CN1164641A - 电磁流量计的伽伐尼电极 - Google Patents

Abstract

电磁流量计的伽伐尼电极(3，4)具有与液体接触的端面(32，42)和与测量管(1)壁中的孔(15)以下述方式配合的电极体(31，41)，即，这两者的配合能使电极的电阻，特别是其电容分量，不受液体性能和/或状态、尤其是电流状态的约束，和/或相对于测量管保持恒定，和/或由液体浸湿的电极表面在压力变化、温度变化和/或液体成分变化的条件下保持恒定。

Description

电磁流量计的伽伐尼电极

本发明涉及一种电磁流量计流量传感器的伽伐尼电极(galvanicelectrode)。

电磁流量计可用于测量经过测量管流动的导电流体的容积流速。测量管的与液体接触的部件通常是不导电的，这样，根据法拉弟电磁感应定律，通过磁场与测量管切割而在液体中产生的感应电压不会形成短路。

因此，金属测量管通常带有非导电内层，并且都是非铁磁性的，在测量管完全由塑料或陶瓷制成、特别是由氧化铝陶瓷制成的情况下，就不再需要非导电层了。

感应电压至少两个伽伐尼电极即由液体在端面浸湿的电极或由至少两个电容性电极，即安装好的例如安装在测量管壁中的电极拾取。在最简单的情况下，是将这些电极沿直径方向相互相对地安装着，使它们共用的直径垂直于磁场方向。

伽伐尼电极通常安装在流量传感器的一个孔中，以形成液密结构。例如据日本专利JP-A4-290919记载，特别是参见其图6，通过将电极体的直径作成小于孔的直径，并且在电极体上设有几个密封唇便可获得这种液密结构。但问题是，电极的插入会导致已形成孔的材料或镶有电极的材料受机械应力的作用。

在由塑料制成，又受这种应力作用而产生塑料的所谓“塑性流动”的情况下，即是说，在部分受到应力作用的塑料朝不受应力的区域产生偏移、特别是向测量管内部偏移的情况下，会向前形成拱形，减少局部测量管的直径，由此以无法允许的方式影响着液体的流动，这或许能够通过仅在远离液体的孔部分设置密封唇来减少。

在浸湿的端面和最接近密封唇之间的区域，上述现有技术的电极不是完全紧密接触的，这是因为在孔的内侧壁和电极体的表面之间存在一个间隙。该间隙的作用到目前为止还没有加以考虑。

经过调查发现，液体或多或少地会渗入该间隙，这取主要决于液体的压力和/或液体的温度和/或液体的状态和/或液体的类型或液体的化学成分。结果是，电极浸湿的表面不能随时保持稳定，因此，电阻也不能随时保持恒定。

这种暂时不稳定的附加干扰电压分量会迭加在任何伽伐尼电极所固有的电化学干扰电压上。而这种附加干扰电压分量利用例如象美国专利第4,382,387号和美国专利第4,422,337号所揭示的传统的补偿装置是不能完全控制的。

在英国专利GB-A 1153295、GB-A 2047409及GB-A 2057692所公开的电极，试图通过与上述日本专利相差不大的方式来解决密封问题。

在GB-A 1153295中，一个形成电极槽的朝外延伸的短套筒焊接在金属测量管的开口上，绝缘衬套伸入该槽中。电极体由一个稍呈圆锥形的绝缘套包围着，绝缘套压配合到该槽中，这样用其端面试图密封电极体。结果，由压配合而引起的作用到衬套上的压力也会引起前述的朝前方的拱形变形，最大压力点位于端面后面距离越短，这种情况就越明显。

GB-A 2047409所公开的电极，其端面上具有放大部分，在其后侧例如远离测量管腔的侧面形成电极头，并设有圆周爪，将衬套的材料强迫压入开口中，该圆周爪的直径大于电极头的直径。但是，衬套区域受张力的作用，不能足以抵抗热冲击。

