, к примеру, также посредством воздействующего между имеющимся, в случае необходимости, противоколебательным контуром и корпусом датчика, электромагнитного устройства.
У датчиков рассматриваемого типа, как упомянуто, в частности, и в US-A 6047457 или US-B 6920798, является, к тому же обычной практикой удерживать катушку электромагнита и взаимодействующий с ней постоянный магнит служащего в качестве преобразователя колебаний - будь то возбудитель колебаний или датчик колебаний - электромагнитного устройства на уставленных на измерительной трубе, имеющих форму колец или дисков, в частности, металлических крепежных элементах, которые соответствующим образом, в основном, вдоль одной из воображаемой периферийных линий, прочно обхватывают измерительную трубу. Соответствующий крепежный элемент, как предложено, в частности, в US-A 6047457, US-B 7299699, US-A 2006/0201260, US-A 5610342 или US-B 6519828, посредством запрессовки снаружи, посредством гидравлического прессования или вальцевания изнутри измерительной трубы или посредством горячей напрессовки, может быть закреплен на измерительной трубе, в частности, таким образом, что долговременно подвергается упругой или смешанной упруго-эластичной деформации и, вследствие этого, постоянно радиально зажат относительно измерительной трубы.
У широко используемых датчиков вибрационного типа служащие в качестве датчиков колебаний электромагнитные устройства, как уже пояснено ранее, выполнены зачастую, в основном, конструктивно идентичными, по меньшей мере, служащему в качестве возбудителя колебаний электромагнитному устройству, поскольку работают по тому же принципу. Соответственно этому, и электромагнитные устройства такого сенсорного устройства зачастую образованы, соответственно, посредством, по меньшей мере, одного - обычно закрепленного на имеющемся, в случае необходимости, противоколебательном контуре - по меньшей мере, периодически пронизываемого переменным магнитным полем и, таким образом, по меньшей мере, периодически нагружаемого индуцированным измеряемым напряжением, а также закрепленного на измерительной трубе, взаимодействующего, по меньшей мере, с одной катушкой электромагнита, имеющего форму стержня, постоянного магнита, который создает магнитное поле. Каждая из упомянутых выше катушек, к тому же, посредством, по меньшей мере, одной пары электрических соединительных проводов соединена с упомянутыми ранее рабочим электронным блоком и электронным блоком обработки результатов встроенного измерительного прибора, которые чаще всего проведены по максимально короткому пути от катушек через противоколебательный контур к корпусу преобразователя.
У электромагнитных устройств вышеуказанного типа постоянный магнит, к примеру, с целью гомогенизации проходящего через катушку и постоянный магнит магнитного поля, а также во избежание негативных полей рассеяния, обычно помещается внутри, по меньшей мере, частично состоящего из магнитопроводящего материала стакана для магнита и там же удерживается на днище стакана, от которого отходит, в основном, имеющая форму трубы или выполненная цилиндрической, стенка стакана для магнита. Обычно постоянный магнит расположен, в основном, в центре днища стакана и в большинстве случаев закреплен на нем таким образом, что постоянный магнит и стенка стакана ориентированы, в основном, коаксиально друг другу.
Для закрепления постоянного магнита и стакана для магнита у электромагнитных устройств обсуждаемого типа, как, к примеру, продемонстрировано и в WO-A 88/02475, может служить стяжной болт, который проведен через предусмотренное в постоянном магните отверстие и соответствующее ему отверстие в днище стакана и затянут соответствующей стяжной гайкой. Разумеется, такой стяжной болт, в частности, его образующая свободный конец постоянного магнита соответствующая головка, может нежелательным образом искажать имеющееся в электромагнитном устройстве магнитное поле и, в этом отношении, создавать помехи.
Во избежание возникновения в магнитном поле такого рода помех в электромагнитных устройствах широко используемых датчиков вибрационного типа постоянный магнит и днище стакана, как продемонстрировано, к примеру, и в WO-A 07/043996 или в WO-А 00/12971, соединяются друг с другом зачастую посредством сплошного соединения, к примеру, посредством высокотемпературной пайки или сварки, в случае необходимости, также с применением напрессованной на постоянный магнит и являющейся переходным элементом между ним и припоем, втулкой. Кроме того, обычной практикой является наклеивание постоянного магнита на днище стакана. Разумеется, что электромагнитные устройства обсуждаемого типа, как упомянуто, к примеру, и в WO-A 00/12971 или в US-B 6883387, могут подвергаться существенным нагрузкам, к примеру, вследствие очень высокой (>200°С) или же очень низкой (<-50°С) рабочей температуры, и/или вследствие больших сил ускорения (>10G), так что образованные между постоянным магнитом и днищем стакана сплошные соединения в форме клеевых соединений или паяных соединений должны удовлетворять очень высоким требованиям по качеству, в частности, в отношении усталостной прочности при рабочих нагрузках.
Недостаток такого рода сплошных соединений между постоянным магнитом и днищем стакана можно, разумеется, усмотреть в том, что в частности, из-за конструктивного расположения постоянного магнита внутри стакана для магнита, а также очень небольших габаритов постоянного магнита и стакана для магнита, нанесение образующих, в конечном итоге, сплошное соединение материалов, к примеру, припоя или клея, с одной стороны, а с другой стороны, высокоточная ориентация постоянного магнита внутри стакана для магнита сопряжены со значительными трудностями и, вследствие этого, могут являться дорогостоящими операциями. К тому же, за счет существенных отличий материалов постоянного магнита или днища стакана, в частности, в отношении пригодности для обработки и необходимой усталостной прочности в широком диапазоне термических и/или механических нагрузок, фактически хорошо подходящие припои или клеи не могут быть использованы или представляются слишком дорогостоящими.
Поэтому задача изобретения состоит в создании такого подходящего для датчика вибрационного типа электромагнитного устройства вышеуказанного типа, с помощью которого, во-первых, упрощается монтаж, а во-вторых, предел усталости таких магнитных устройств или область рабочих температур могут быть далее расширены.
