CN102032936B - 磁体装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明提供一种磁体装置，包括：至少一个磁体；磁体保持器，该磁体保持器包括大致为平面的用于接受所述至少一个磁体的磁体接受面；和镀镍层，所述镀镍层将所述至少一个磁体固定于所述磁体保持器的所述磁体接受面。根据本发明还提供了一种形成磁体装置的方法。

Description

磁体装置

本发明是申请号为200580051771.2、国际申请日为2005年10月6日的同名专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种磁体装置，尤其是涉及一种在高温情况下应用的磁体装置。

背景技术

1985年1月1日公开的J.E.Smith等人的美国专利US4491025以及1982年2月11日公开的J.E.Smith的Re.31450公开了采用科里奥利(Coriolis)质量流量计测量流经管道的流体的质量流量、密度和体积流量以及流体的其它信息。这些流量计具有一个或多个不同结构的流管。每个管道结构可看作是具有一组包括如纯挠的，扭转的，径向的和耦合模式的固有振型。在典型的科里奥利质量流量测量应用中，当流体流经所述管道时，管道结构在一个或多个振型中被激励，并沿着所述管道的等距点测量所述管道的运动。

充满所述流体的系统的振型通过所述流管的质量和流管内的所述流体的结合而被部分地定义。流体从与所述流量计的入口侧相联的管道流入所述流量计。然后，所述流体直接流过所述一个流管或多个流管，并且从所述流量计流出而进入与所述出口侧相联的管道。

激励器(DRIVER)用于给所述流管施加激振力。所述激振力使所述流管振荡。当没有流体流过所述流量计时，沿所述流管所有的点在相同的相位振荡。当流体开始流过所述流管时，科里奥利加速作用使得沿着所述流管的每个点相对于沿着所述流管的其它点具有不同的相位。在所述流管入口侧的相位使所述激励器滞后，而在所述出口侧的相位则使所述激励器提前。在所述流管的不同点的传感器产生代表所述流管在不同点运动的正弦信号。其中两个传感器信号之间的相位差与流过所述一个流管或多个流管的流体的质量流率成正比。

流管激励器通常包括与固定磁体相对的线圈。所述线圈和所述固定磁体附着于一对流管或一个流管和平衡杆上。工作时，所述激励器线圈中的磁场被迅速改变。所述固定的、相对的磁极辅助产生激振力，且该激振力可选择性地使所述流管集拢或分开。

同样地，流量计的传感器可包括电磁线圈传感器和相对的磁体，其中之一或两者被附着于如上所述的流管。工作时，当所述流管振荡时，所述电磁线圈传感器根据运动的所述磁体大致产生正弦信号。

流量计可在高温应用情况下测量流体的流量。有些流量计需要在华氏温度400度或高于此温度的情况下连续地使用。在现在技术中，用作激励器和/或传感器装置的磁体通过热套配合的方式被保持在磁体保持器中。而所述磁体保持器被附着于流管。

在现在技术中，铝-镍-钴(AlNiCo)磁体在流管刚度低且产生的振幅高的高温情况下使用。采用AlNiCo磁体的缺陷是，在它们的B磁场强度相对低时，所述AlNiCo磁体的质量比其它磁体的质量要大。然而，在新流量计的设计中，刚度高且振幅低。因此，为了适当地操作，新流量计的设计则要求质量小的激励器和传感器系统。由于通过所述流量计的设计所述支架间的距离是固定的，因此简单地采取较大的磁体是不实用的。

发明内容

根据本发明的任何实施例，提供一种磁体装置而解决上述和其它问题，并能达到比现在技术更好的技术效果。

根据本发明的实施例，提供一种磁体装置。所述磁体装置包括至少一个磁体；磁体保持器，该磁体保持器包括大致为平面的用于接受所述至少一个磁体的磁体接受面；和硬钎焊，该硬钎焊将所述至少一个磁体固定到所述磁体保持器的所述磁体接受面。

根据本发明的实施例，提供一种磁体装置。所述磁体装置包括至少一个磁体；用于接受所述至少一个磁体的磁体保持器；在所述磁体保持器上形成的沉孔部，其中所述沉孔部被设置成用于接受所述至少一个磁体；和将所述至少一个磁体固定在所述磁体保持器的所述沉孔部的硬钎焊。

根据本发明的实施例，提供一种磁体装置。所述磁体装置包括至少一个磁体；磁体保持器，该磁体保持器包括大致为平面的用于接受所述至少一个磁体的磁体接受面；和镀镍层，该镀镍层将所述至少一个磁体固定到所述磁体保持器的所述磁体接受面。