GB-A 2057692所揭示的电极也有一个扩大的电极头，将衬套拖入电极体的开口中，结果，该区域的抗热冲击的效果仍然很差。

进一步，GB-A 2057692所公开的电极具有一个杯形部件，该部件近乎于密封地压入电极体的中心纵向孔。套筒底部的外表面与电极的端面平齐，以获得一个连续的端面。

但是，根据该专利文献GB-A 2057692的图3、图5及图8，似乎认为套筒和电极之间的间隙没有什么重要意义，因为图3中的结构并没有间隙，而图5和图8所示的间隙很窄，并且在说明书中没有提及该间隙或对此作任何解释。考虑到该间隙的图示长度和狭窄，可以假设有毛细管力的作用，这样，根据液体的运作条件和状态，液体或多或少会从远处渗入该间隙中。结果，和上述日本公开特许公报JP-A 4-290919所揭示的电极一样，没有稳定的浸湿表面。

鉴于此，本发明的目的是为了解决上述现有技术所存在的问题，而提供一种特殊的绝对不漏液的电极，或者提供一种浸湿表面很稳定的电极。

根据本发明，提供一种用于测量经过测量管流动的导电液体容积流速的电磁流量计流量传感器的伽伐尼电极，所述测量管与液体接触的部件是不导电的，所述的电极包括：

与液体接触的端面；

电极体；

所述的电极体以下述方式与测量壁中的孔配合；

使电极的电阻、特别是该电阻的电容分量不依赖于液体的性能和/或状态，特别是不依赖于液流状态，和/或相对于测量管保持恒定，

和/或使由液体浸湿的电极表面(下文称作浸湿表面)在液体压力变化和/或液体温度变化和/或液体的成分变化的状态下，保持恒定。

在本发明第一最佳实施例中，最好只将电极的端面作为浸湿表面，  电极体以恒定机械预应力与孔配合。

如果电极体具有至少一部分是直径减少的部分，用于容纳在压力作用下偏移的测量管非导电部件的材料，这种情况下则更好一些。

更有益的是，电极体的表面和/或孔的表面带有表面张力增加层，和/或该孔由表面张力增加的材料制成。

在本发明的第二最佳实施例中，浸湿表面由电极体的端面和与该端面临接的电极体一个表面形成，所述的表面在液体压力和/或液体温度和/或液体成分变化的状态下保持恒定。

更好的是，在电极体和孔壁之间形成足够宽的间隙，允许液体渗入该间隙并充满其中，和/或将孔作成与一个部件对齐或位于其中，这个部件的表面张力低到允许液体渗入和充满上述间隙。

第二实施例进一步的特点是，电极体的表面带有表面张力减少层。

本发明通过下文参照附图对实施例的描述会更加清楚明了，在这些图中相同的部件用相同的序号表示，其中：

图1是第一实施例的横截面图；

图2是第二实施例的横截面图。

图1和图2示出了电磁流量计流量传感器的测量管1的局部结构。其尺寸并不是按照其尺寸而是为更清楚地表示其详细结构的比例尺寸绘制的。测量管1包括金属管11和部件12，部件12与经过管11流动的导电液体接触，用于测量液体的容积流速。部件12是非导电体，即是说，它可以由例如合适的塑料或合适的橡胶组成。

如果管壁足够地厚，能容纳伽伐尼电极，当然也可以使用一个非导电的测量管，也即测量管整个由合适的塑料、合适的橡胶或合适的陶瓷制成，在这种情况下，可以不设金属管11。

在该实施例中，非导电部件12延伸到金属管11中的孔14，形成圆柱形延伸部分13。延伸部分13的直径最好恒定。延伸部分13还具有恒定且小于孔直径的孔15。

在图1、2中，与液体接触的电极3、4的电极体31、41与孔15以这样的方式配合，使电极体31、41的端面32、42能够由液体浸湿，并使电极的电阻，特别是其电容分量不受液体的性能和/或状态的约束，尤其是不受流动状态的约束，和/或相对于测量管保持恒定。