Для решения указанной задачи предлагается электромагнитное устройство, в частности, для преобразователя колебаний и/или для датчика вибрационного типа, которое включает в себя:
- создающий магнитное поле, в частности, имеющий форму стержня, постоянный магнит,
- жестко соединенный с постоянным магнитом, в частности, посредством силового, и/или геометрического, и/или сплошного соединения, в частности, выполненный в виде цангового зажима, держатель
- с обращенной к постоянному магниту, в частности, по меньшей мере, частично выполненной в виде наружного конуса удерживающей головкой для зажима постоянного магнита, и
- с закрепленным на удерживающей головке, в частности, имеющим наружную резьбу и/или имеющим на примыкающем к удерживающей головке участке продольные шлицы удерживающим болтом, а также
- стакан для магнита
- с днищем стакана и
- с отходящей от днища стакана, в частности, выполненной, в основном, цилиндрической и/или в форме трубы, стенкой стакана,
- причем удерживающая головка держателя, по меньшей мере, частично помещена в предусмотренный в днище стакана, в частности, по меньшей мере, частично выполненный в виде внутреннего конуса, вывод, и
- причем наружная контактная поверхность удерживающей головки и внутренняя контактная поверхность вывода соприкасаются друг с другом с образованием силового замыкания между стаканом для магнита и держателем, в частности, с расширением вывода и/или упругой деформацией днища стакана.
Кроме того, изобретение относится к датчику вибрационного типа для протекающей в трубопроводе среды, и этот датчик включает в себя, по меньшей мере, одну, по меньшей мере, периодически вибрирующую измерительную трубу для проведения измеряемой среды, а также, по меньшей мере, один, служащий, в частности, в качестве электродинамического возбудителя колебаний или в качестве электродинамического датчика колебаний, удерживаемый, по меньшей мере, на одной измерительной трубе, преобразователь колебаний для вибраций, по меньшей мере, одной измерительной трубы, причем, по меньшей мере, один преобразователь колебаний образован посредством вышеуказанного электромагнитного устройства.
В соответствии с первым вариантом осуществления электромагнитного устройства согласно изобретению предусмотрено, что удерживающий болт держателя имеет наружную резьбу и что удерживающая головка держателя посредством навинченной на удерживающий болт стяжной гайки удерживается с прижимом на днище стакана. В соответствии с усовершенствованием данного варианта осуществления изобретения предусмотрено далее, что между стяжной гайкой и днищем стакана помещен выполненный, в частности, в виде пружинного кольца или в виде пружинной шайбы пружинный элемент.
В соответствии со вторым вариантом осуществления электромагнитного устройства согласно изобретению предусмотрено, что удерживающая головка образована посредством, по меньшей мере, двух или нескольких, выполненных, соответственно, в виде зажимных губок, частей головки. Согласно усовершенствованию данного варианта осуществления изобретения предусмотрено далее, что постоянный магнит одним из своих концов помещен между, по меньшей мере, двумя частями головки и, что, по меньшей мере, две части головки с образованием, в частности, при взаимодействии стяжной гайки и вывода, а также, по меньшей мере, двух частей головки, вынужденного силового замыкания между постоянным магнитом и удерживающей головкой, соответственно, удерживаются с прижимом к постоянному магниту.
В соответствии с третьим вариантом осуществления электромагнитного устройства согласно изобретению предусмотрено, что силовое замыкание между стаканом для магнита и держателем осуществляется посредством горячей напрессовки стакана для магнита на держатель, в частности, на удерживающую головку.
В соответствии с четвертым вариантом осуществления электромагнитного устройства согласно изобретению предусмотрено, что постоянный магнит и удерживающая головка фиксируются относительно друг друга при помощи образованного, в частности, посредством выполненного с возможностью повторного разъема силового замыкания, и/или посредством геометрического замыкания, и/или посредством выполненного, в частности, в виде паяного или клеевого, сплошного соединения.
В соответствии с пятым вариантом осуществления электромагнитного устройства согласно изобретению предусмотрено, что стенка стакана для магнита имеет, по меньшей мере, один проходящий, в частности, до дальней относительно днища стакана кромки стенки стакана, шлиц.
В соответствии с шестым вариантом осуществления электромагнитного устройства согласно изобретению предусмотрено, что постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из редкоземельного элемента, в частности, из NdFeB, SmCo и проч.; и/или
- причем постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из феррита или AlNiCo.
В соответствии с седьмым вариантом осуществления электромагнитного устройства изобретения предусмотрено, что стакан для магнита, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из стали, в частности, автоматной стали или конструкционной стали; и/или, что стакан для магнита, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из феррита.
В соответствии с первым вариантом осуществления датчика изобретения предусмотрено, что электромагнитное устройство через удерживающий болт механически соединено, по меньшей мере, с одной измерительной трубой.
В соответствии со вторым вариантом осуществления датчика изобретения предусмотрено, что, по меньшей мере, один преобразователь колебаний имеет далее подверженную воздействию магнитного поля постоянного магнита цилиндрическую катушку.
Преимущество изобретения состоит, в частности, в том, что электромагнитное устройство предоставляет возможность для использования оснащенного таким образом датчика вибрационного типа во встроенном измерительном приборе для измерения и/или контроля, по меньшей мере, одного параметра, в частности, весового расхода m, плотности ρ и/или вязкости η протекающей в трубопроводе среды, в частности, в датчике для измерения кориолисова весового расхода, в плотномере, в вискозиметре и проч., и при экстремальных рабочих температурах, по меньшей мере, периодически выше 200°С и/или, по меньшей мере, периодически ниже -50°С. К тому же, сборка или монтаж электромагнитных устройств обсуждаемого типа существенно упрощаются и, тем самым, расходы на изготовление датчиков вибрационного типа в целом уменьшаются.