根据本发明的实施例，提供一种形成磁体装置的方法。所述方法包括将所述至少一个磁体安装到磁体保持器上。所述磁体保持器包括大致为平面的用于接受所述至少一个磁体的磁体接受面。所述方法进一步包括将所述至少一个磁体硬钎焊到所述磁体保持器上。将合适的所述磁体保持器固定到所述振荡流量计上。

根据本发明的实施例，提供一种形成磁体装置的方法。所述方法包括将所述至少一个磁体安装到磁体保持器上。所述磁体保持器包括大致为平面的用于接受所述至少一个磁体的磁体接受面。所述方法进一步包括将所述至少一个磁体镀镍到所述磁体保持器。将合适的所述磁体保持器固定到所述振荡流量计上。

本发明的各个方面

所述磁体装置的一方面，所述至少一个磁体由钐钴磁体组成。

所述磁体装置的另一方面，所述至少一个磁体由镀镍的钐钴磁体组成。

然而，所述磁体装置的另一方面，所述磁体接受面包括在所述磁体保持器上形成的沉孔部，其中所述沉孔部被设置成用于接受所述至少一个磁体。

然而，所述磁体装置的另一方面，所述磁体装置进一步包括固定于所述至少一个磁体的磁极。

然而，所述磁体装置的另一方面，所述磁体装置进一步包括固定于所述至少一个磁体的磁极，其中所述磁极包括硬钎焊孔。

所述方法的一方面，所述至少一个磁体由钐钴磁体组成。

所述方法的另一方面，所述至少一个磁体由镀镍的钐钴磁体组成。

然而，所述方法的另一方面，所述磁体接受面包括在所述磁体保持器上形成的沉孔部，其中所述沉孔部被设置成用于接受所述至少一个磁体。

然而，所述方法的另一方面，所述方法进一步包括将磁极固定于所述至少一个磁体。

然而，所述方法的另一方面，所述方法进一步包括重新磁化所述磁体装置。

附图说明

在所有附图中，相同的附图标记表示相同的元件。

附图1示出包括仪表装置和计量电子仪器的流量计；

附图2示出根据本发明实施例用于振荡流量计的磁体装置；

附图3是附图2中所述磁体装置的AA剖视图；

附图4示出根据本发明实施例的磁体装置；

附图5是附图4中所述磁体装置的BB剖视图。

具体实施方式

本领域技术人员可根据附图1-5及接下来关于具体实施例的详细描述了解如何制造和使用本发明的最佳方式。出于了解发明原理的目的，某些常规的方面被简化或者省略。本领域技术人员得益于本发明实施例所作的变形均落入本发明的范围。本领域技术人员可将接下来描述的技术特征以不同方式进行组合形成本发明的多个变形。因此，本发明的范围不仅仅局限于接下来描述的具体实施例，而应当以所附权利要求和其等效形式来确定。

附图1示出流量计5包括仪表装置10和计量电子仪器20。仪表装置10响应于工作流体的质量流率和密度。计量电子仪器20通过导线100而连接到仪表装置10上，其用于提供密度，质量流率，和通过路径26的温度信息，以及其它信息。尽管对于本领域技术人员来说科里奥利流量计结构是很清楚的，但是本发明仍然对其用作振荡管密度计而不具有其它测量性能的科里奥利质量流量计进行描述。

仪表装置10包括一对支管150和150’，分别具有法兰颈110和110’的法兰盘103和103’，一对平行的流管130和130’，激励机构180，温度传感器190，和一对速度传感器170L和170R。流管130和130’具有两个基本上为直线的入口支架131和131’及出口支架134和134’，其分别朝向流管安装座120和120’。流管130和130’沿其长度方向在两个对称位置弯曲并且其在整个长度上基本相互平行。支承杆140和140’用于限定每个流管绕所述轴W和W’的振荡。

所述流管130和130’的所述侧支架131，131’和134，134’固定地附着于流管安装座120和120’，而且所述安装座依次固定地附着于支管150和150’。这样就提供了一种连续封闭的流过科里奥利仪表装置10的流体通道。

当具有连通孔102和102’的法兰盘103和103’通过入口端104和出口端104’运载所述被测量的工作流体进入工作管道(未示出)时，流体通过法兰盘103的管口101进入所述仪表的入口端104，并被导入支管150，然后流向具有表面121的流管安装座120。所述支管150中的流体被分流并且分别流经流管130和130’。从流管130和130’流出后，在支路150’中所述工作流体被重新合成为一个单独的流路，然后流向出口端104’(通过具有螺钉孔102’的法兰盘103’相连)并进入工作管道(未示出)。

