電磁流量計的伽伐尼電極的製作方法
2023-09-18 09:54:25 1
專利名稱：電磁流量計的伽伐尼電極的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電磁流量計流量傳感器的伽伐尼電極(galvanicelectrode)。
電磁流量計可用於測量經過測量管流動的導電流體的容積流速。測量管的與液體接觸的部件通常是不導電的，這樣，根據法拉弟電磁感應定律，通過磁場與測量管切割而在液體中產生的感應電壓不會形成短路。
因此，金屬測量管通常帶有非導電內層，並且都是非鐵磁性的，在測量管完全由塑料或陶瓷製成、特別是由氧化鋁陶瓷製成的情況下，就不再需要非導電層了。
感應電壓至少兩個伽伐尼電極即由液體在端面浸溼的電極或由至少兩個電容性電極，即安裝好的例如安裝在測量管壁中的電極拾取。在最簡單的情況下，是將這些電極沿直徑方向相互相對地安裝著，使它們共用的直徑垂直於磁場方向。
伽伐尼電極通常安裝在流量傳感器的一個孔中，以形成液密結構。例如據日本專利JP-A4-290919記載，特別是參見其圖6，通過將電極體的直徑作成小於孔的直徑，並且在電極體上設有幾個密封唇便可獲得這種液密結構。但問題是，電極的插入會導致已形成孔的材料或鑲有電極的材料受機械應力的作用。
在由塑料製成，又受這種應力作用而產生塑料的所謂「塑性流動」的情況下，即是說，在部分受到應力作用的塑料朝不受應力的區域產生偏移、特別是向測量管內部偏移的情況下，會向前形成拱形，減少局部測量管的直徑，由此以無法允許的方式影響著液體的流動，這或許能夠通過僅在遠離液體的孔部分設置密封唇來減少。
在浸溼的端面和最接近密封唇之間的區域，上述現有技術的電極不是完全緊密接觸的，這是因為在孔的內側壁和電極體的表面之間存在一個間隙。該間隙的作用到目前為止還沒有加以考慮。
經過調查發現，液體或多或少地會滲入該間隙，這取主要決於液體的壓力和/或液體的溫度和/或液體的狀態和/或液體的類型或液體的化學成分。結果是，電極浸溼的表面不能隨時保持穩定，因此，電阻也不能隨時保持恆定。
這種暫時不穩定的附加幹擾電壓分量會迭加在任何伽伐尼電極所固有的電化學幹擾電壓上。而這種附加幹擾電壓分量利用例如象美國專利第4,382,387號和美國專利第4,422,337號所揭示的傳統的補償裝置是不能完全控制的。
在英國專利GB-A 1153295、GB-A 2047409及GB-A 2057692所公開的電極，試圖通過與上述日本專利相差不大的方式來解決密封問題。
在GB-A 1153295中，一個形成電極槽的朝外延伸的短套筒焊接在金屬測量管的開口上，絕緣襯套伸入該槽中。電極體由一個稍呈圓錐形的絕緣套包圍著，絕緣套壓配合到該槽中，這樣用其端面試圖密封電極體。結果，由壓配合而引起的作用到襯套上的壓力也會引起前述的朝前方的拱形變形，最大壓力點位於端面後面距離越短，這種情況就越明顯。
GB-A 2047409所公開的電極，其端面上具有放大部分，在其後側例如遠離測量管腔的側面形成電極頭，並設有圓周爪，將襯套的材料強迫壓入開口中，該圓周爪的直徑大於電極頭的直徑。但是，襯套區域受張力的作用，不能足以抵抗熱衝擊。
GB-A 2057692所揭示的電極也有一個擴大的電極頭，將襯套拖入電極體的開口中，結果，該區域的抗熱衝擊的效果仍然很差。
進一步，GB-A 2057692所公開的電極具有一個杯形部件，該部件近乎於密封地壓入電極體的中心縱向孔。套筒底部的外表面與電極的端面平齊，以獲得一個連續的端面。