Изобретение и другие преимущества данного изобретения разъясняются далее на основании примера осуществления, представленного на чертежах. Одинаковые детали снабжены на чертежах одинаковыми ссылочными позициями. В случае если это способствует улучшению обзорности чертежа, обозначенные ранее ссылочные позиции на последующих фигурах опускаются.
Фиг.1a - схематично демонстрирует встроенный измерительный прибор для протекающей в трубопроводе среды, на виде сбоку;
фиг.1b - схематично демонстрирует в разрезе вида сбоку подходящий для встроенного измерительного прибора в соответствии с фиг.1 датчик вибрационного типа;
фиг.2а, b - схематично демонстрируют электромагнитное устройство для датчика в соответствии с фиг.1b в разрезе на виде сбоку (2а) или на виде сверху (2b);
фиг.3а, b - схематично демонстрируют в частичном разрезе на виде сбоку (3а) или на виде сверху (3b) следующий вариант подходящего для датчика в соответствии с фиг.1b электромагнитного устройства;
фиг.4 - схематично демонстрирует на виде сверху еще один следующий вариант подходящего для датчика в соответствии с фиг.1b электромагнитного устройства;
фиг.5 - схематично демонстрирует электромагнитное устройство в соответствии с изобретением в детальном изображении.
На фиг.1а представлена выполненная с возможностью введения в - не изображенный в данном случае - технологический трубопровод, как то трубопровод промышленной установки, к примеру, в качестве датчика кориолисова весового расхода, плотномера, вискозиметра, манометра или другого подобного датчика, измерительная система, предназначенная для измерения и/или контроля, по меньшей мере, одного физического измеряемого параметра, к примеру, весового расхода, плотности, вязкости и т.д. протекающей в технологическом трубопроводе среды, к примеру, нагретой выше 200°С или охлажденной ниже -50°С. Выполненная в данном случае в виде встроенного измерительного прибора компактной конструкции измерительная система включает в себя для этого присоединенный к технологическому трубопроводу через впускной конец, а также выпускной конец, датчик вибрационного типа, через который в процессе работы, соответственно, проходит измеряемая среда и который электрически подсоединен к предназначенному для управления датчиком задающему электронному блоку измерительной системы, а также к обрабатывающему первичный сигнал датчика и, в случае необходимости, сообщающемуся в процессе работы и с задающим электронным блоком, электронному блоку обработки результатов измерительной системы, который в процессе работы выдает, по меньшей мере, одно представляющее собой измеряемый параметр измеренное значение. Задающий электронный блок и блок обработки результатов, а также другие, предназначенные для обеспечения работы измерительной системы, компоненты электронного оборудования, как то внутренние схемы энергообеспечения и/или предназначенные для подсоединения в вышестоящей системе обработки измеренных данных и/или к высокоскоростной шине схемы соединений, помещены далее в соответствующий, в частности, выполненный ударопрочным и/или также прочным к детонации корпус 200 электронного блока.
На фиг.1b в сильно упрощенном виде схематично представлен пример осуществления такого датчика вибрационного типа. Датчик служит для того, чтобы создавать в проходящей через него среде механические силы реакции, к примеру, зависимые от весового расхода кориолисовы силы, зависимые от плотности силы инерции и/или зависимые от вязкости силы трения, которые, с возможностью учета, в частности, органолептически, воздействуют на датчик. На основании данных сил реакции, таким образом, известным специалисту способом могут быть измерены, к примеру, весовой расход m, плотность ρ и/или вязкость η среды. Для этого датчик включает в себя корпус 100 преобразователя, а также расположенную в корпусе 100 преобразователя внутреннюю часть датчика, собственно и осуществляющую преобразование электрических сигналов, по меньшей мере, в один физический измеряемый параметр.
Для проведения среды внутренняя часть включает в себя, по меньшей мере, одну - в представленном на фиг.1b примере осуществления единственную, в основном, прямую - измерительную трубу 10, которая в процессе работы инициируется к вибрациям и притом, осуществляя колебания вокруг своего статичного исходного положения, неоднократно упруго деформируется. Здесь настоятельным и детальным образом следует обратить внимание на то, что - хотя датчик в представленном на фиг.2 примере осуществления имеет одну-единственную, прямую измерительную трубу и, по меньшей мере, по своей механической конструкции, а также принципу действия, практически аналогичен датчику в упомянутых выше ЕР-А 317340, US-B 7299699, US-B 7073396, US-B 7040179, US-B 7017424, US-B 6840109, US-B 6691583, US-B 6651513, US-B 6397685, US-B 6330832, US-A 6047457, US-A 5979246, US-A 5945609, US-A 5796012, US-A 5796010, US-A 5691485, US-A 5531126, US-A 5476013, US-A 5398554, US-A 5291792, US-A 4823614 - для реализации изобретения, разумеется, могут быть использованы и другие датчики вибрационного типа, в частности, и с более чем одной измерительной трубой и/или с изогнутыми трубами. К примеру, по меньшей мере, одна измерительная труба, а, таким образом, и проходящая внутри ее ширины в свету воображаемая линия действия силы тяжести измерительной трубы при этом, по меньшей мере, частично, выполнена, в основном, S-, Ω- или U-образной формы или, как показано, к примеру, в US-B 6860158, US-B 6666098, US-B 7213469 или в US-B 7360451, по меньшей мере, частично, в основном, V-образной формы. Примеры других, подходящих для реализации изобретения форм измерительной трубы описаны, кроме того, в частности, в упомянутых ранее US-A 5287754, US-A 5602345, US-A 5796011, US-6311136, US-B 6758102, US-A 5731527, US-A 5301557 или в US-B 6920798.