选择大致具有相同杨氏模数的流管130和130’并将其适当地安装于所述流管安装座120和120’，使其分别围绕弯曲轴W-W和W’-W’具有大致相同的质量分布，惯性矩和系统刚度。所述弯曲轴分别穿过支承杆140和140’。所述流管的杨氏模数随温度变化而变化，而且这种变化影响流量和密度的计算，电阻式温度传感器(RTD)190可安装于流管130’上，用于连续测量所述流管的温度。因此，所述流管的温度和从流管流过所述RTD的电压由经过所述流管的流体的温度而调整。通过所述RTD的随电压而定的所述温度以众所周知的方式被应用，通过计量电子仪器20补偿由于流管温度的变化而引起的流管130和130’的弹性模数的变化。所述RTD通过导线195与计量电子仪器20相连。

流管130和130’两者均由激励器180在相反的方向上绕其相应的弯曲轴W和W’而被激励，此时被称为所述流量计的第一异相弯曲模式。该激励机构180可由任意一个公知的装置组成，如安装于流管130’的磁体和安装于流管130的相对线圈，并且通过振荡所述两个流管产生变化的电流经过该装置。通过计量电子仪器20的合适的激励信号经过导线185作用于激励机构180。

计量电子仪器20接受在导线195上的所述RTD温度信号，而且在导线165L和165R上分别生成所述左速度信号和右速度信号。计量电子仪器20在导线185上生成激励信号作用于激励机构180并且振荡所述流管130和130’。计量电子仪器20处理所述左速度和右速度信号及所述RTD信号用于计算流过所述仪表装置10的流体的所述质量流率和密度。该信息连同其它信息一起被计量电子仪器20采用并通过路径26传送给使用设备29。

附图2示出根据本发明实施例的磁体装置200。所述磁体装置200包括至少一个磁体210和磁体保持器220。在一个实施例中，所述磁体装置200应用于振荡流量计5的仪表装置10中。所述振荡流量计5例如可由科里奥利流量计或振荡密度计组成。

所述磁体210可以是流量计激励机构180的一部分或者是流量计传感器170的一部分(参见附图1)。在该实施例中示出的所述磁体210大致为圆柱形。然而，也可以采用其它磁体形状。

所述磁体210可包括一个或多个磁体元件。例如，所述磁体210可由一组硬钎焊在一起的磁体组成。

在一个实施例中的所述磁体210由钐钴磁体(SmCo)组成。SmCo磁体在高温时基本上保持其原有的磁性能，因此在接受高温流量流体的流量计中使用时具有优势。例如，在华氏400度或超过该温度的情况下，SmCo磁体可以产生在流管激励器或流管传感器中所需的满意的磁通量。然而，应当理解的是，也可以使用其它磁体材料，如AlNiCo磁体，而且其也落入说明书和权利要求书的保护范围。

所述磁体保持器220可包括一个或多个保持器元件部分。所述磁体保持器220包括用于接受所述磁体210的磁体接受面222。在一个实施例中，所述磁体接受面222大致为平面。所述磁体保持器220可进一步包括壁224和安装件226。所述壁224可环绕所述磁体210，但与所述磁体210不接触。则所述磁体210和所述壁224之间存在间隙G(参见附图3)，其中相应的所述激励器或传感器元件的一部分可移入和移出该间隙G。因此，所述壁224可在所述磁体210和所述相应激励器或传感器元件之间将所述磁通量限制于接近区域。

应当理解的是，所述壁224并不是所述磁体保持器220的一个必需部件。所述磁体保持器220可只包括某个基本部件，其中所述间隙G在磁体210和其它元件之间形成。

在一个实施例中，所述磁体为镀镍的。所述镀镍层延伸超过所述磁体210的至少一部分并且超过所述磁体保持器220的所述磁体接受面222的至少一部分。所述镀镍层用于提高钐钴磁体的高温性能。另外，所述镀镍层可提供某些或所有的固定。例如，在形成所述磁体装置200的一个实施例中，所述磁体210被安装到所述磁体接受面222上，接着所述整个磁体装置200是镀镍的。在该实施例中，随后的镀镍层将所述磁体210固定于所述磁体保持器220。