但是，根據該專利文獻GB-A 2057692的圖3、圖5及圖8，似乎認為套筒和電極之間的間隙沒有什麼重要意義，因為圖3中的結構並沒有間隙，而圖5和圖8所示的間隙很窄，並且在說明書中沒有提及該間隙或對此作任何解釋。考慮到該間隙的圖示長度和狹窄，可以假設有毛細管力的作用，這樣，根據液體的運作條件和狀態，液體或多或少會從遠處滲入該間隙中。結果，和上述日本公開特許公報JP-A 4-290919所揭示的電極一樣，沒有穩定的浸溼表面。
鑑於此，本發明的目的是為了解決上述現有技術所存在的問題，而提供一種特殊的絕對不漏液的電極，或者提供一種浸溼表面很穩定的電極。
根據本發明，提供一種用於測量經過測量管流動的導電液體容積流速的電磁流量計流量傳感器的伽伐尼電極，所述測量管與液體接觸的部件是不導電的，所述的電極包括與液體接觸的端面；電極體；所述的電極體以下述方式與測量壁中的孔配合；使電極的電阻、特別是該電阻的電容分量不依賴於液體的性能和/或狀態，特別是不依賴於液流狀態，和/或相對於測量管保持恆定，和/或使由液體浸溼的電極表面(下文稱作浸溼表面)在液體壓力變化和/或液體溫度變化和/或液體的成分變化的狀態下，保持恆定。
在本發明第一最佳實施例中，最好只將電極的端面作為浸溼表面， 電極體以恆定機械預應力與孔配合。
如果電極體具有至少一部分是直徑減少的部分，用於容納在壓力作用下偏移的測量管非導電部件的材料，這種情況下則更好一些。
更有益的是，電極體的表面和/或孔的表面帶有表面張力增加層，和/或該孔由表面張力增加的材料製成。
在本發明的第二最佳實施例中，浸溼表面由電極體的端面和與該端面臨接的電極體一個表面形成，所述的表面在液體壓力和/或液體溫度和/或液體成分變化的狀態下保持恆定。
更好的是，在電極體和孔壁之間形成足夠寬的間隙，允許液體滲入該間隙並充滿其中，和/或將孔作成與一個部件對齊或位於其中，這個部件的表面張力低到允許液體滲入和充滿上述間隙。
第二實施例進一步的特點是，電極體的表面帶有表面張力減少層。
本發明通過下文參照附圖對實施例的描述會更加清楚明了，在這些圖中相同的部件用相同的序號表示，其中
圖1是第一實施例的橫截面圖；圖2是第二實施例的橫截面圖。
圖1和圖2示出了電磁流量計流量傳感器的測量管1的局部結構。其尺寸並不是按照其尺寸而是為更清楚地表示其詳細結構的比例尺寸繪製的。測量管1包括金屬管11和部件12，部件12與經過管11流動的導電液體接觸，用於測量液體的容積流速。部件12是非導電體，即是說，它可以由例如合適的塑料或合適的橡膠組成。
如果管壁足夠地厚，能容納伽伐尼電極，當然也可以使用一個非導電的測量管，也即測量管整個由合適的塑料、合適的橡膠或合適的陶瓷製成，在這種情況下，可以不設金屬管11。
在該實施例中，非導電部件12延伸到金屬管11中的孔14，形成圓柱形延伸部分13。延伸部分13的直徑最好恆定。延伸部分13還具有恆定且小於孔直徑的孔15。
在圖1、2中，與液體接觸的電極3、4的電極體31、41與孔15以這樣的方式配合，使電極體31、41的端面32、42能夠由液體浸溼，並使電極的電阻，特別是其電容分量不受液體的性能和/或狀態的約束，尤其是不受流動狀態的約束，和/或相對於測量管保持恆定。
調查發現，在來自外界的壓力或衝擊負載作用在測量管上和流動液體的壓力發生變化時，該電阻，特別是其電容分量不受這些變化的影響。
在圖1所示的實施例中，電極體31與孔15以這樣的方式配合，即僅僅以端面32作為浸溫表面。關於這一方面最好通過使與孔配合的電極體31帶有恆定的預應力和縮小的區域33來實現，而且該縮小的區域33縮小的程度大一些更好，使其外徑部分能夠容納測量管11的非導電部件12的材料。