В процессе работы датчика измерительная труба 10, что является обычным для такого рода датчиков, возбуждается к изгибающим колебаниям в так называемом полезном режиме - к примеру, при частоте возбуждения fexc, соответствующей, в основном, естественной резонансной частоте - таким образом, что она, колеблясь вокруг воображаемой - в данном случае, в основном, параллельной или совпадающей с воображаемой продольной осью L датчика, мысленно соединяющей впускной конец и выпускной конец - оси колебаний при изгибе, по меньшей мере, частично, изгибается, в основном, в соответствии с естественной первой формой собственных колебаний. Для случая, предусмотренного режимом эксплуатации, когда среда проходит по технологическому трубопроводу и, таким образом, весовой расход m отличен от нуля, посредством вибрирующей описанным ранее образом измерительной трубы 10 в протекающей среде также индуцируются кориолисовы силы. Они, со своей стороны, воздействуют на измерительную трубу 10 и способствуют, таким образом, дополнительной, органолептически определяемой, деформации данной трубы, в основном, в соответствии с естественной второй формой собственных колебаний. Временное отклонение данного, так называемого, наложенного с той же частотой на возбужденный полезный режим кориолисова режима зависит при этом, в частности, касательно его амплитуды, также и от весового расхода m в данный момент времени. Второй формой собственных колебаний, что является обычным для такого рода датчиков с прямой измерительной трубой, может являться, к примеру, форма собственных колебания, в основном, компланарного, антисимметричного относительно полезного режима работы, режима изгибных колебаний.
Для минимизации воздействующих на измерительную трубу 10 негативных влияний, а также для уменьшения переданной со стороны датчика на присоединенный технологический трубопровод колебательной энергии в датчике предусмотрен далее противоколебательный контур 20. Он расположен в датчике, как представлено и на фиг.1b, сбоку на расстоянии от измерительной трубы 10, и с образованием - практически определяющей впускной конец измерительной трубы 10 - первой зоны 11# соединения со стороны впуска, и с образованием - практически определяющей выпускной конец измерительной трубы 10 - второй зоны 12# соединения со стороны выпуска, соответственно, закреплен на измерительной трубе 10. Противоколебательный контур 20 - проходящий в представленном примере осуществления изобретения, в основном, параллельно измерительной трубе 10, а, в случае необходимости, расположенный также и коаксиально ей - может быть выполнен, к примеру, в форме трубы или же, в основном, также в форме короба. В представленном здесь примере осуществления изобретения противоколебательный контур 20 удерживается посредством, по меньшей мере, одного, расположенного со стороны впуска, первого соединительного элемента 31 на впускном конце 11# измерительной трубы 10 и посредством, по меньшей мере, одного, расположенного со стороны выпуска, в частности, в основном, идентичного соединительному элементу 31, второго соединительного элемента 32 на выпускном конце 12# измерительной трубы 10. В качестве соединительных элементов 31, 32 могут служить при этом, к примеру, простые узловые пластины, которые соответствующим образом со стороны впуска и со стороны выпуска закреплены, соответственно, на измерительной трубе 10 и противоколебательном контуре 20, как правило, посредством напрессовки и/или напайки соответствующих металлических корпусов в соответствии с ранее упомянутыми US-A 6047457 или US-B 6168069.
Как схематично представлено на фиг.1b, измерительная труба 10 через входящий со стороны впуска в области первой зоны 11# соединения прямой первый соединительный участок 11 трубы и через входящий со стороны выпуска в области второй зоны 12# соединения, в частности, в основном, идентичный первому соединительному участку 11 трубы, прямой второй соединительный участок 12 трубы, соответственно, присоединена далее к подводящему или отводящему среду - здесь не изображенному - технологическому трубопроводу, причем впускной конец соединительного участка 11 трубы со стороны впуска практически образует впускной конец датчика, а выпускной конец соединительного участка 12 трубы со стороны выпуска практически образует выпускной конец датчика. В предпочтительном варианте измерительная труба 10 может быть выполнена и за одно целое с обоими соединительными участками 11, 12 трубы, так что для их изготовления может быть использована, к примеру, одна-единственная, имеющая форму трубы, заготовка. Вместо варианта изготовления измерительной трубы 10, впускного участка 11 трубы и выпускного участка 12 трубы, соответственно, в форме сегментов одной-единственной цельной трубы, эти элементы могут быть изготовлены также, в случае необходимости, и в форме отдельных, впоследствии соединенных друг с другом, к примеру, сваренных друг с другом, заготовок. Для изготовления измерительной трубы 10, в принципе, может быть использован практически любой из применяемых для такого рода датчиков материалов, к примеру, сталь, сплав хастеллой, титан, цирконий, тантал и т.д.
Как абсолютно очевидно на основании совместного обзора фиг.1а и 1b, в сравнении с измерительной трубой 10 прочный на изгиб и на кручение корпус 100 преобразователя, в частности, неподвижным образом закреплен на дальнем относительно первой зоны 11# соединения впускном конце соединительного участка 11 трубы со стороны впуска, а также на дальнем относительно первой зоны 11# соединения выпускном конце соединительного участка 12 трубы со стороны выпуска. Таким образом, вся внутренняя часть не только полностью закрыта корпусом 100 преобразователя, но и, вследствие своей собственной массы и упругого воздействия обоих соединительных участков 11, 12 трубы, также с возможность осуществления колебательного движения удерживается в корпусе 100 преобразователя. Дополнительно, помимо возможности размещения внутренней части, корпус 100 преобразователя может служить, к тому же, и для того, чтобы удерживать корпус 200 электронного блока встроенного измерительного прибора с помещенными в него задающим электронным боком и электронным блоком обработки результатов. Для случая, если датчик должен быть разъемным образом смонтирован с технологическим трубопроводом, выполненным, к примеру, в виде металлического трубопровода, то на впускном конце соединительного участка 11 трубы со стороны впуска сформирован далее первый соединительный фланец 13 датчика, а на выпускном конце соединительного участка 12 трубы со стороны выпуска сформирован второй соединительный фланец 14 датчика. Соединительные фланцы 13, 14, так же как у датчиков описанного типа, вполне обычным образом могут быть, по меньшей мере, частично, со стороны конца вставлены в корпус 100 преобразователя. В случае необходимости соединительные участки 11, 12 трубы могут быть, впрочем, и напрямую соединены с технологическим трубопроводом, к примеру, посредством сварки или высокотемпературной пайки.