调查发现，在来自外界的压力或冲击负载作用在测量管上和流动液体的压力发生变化时，该电阻，特别是其电容分量不受这些变化的影响。

在图1所示的实施例中，电极体31与孔15以这样的方式配合，即仅仅以端面32作为浸温表面。关于这一方面最好通过使与孔配合的电极体31带有恒定的预应力和缩小的区域33来实现，而且该缩小的区域33缩小的程度大一些更好，使其外径部分能够容纳测量管11的非导电部件12的材料。

这样，在电极3上或在其中间附近，形成了材料在应力作用下产生的“塑性变形”能偏移的区域。因此，没有在测量管的内壁上形成会引起局部流动横截面减少的朝前方的拱形。

为了确保液体不会渗入孔15的壁和电极3之间的间隙中，电极体31和/或孔15的表面最好带有表面张力增加层，和/或将孔15用表面张力增加的材料制成。特别适合此目的材料是聚四氟乙烯。

图2示出了带有电极体41和端面42的伽伐尼电极4，它通过下文叙述的另一种或专门的方式获得上文所述的电阻的恒定性。除端面42之外，此外，在所有工作条件下保持恒定的电极体41的一个表面43固定不变地由液体浸湿。

进一步，为了达到此目的，在电极41和孔15的壁之间设有间隙44。该间隙44作成在液体的所有工作条件和所有状态下都能允许液体渗入并充满该间隙的形式。

非导电部件12的材料可以是具有低表面张力的能使液体渗入和充满间隙44的材料，电极41的表面最好带有表面张力减少层。

在图1和图2中，电极31、41没有由液体浸湿的部分与孔15配合，从而尽可能地形成液密结构，为了达到此目的，通常采用台阶式结构，其中之一在图中示出，也就是说，电极31、41带有连续的圆锥截体部分，形成孔15的材料嵌在该圆锥截体部分中。

在上述实施例中，电极31、41在远离端面32、42的端部，设置有用于将电极3、4与导线连接在一起的插口。当然也可以采用传统的其它将电极连接在一起的方法。

Claims (8)

1、一种用于测量经过测量管流动的导电液体容积流速的电磁流量计流量传感器的伽伐尼电极，所述测量管与液体接触的部件是不导电的，所述的电极包括：

与液体接触的端面；

电极体；

所述的电极体以下述方式与测量壁中的孔配合；

使电极的电阻、特别是该电阻的电容分量不依赖于液体的性能和/或状态，特别是不依赖于液体流动状态，和/或相对于测量管保持恒定，

和/或使由液体浸湿的电极表面，下文称作浸湿表面，在液体压力变化和/或液体温度变化和/或液体的成分变化的状态下，保持恒定。

2、根据权利要求1所述的伽伐尼电极，其特征是，只将电极的端面作为浸湿表面。

3、根据权利要求2所述的伽伐尼电极，其特征是，电极体与具有恒定机械预应力的孔配合。

4、根据权利要求3所述的伽伐尼电极，其特征是，电极体具有直径减少的区域，用于容纳在压力作用下偏移的测量管非导电部件的材料。

5、根据权利要求2所述的伽伐尼电极，其特征是，电极体的表面和/或孔的表面带有表面张力增加层，和/或该孔由表面张力增加的材料制成。

6、根据权利要求1所述的伽伐尼电极，其特征是，浸湿的表面由电极体的端面和与该端面临接的电极体一个表面形成，所述的表面在液体压力和/或液体温度和/或液体成分变化的状态下保持恒定。

7、根据权利要求6所述的伽伐尼电极，其特征是，在电极体和孔壁之间形成足够宽的间隙，允许液体渗入该间隙并充满其中，和/或将孔作成与一个部件对齐或位于其中，这个部件的表面张力低到允许液体渗入和充满上述间隙。

8、根据权利要求6或7所述的伽伐尼电极，其特征是，电极体的表面带有表面张力减少层。

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