這樣，在電極3上或在其中間附近，形成了材料在應力作用下產生的「塑性變形」能偏移的區域。因此，沒有在測量管的內壁上形成會引起局部流動橫截面減少的朝前方的拱形。
為了確保液體不會滲入孔15的壁和電極3之間的間隙中，電極體31和/或孔15的表面最好帶有表面張力增加層，和/或將孔15用表面張力增加的材料製成。特別適合此目的材料是聚四氟乙烯。
圖2示出了帶有電極體41和端面42的伽伐尼電極4，它通過下文敘述的另一種或專門的方式獲得上文所述的電阻的恆定性。除端面42之外，此外，在所有工作條件下保持恆定的電極體41的一個表面43固定不變地由液體浸溼。
進一步，為了達到此目的，在電極41和孔15的壁之間設有間隙44。該間隙44作成在液體的所有工作條件和所有狀態下都能允許液體滲入並充滿該間隙的形式。
非導電部件12的材料可以是具有低表面張力的能使液體滲入和充滿間隙44的材料，電極41的表面最好帶有表面張力減少層。
在圖1和圖2中，電極31、41沒有由液體浸溼的部分與孔15配合，從而儘可能地形成液密結構，為了達到此目的，通常採用臺階式結構，其中之一在圖中示出，也就是說，電極31、41帶有連續的圓錐截體部分，形成孔15的材料嵌在該圓錐截體部分中。
在上述實施例中，電極31、41在遠離端面32、42的端部，設置有用於將電極3、4與導線連接在一起的插口。當然也可以採用傳統的其它將電極連接在一起的方法。
權利要求
1.一種用於測量經過測量管流動的導電液體容積流速的電磁流量計流量傳感器的伽伐尼電極，所述測量管與液體接觸的部件是不導電的，所述的電極包括與液體接觸的端面；電極體；所述的電極體以下述方式與測量壁中的孔配合；使電極的電阻、特別是該電阻的電容分量不依賴於液體的性能和/或狀態，特別是不依賴於液體流動狀態，和/或相對於測量管保持恆定，和/或使由液體浸溼的電極表面，下文稱作浸溼表面，在液體壓力變化和/或液體溫度變化和/或液體的成分變化的狀態下，保持恆定。
2.根據權利要求1所述的伽伐尼電極，其特徵是，只將電極的端面作為浸溼表面。
3.根據權利要求2所述的伽伐尼電極，其特徵是，電極體與具有恆定機械預應力的孔配合。
4.根據權利要求3所述的伽伐尼電極，其特徵是，電極體具有直徑減少的區域，用於容納在壓力作用下偏移的測量管非導電部件的材料。
5.根據權利要求2所述的伽伐尼電極，其特徵是，電極體的表面和/或孔的表面帶有表面張力增加層，和/或該孔由表面張力增加的材料製成。
6.根據權利要求1所述的伽伐尼電極，其特徵是，浸溼的表面由電極體的端面和與該端面臨接的電極體一個表面形成，所述的表面在液體壓力和/或液體溫度和/或液體成分變化的狀態下保持恆定。
7.根據權利要求6所述的伽伐尼電極，其特徵是，在電極體和孔壁之間形成足夠寬的間隙，允許液體滲入該間隙並充滿其中，和/或將孔作成與一個部件對齊或位於其中，這個部件的表面張力低到允許液體滲入和充滿上述間隙。
8.根據權利要求6或7所述的伽伐尼電極，其特徵是，電極體的表面帶有表面張力減少層。
全文摘要
電磁流量計的伽伐尼電極(3，4)具有與液體接觸的端面(32，42)和與測量管(1)壁中的孔(15)以下述方式配合的電極體(31，41)，即，這兩者的配合能使電極的電阻，特別是其電容分量，不受液體性能和/或狀態、尤其是電流狀態的約束，和/或相對於測量管保持恆定，和/或由液體浸溼的電極表面在壓力變化、溫度變化和/或液體成分變化的條件下保持恆定。
文檔編號G01F1/56GK1164641SQ9612263
公開日1997年11月12日 申請日期1996年10月10日 優先權日1995年10月18日
發明者羅蘭·翁特爾澤, 羅伯特·舍費爾, 彼得·哈夫納 申請人:安德雷斯和霍瑟·弗羅泰克有限公司