Для возбуждения механических колебаний измерительной трубы 10, в частности, изгибных колебаний в полезном режиме, а также, в случае необходимости, имеющегося противоколебательного контура 20, датчик включает в себя далее, по меньшей мере, один, служащий в качестве возбудителя 16 колебаний - в данном случае воздействующий на измерительную трубу по центру - преобразователь колебаний. Другие подходящие позиции для служащего в качестве возбудителя колебаний преобразователя колебаний представлены, к примеру, в упомянутых ранее US-B 6557422, US-A 6092429, US-A 4823614, US-B 6223605 или в US-A 5531126. Возбудитель колебаний - настроенный посредством поданного от задающего электронного блока и, в случае необходимости, соответствующим образом доведенного до определенного состояния во взаимодействии с электронным блоком обработки результатов, возбуждающего сигнала, к примеру, посредством отрегулированной силы тока и/или отрегулированного значения напряжения - служит для того, чтобы посредством задающего электронного блока преобразовывать запитанную электрическую энергию Еехс возбуждения в воздействующее на измерительную трубу 10, к примеру, с импульсной или с гармонической частотой, и отклоняющее ее вышеописанным образом, возбуждающее усилие Fexc. Подходящие для регулировки энергии Еехс возбуждения задающие электронные блоки в достаточной степени известны специалисту и представлены, к примеру, в US-A 4777833, US-A 4801897, 4879911 или US-A 5009109. Возбуждающее усилие Fexc, что является обычным для такого рода датчиков, может быть двунаправленным или однонаправленным и, известным специалисту образом, может быть отрегулировано, к примеру, посредством схемы регулирования тока и/или напряжения, в отношении своей амплитуды и, к примеру, посредством контура регулирования фаз, в отношении своей частоты.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, по меньшей мере, одна измерительная труба в процессе работы посредством возбудителя 16 колебаний, по меньшей мере, периодически, возбуждается к колебаниям в полезном режиме, в котором она, по меньшей мере, частично - в частности, преобладающим образом или исключительно - осуществляет изгибные колебания вокруг якобы соединяющей друг с другом впускной и выпускной концы измерительной трубы, воображаемой оси колебаний, к примеру, с одной-единственной частотой и/или с самой низкой из своих резонансных частот. Изгибные колебания измерительной трубы имеют при этом в области, определяющей конец измерительной трубы со стороны впуска зоны 11# соединения, узел колебаний со стороны впуска, а в области, определяющей конец измерительной трубы со стороны выпуска зоны 11# соединения, узел колебаний со стороны выпуска. В представленном на фиг.2 примере осуществления изобретения измерительная труба 10 осуществляет изгибные колебания относительно противоколебательного контура 20 и продольной оси L.
Для регистрации колебаний измерительной трубы 10 датчик имеет далее, по меньшей мере, один следующий, служащий в качестве первого датчика 17 колебаний - в данном случае расположенный со стороны впуска измерительной трубы - преобразователь колебаний для выработки, по меньшей мере, одного, выражающего собой вибрации измерительной трубы 10, первого первичного сигнала s1 датчика. В соответствии с обычным для измерительных систем рассматриваемого типа фактом, датчик может иметь далее, по меньшей мере, один - помещенный, к примеру, со стороны выпуска на измерительной трубе и/или, в основном, конструктивно аналогичный датчику 17 колебаний - дополнительный второй датчик 18 колебаний, который подает, по меньшей мере, один следующий, к примеру, со стороны выпуска, выражающий собой вибрации, по меньшей мере, одной измерительной трубы 10, второй первичный сигнал s2 датчика. В представленном здесь примере осуществления изобретения служащий в качестве первого датчика 17 колебаний преобразователь колебаний со стороны впуска и служащий в качестве второго датчика 18 колебаний преобразователь колебаний со стороны выпуска расположены, по меньшей мере, на одной измерительной трубе, так что датчик может быть использован, к примеру, и в измерительной системе, выполненной в виде измерительного прибора кориолисова весового расхода. Оба, служащих в качестве датчиков 17, 18 колебаний, в частности, выполненные, в основном, конструктивно аналогичными, преобразователи колебаний расположены при этом в предпочтительном варианте на одной и той же стороне измерительной трубы 10 и при этом установлены в датчике на расстоянии от каждой из двух зон 11#, 12# соединения таким образом, что они, соответственно, в основном, имеют одинаковое расстояние до центра измерительной трубы 10 или, соответственно, до следующей из двух зон 11#, 12# соединения.
Вышеупомянутые преобразователи колебаний электрически соединены с упомянутым выше задающим электронным блоком и, соответственно, с упомянутым выше электронным блоком обработки результатов встроенного измерительного прибора посредством соответствующих соединительных линий, которые, в свою очередь, по меньшей мере, частично проведены внутри корпуса преобразователя, сравнить для этого, в частности, упомянутые ранее собственные немецкие патентные заявки US-A 20080250871, US-A 20080223150 или US-A 20080223149. Соединительные линии могут быть выполнены при этом, по меньшей мере, частично, в виде, по меньшей мере, частично закрытых изоляцией электропроводов, к примеру, в форме «Twisted-pair» - проводов, плоских ленточных кабелей и/или коаксиальных кабелей. В качестве альтернативы или в дополнение к этому соединительные линии, по меньшей мере, частично могут быть выполнены также в виде электропроводящих дорожек, в частности, гибкой, в случае необходимости, перелакированной токопроводящей платы.