该附图还示出固定于所述磁体210的可选择的磁极211。所述磁极211可由另外的磁体组成。可选择地，所述磁极211可由磁性导电材料组成，其用于形成或传导从所述磁体210到所述壁224的所述磁通量。所述磁极211可包括将所述磁极211硬钎焊(或其它固定方式)到所述磁体210上的孔212。另外，所述磁极211可进一步包括大致与所述磁体210配合的凸缘213。

附图3是附图2中所述磁体装置200的AA剖视图。该剖视图示出将所述磁体210固定于所述磁体保持器220的所述磁体接受面222的硬钎焊230。所述硬钎焊230包括将相同或不同的金属利用熔化的充填金属相熔接。硬钎焊通常采用包括某种青铜的充填金属。然而，硬钎焊还可采用多种金属，包括红铜，镍，锌，银和磷。硬钎焊并不熔化所述被硬钎焊的基本金属件，而是熔化通过毛细管作用分散的填充金属。在其液态温度，所述熔化的填充金属与所述基本金属的薄层相互作用，然后冷却变得格外的硬，由于颗粒结构的相互作用形成了密闭联接。尽管某些硬钎焊被认为包括低至华氏450度的温度，但是典型的硬钎焊则要求华氏900-2200度的温度。

根据本发明的实施例，该附图进一步详细示出所述安装件226。在该实施例中示出的所述安装件226包括联接孔228。所述联接孔228可用于将所述磁体保持器220固定于或可拆卸地固定于流管或流管结构。在该实施例中示出的所述联接孔228具有可接受某种螺纹紧固件的螺纹。然而，应当理解的是，实际上所述联接孔228和整个安装件226可以采用任何固定于流量计的结构形式。

附图4示出根据本发明实施例的磁体装置220。在该实施例中，所述磁体接受面222包括设置成用于接受所述磁体210的沉孔部229。所述沉孔部229辅助定位和安装所述磁体。所述沉孔部229可很好地作用于中间的在所述磁体保持器220中的所述磁体210。另外，所述沉孔部229可提供更多的区域用于将所述磁体210硬钎焊到所述磁体保持器220上。

附图5是附图4中所述磁体装置200的BB剖视图。该剖视图示出所述磁体210位于所述沉孔部229。硬钎焊230将所述磁体210固定于所述沉孔部229和固定于所述磁体保持器220。从附图中可以看出，所述沉孔部229可大致为平面的。而且从附图中还可看出，所述沉孔部229可大致与所述磁体210的形状相匹配。另外，所述沉孔部229可包括任何形式的提供额外的硬钎焊容积的凹槽234。可选择地，所述凹槽234可包括任何形式的隆脊(RIDGING)，粗糙化(R0UGHENING)，结构化(TEXTURING)等。

根据任一实施例的所述磁体装置200可以以各种方法制成。在一种方法中，所述磁体210相对所述磁体保持器220的所述磁体接受面222安装并被硬钎焊于此处。在另一种方法中，所述磁体210被安装于所述磁体保持器220的所述沉孔部229内并被硬钎焊于此处。在另一种方法中，所述不带电的磁体通过电镀的方式将所述部件固定在一起。接下来，所述硬钎焊的或电镀的装置可以进行重新磁化。所述重新磁化是为了基本恢复由于所述硬钎焊过程中加热而损失的磁化率而实施的。

如需要，根据本发明所述磁体装置可选择为提供不同优点的任意一个实施例实施。本发明提供一种用于振荡流量计的高温磁体装置。本发明提供一种用于流管激励系统或流管传感器系统的高温磁体装置。本发明提供一种用于振荡流量计的强而有效的磁体安装方法。本发明提供一种采用钐钴磁体的高温磁体装置。本发明提供一种采用镀镍层的钐钴磁体的高温磁体装置。本发明提供一种用于钐钴磁体的磁体安装方法，其中，所述磁体安装在所述磁体上不施加压力。本发明提供一种不增大所述磁体尺寸的高温磁体装置。

Claims (5)

1.一种形成磁体装置的方法，包括将至少一个不具有通孔的磁体安装于磁体保持器，其中所述磁体保持器包括大致为平面的用于接受所述至少一个磁体的磁体接受面，

其特征在于，该方法进一步包括：将所述至少一个磁体镀镍到所述磁体保持器上，其中所述磁体保持器被固定到振荡流量计上，

其中，所述磁体接受面包括在所述磁体保持器上形成的沉孔部，其中所述沉孔部被设置成用于接受所述至少一个磁体。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个磁体由钐钴磁体组成。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将磁极固定到所述至少一个磁体上。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括重新磁化所述磁体装置。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，整个所述磁体装置是镀镍的。