У датчика в соответствии с изобретением предусмотрено далее, что, по меньшей мере, один - в случае необходимости, каждый - из вышеупомянутых, служащих в качестве датчиков колебаний или возбудителей колебаний, преобразователей 16, 17, 18 колебаний образован посредством - закрепленного, к примеру, на измерительной трубе 10 - электромагнитного устройства 5 (16, 17 или 18), которое имеет помещенные в стакан для магнита постоянные магниты 51а.
Состоящий, по меньшей мере, частично из ферромагнитного материала постоянный магнит может быть изготовлен, к примеру, из магнитного керамического материала, как то феррита и/или оксидов редкоземельных элементов, в частности, NdFeB (неодим-железо-бор) или SmCo (самарий, кобальт) и т.д., в то время как стакан 51b для магнита, по меньшей мере, частично может состоять из магнитопроводящего металлического сплава, к примеру, из AlNiCo (алюминий-никель-кобальт) или стали, как то автоматной стали или конструкционной стали. От днища 51b' стакана отходит далее выполненная, к примеру, в основном, цилиндрической и/или в форме трубы, стенка 51b" стакана 51b для магнита. Выполненный - в данном случае продолговатым и/или в форме стержня - постоянный магнит 51а, в свою очередь - как схематично представлено на фиг.2а и 2b - помещен внутрь стакана 51b для магнита, на закрепленное, к примеру, непосредственно на измерительной трубе 10, днище 51b' стакана 51b для магнита, к примеру, в основном, в центр днища 51b' стакана. Для уже упомянутого случая, когда стенка 51b" стакана 51b для магнита выполнена, в основном, цилиндрической или в форме трубы, в соответствии с другим вариантом усовершенствования изобретения предусмотрено далее ориентировать постоянный магнит 51а и стенку 51b" стакана, в основном, коаксиально друг другу. Предпочтительно, в частности, с целью уменьшения негативных воздействий внешних магнитных полей на электромагнитное устройство и/или с целью подавления негативных вихревых токов внутри электромагнитного устройства, в постоянных магнитах и/или, как схематично представлено на фиг.1, в стенке 51b" стакана для магнита сформировать, по меньшей мере, один шлиц 511с", сравнить для этого упомянутую ранее немецкую патентную заявку 102007062397.8.
Образованный посредством вышеупомянутого электромагнитного устройства 5 преобразователь колебаний имеет далее в качестве партнера постоянного магнита - закрепленную в данном случае, соответственно, на противоколебательном контуре 20 - катушку 52; в альтернативном варианте катушка 52 может быть закреплена также на противоколебательном контуре 20, а соответствующим образом взаимодействующий с ней постоянный магнит 51а на измерительной трубе 10.
Выполненная, к примеру, в виде цилиндрической катушки, катушка 52 расположена максимально близко к постоянному магниту 51а, и притом, таким образом, что подвергается воздействию его магнитного поля. Для случая, когда электромагнитное устройство 5 служит в качестве датчика колебаний, вследствие относительного движения постоянного магнита 51а и катушки 52, в последней индуцируется переменное измеряемое напряжение. Для другого случая, когда электромагнитное устройство 5 служит в качестве возбудителя колебаний, посредством приложенного к катушке 52 сигнала возбуждения вырабатывается воздействующее принуждающее измерительную трубу к колебаниям возбуждающее усилие Fexc. Катушка и постоянный магнит могут быть, к примеру, таким образом установлены в измерительном преобразователе и таким образом ориентированы относительно друг друга, что постоянный магнит по типу втяжного якоря погружается в катушку и совершает внутри нее возвратно-поступательные движения. В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения постоянный магнит 51а и катушка 52, по меньшей мере, одного датчика колебаний ориентированы относительно друг друга, в основном, коаксиально.
У электромагнитного устройства в соответствии с изобретением предусмотрен далее служащий для закрепления - выполненного в представленном примере осуществления изобретения продолговатым или в форме стержня - постоянного магнита в стакане для магнита, держатель 51с, который, по меньшей мере, в вмонтированном положении или при готовом электромагнитном устройстве 5 жестко соединен с постоянным магнитом 51а, к примеру, посредством силового, и/или геометрического замыкания, и/или сплошного соединения. Держатель 51с имеет обращенную к постоянному магниту и контактирующую с ним удерживающую головку 51с' для удержания постоянного магнита, а также закрепленный на удерживающей головке стопорный болт 51с". Стопорный болт своим обращенным от удерживающей головки концом подходящим образом закреплен далее на измерительной трубе 10.
Для удержания электромагнитного устройства на измерительной трубе может служить, к примеру, надвинутый на измерительную трубу, плотно, в частности, по всей периферии обхватывающий измерительную трубу, в основном, вдоль одной из ее воображаемых периферийных линий, в частности, металлический и/или, в основном, дискообразный крепежный элемент BE. Конструкция и способ применения крепежных элементов такого рода для электромагнитных устройств известны специалисту, к примеру, и на основании ранее упомянутых US-A 6047457, US-B 6519828 или US-B 7299699. В качестве материала для крепежного элемента 30 может служить, к примеру, совместимый с материалом удерживающего болта или с припоем для его фиксации сплав, как правило, из титана или стали, или соответствующего керамического материала. Удерживающие болты и крепежные элементы могут быть соединены друг с другом, к примеру, посредством сплошного соединения, например, посредством паяного соединения.
Удерживающая головка 51с' и удерживающий болт 51с" могут быть соединены друг с другом также посредством сплошного соединения, такого как паяное соединение, сварка или склеивание. Удерживающая головка 51с' и удерживающий болт 51с" могут быть выполнены, к примеру, в виде изготовленной из одной заготовки, свободной на стыках, монолитной детали. Таким же образом постоянный магнит 51а и удерживающая головка 51с' могут быть зафиксированы относительно друг друга посредством геометрического замыкания и/или с помощью представляющего собой, в частности, паяное соединение или клеевое соединение, сплошного соединения. В качестве альтернативы постоянный магнит 51а и удерживающая головка 51с' могут быть выполнены также как единое целое, к примеру, в виде монолитного изделия из металлического порошка, или же постоянный магнит может быть жестко соединен с держателем 51с посредством образованного между ним и удерживающей головкой, в частности, с возможностью повторного разъединения, силового замыкания.
Как схематично представлено на фиг.2а, b или 4а, b, выполненная, к примеру, в основном, конусообразной или же цилиндрической удерживающая головка 51с' электромагнитного устройства 5 в соответствии с изобретением помещена далее, по меньшей мере, частично в предусмотренный в днище 51b стакана вывод 51#, и притом, таким образом, что наружная контактная поверхность С удерживающей головки 51с' и внутренняя контактная поверхность В вывода 51# соприкасаются друг с другом с образованием силового замыкания между стаканом 51b для магнита и держателем 51с. Силовое замыкание между стаканом 51b для магнита и держателем 51с может быть осуществлено, к примеру, посредством горячей напрессовки стакана для магнита на предварительно соответствующим образом позиционированную в выводе удерживающую головку и/или посредством смешанной упругой деформации стакана для магнита, как правило, посредством его прижима к помещенной в вывод удерживающей головке, к примеру, также в соответствии с одним из представленных в US-A 6047457, US-B 6519828 или в US-B 7299699 способов для закрепления металлических корпусов. Для повышения прочности геометрического замыкания между стаканом для магнита и держателем далее, как предложено, к примеру, и в US-B 7299699, дополнительно могут быть сформированы также создающие геометрическое замыкание контуры в контактных поверхностях вывода 51# и/или удерживающей головки.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения, как схематично представлено на фиг.2а, удерживающая головка выполнена, по меньшей мере, частично в виде наружного конуса, а предусмотренный в днище стакана вывод, по меньшей мере, частично, в виде внутреннего конуса, и притом, таким образом, что соприкасающиеся друг с другом контактные поверхности удерживающей головки и, соответственно, вывода являются, в основном, дополняющими друг друга элементами. По меньшей мере, в данном варианте осуществления изобретения удерживающий болт держателя снабжен наружной резьбой AG. Удерживающая головка при таком варианте осуществления изобретения, который схематично представлен на фиг.2а, и, в частности, может быть выявлен также на основании сопоставления с фиг.4, посредством навинченной на удерживающий болт стяжной гайки S удерживается с прижимом к днищу 51b' стакана, в случае необходимости также с расширением вывода 51# или с упругой деформацией днища стакана. Для повышения виброустойчивости резьбового соединения при этом может служить помещенный между стяжной гайкой и днищем стакана, выполненный, к примеру, в виде пружинного кольца или пружинной шайбы, упругий элемент FE. При этом практически как само собой разумеющееся, подразумевается, что снабженный наружной резьбой AG участок удерживающего болта рассчитан таким образом, что при согласованном взаимодействии стяжной гайки, днища стакана и удерживающей головки может быть получено достаточно большое зажимное усилие.
В соответствии со следующим вариантом осуществления изобретения держатель выполнен в виде захватывающего постоянный магнит цангового зажима. Для этого удерживающая головка, как очевидно на основании совместного обзора фиг.2а и 2b и, соответственно, 5, реализована посредством двух или же нескольких, выполненных, соответственно, в виде зажимных губок частей 51сА, 51сВ и, соответственно, 51сС головки. При этом постоянный магнит 51а, как очевидно на основании совместного обзора фиг.2а, b и, соответственно, 5 или фиг.3а, b и, соответственно, 5, одним из своих концов установлен между, по меньшей мере, двумя частями 51сА, 51сВ головки, в то время как, по меньшей мере, две части головки с образованием - в данном случае при взаимодействии стяжной гайки и вывода, а также частей головки вынужденного - силового замыкания между удерживающей головкой 51с' и зажатым с конца постоянным магнитом 51а, соответственно, прижимаются к постоянному магниту 51а. По меньшей мере, для данного случая предусмотрено далее, что удерживающий болт, как схематично представлено на фиг.5, на примыкающем к удерживающей головке 51с', в случае необходимости, также снабженном, по меньшей мере, частично наружной резьбой AG, участке имеет, по меньшей мере, один проходящий, в основном, в направлении продольной оси удерживающего болта 51с" до обращенной к постоянному магниту 51а кромки удерживающей головки 51с', продольный шлиц 51с'". Продольный шлиц 51с'" у готового электромагнитного устройства 5 под воздействием стяжной гайки S, а также действующего в направлении частей головки вывода 51#, слегка сжат.В случае необходимости, к тому же, и постоянный магнит, как схематично представлено на фиг.5, может иметь в своей, захваченной в установочном положении частями головки концевой зоне также аксиально проходящий и в установочном положении слегка сжатый продольный шлиц. Для реализации максимально большого силового замыкания между постоянным магнитом 51а и давящими на него частями 51сА, 51сВ головки, а также для облегчения монтажа электромагнитного устройства 5, предусмотрено далее, что вступающие в контакт с постоянным магнитом 51а внутренние поверхности служащих в качестве зажимных губок частей головки имеют, в основном, соответствующий контактной наружной поверхности постоянного магнита 51а контур, так что постоянный магнит 51а и удерживающая головка соприкасаются друг с другом на максимальной площади и таким образом действующие между ними, в конце концов создающие силовое замыкание, силы трения увеличиваются. Для дальнейшего повышения прочности на растяжение и виброустойчивости между постоянным магнитом 51а и держателем 51с на контактирующих друг с другом поверхностях могут быть предусмотрены далее создающие дополнительное геометрическое замыкание, выполненные, к примеру, в виде ниток резьбы или кольцевых пазов, контуры, к примеру, согласно предложенному в US-B 7299699 способу.
1. Электромагнитное устройство, в частности, для преобразователя колебаний и/или для датчика вибрационного типа, которое включает в себя:
- создающий магнитное поле, в частности, имеющий форму стержня, постоянный магнит (51а),
- жестко соединенный с постоянным магнитом, в частности, посредством силового, и/или геометрического, и/или сплошного соединения, в частности, выполненный в виде цангового зажима, держатель (51с)
- с обращенной к постоянному магниту, в частности, по меньшей мере, частично выполненной в виде наружного конуса, удерживающей головкой (51с') для зажима постоянного магнита, и
- с закрепленным на удерживающей головке, в частности, имеющим наружную резьбу и/или имеющим на примыкающем к удерживающей головке участке продольные шлицы, удерживающим болтом (51с"), а также
- стакан (51b) для магнита
- с днищем (51b') стакана, и
- с отходящей от днища стакана, в частности, выполненной, в основном, цилиндрической и/или в форме трубы, стенкой (51b") стакана,
- причем удерживающая головка держателя, по меньшей мере, частично помещена в предусмотренный в днище стакана, в частности, по меньшей мере, частично выполненный в виде внутреннего конуса, вывод (51#), и
- причем наружная контактная поверхность удерживающей головки (С) и внутренняя контактная поверхность вывода (В) соприкасаются друг с другом с образованием силового замыкания между стаканом для магнита и держателем, в частности, с расширением вывода и/или упругой деформацией днища стакана.
2. Электромагнитное устройство по п.1,
- причем удерживающий болт держателя имеет наружную резьбу (AG), и
- причем удерживающая головка держателя посредством навинченной на удерживающий болт стяжной гайки (S) удерживается с прижимом к днищу стакана.
3. Электромагнитное устройство по п.2, причем между стяжной гайкой и днищем стакана помещен выполненный, в частности, в виде пружинного кольца или в виде пружинной шайбы пружинный элемент (FE).
4. Электромагнитное устройство по одному из пп.1-3, причем удерживающая головка (51с') образована посредством, по меньшей мере, двух или нескольких, выполненных соответственно в виде зажимных губок, частей (51 сА, 51 сВ, 51 сС) головки.
5. Электромагнитное устройство по п.4,
- причем постоянный магнит одним из своих концов помещен между, по меньшей мере, двумя частями головки, и
- причем, по меньшей мере, две части головки с образованием, в частности, при взаимодействии стяжной гайки и вывода, а также, по меньшей мере, двух частей головки, вынужденного силового замыкания между постоянным магнитом и удерживающей головкой соответственно удерживаются с прижимом к постоянному магниту.
6. Электромагнитное устройство по п.1, причем силовое замыкание между стаканом для магнита и держателем осуществляется посредством горячей напрессовки стакана для магнита на держатель, в частности, на удерживающую головку.
7. Электромагнитное устройство по пп.1-3, 5, 6, причем постоянный магнит и удерживающая головка фиксируются относительно друг друга при помощи образованного, в частности, посредством выполненного с возможностью повторного разъема силового замыкания, и/или посредством геометрического замыкания, и/или посредством выполненного, в частности, как паяное соединение или клеевое соединение, сплошного соединения.
8. Электромагнитное устройство по п.4, причем постоянный магнит и удерживающая головка фиксируются относительно друг друга при помощи образованного, в частности, посредством выполненного с возможностью повторного разъема силового замыкания, и/или посредством геометрического замыкания, и/или посредством выполненного, в частности, как паяное соединение или клеевое соединение сплошного соединения.
9. Электромагнитное устройство по п.1, причем стенка (51b") стакана для магнита имеет, по меньшей мере, один проходящий, в частности, до дальней относительно днища стакана кромки стенки стакана шлиц (511с").
10. Электромагнитное устройство по одному из пп.1-3, 5, 6, 8, 9,
- причем постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из редкоземельного элемента, в частности, из NdFeB, SmCo и/или
- причем постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из феррита или AlNiCo.
11. Электромагнитное устройство по п.4,
- причем постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из редкоземельного элемента, в частности, из NdFeB, SmCo и/или
- причем постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из феррита или AlNiCo.
12. Электромагнитное устройство по п.7,
- причем постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из редкоземельного элемента, в частности из NdFeB, SmCo и/или
- причем постоянный магнит, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из феррита или AlNiCo.
13. Электромагнитное устройство по п.10,
- причем стакан для магнита, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из стали, в частности автоматной стали или конструкционной стали; и/или
- причем стакан для магнита, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из феррита.
14. Электромагнитное устройство по п.11 или 12,
- причем стакан для магнита, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из стали, в частности автоматной стали или конструкционной стали; и/или
- причем стакан для магнита, по меньшей мере, частично, в частности, преобладающим образом или полностью, состоит из феррита.
15. Датчик вибрационного типа для протекающей в трубопроводе среды, включающий в себя:
- по меньшей мере, одну, по меньшей мере, периодически вибрирующую измерительную трубу (10) для проведения измеряемой среды, а также
- по меньшей мере, один, служащий, в частности, в качестве электродинамического возбудителя колебаний или в качестве электродинамического датчика колебаний, удерживаемый, по меньшей мере, на одной измерительной трубе преобразователь колебаний для вибраций, по меньшей мере, одной измерительной трубы, причем, по меньшей мере, один преобразователь колебаний имеет электромагнитное устройство по одному из пп.1-10.
16. Датчик по п.15, причем электромагнитное устройство через удерживающий болт механически соединено, по меньшей мере, с одной измерительной трубой.
17. Датчик по п.15 или 16, причем, по меньшей мере, один преобразователь колебаний имеет далее подверженную воздействию магнитного поля постоянного магнита цилиндрическую катушку.
18. Применение датчика по одному из пп.15-17 во встроенном измерительном приборе для измерения и/или контроля, по меньшей мере, одного параметра, в частности весового расхода m, плотности ρ и/или вязкости η протекающей в трубопроводе среды, в частности, в датчике для измерения кориолисова весового расхода, в плотномере, в вискозиметре, в частности, при рабочей температуре, по меньшей мере, периодически выше 200°С и/или, по меньшей мере, периодически ниже -50°С.
