CN1249423A

CN1249423A - 用于电磁流量传感器的电极部件

Info

Publication number: CN1249423A
Application number: CN 99119559
Authority: CN
Inventors: 奥利弗·格雷夫; 米夏埃尔·肖夫
Original assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Current assignee: Endress and Hauser Flowtec AG
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2000-04-05
Anticipated expiration: 2019-07-27
Also published as: EP1217338B1; EP1217338A2; DK1217338T3; DE59803198D1; EP1217338A3; CN1096603C; DE59814203D1; EP0977018B1; JP2000046604A; EP0977018A1; JP3043759B2

Abstract

电极部件通过适当的设计避免了减小电极的绝缘电阻.该部件是包含金属非铁磁材料管的电磁流量传感器的一部分。管具有绝缘里衬,管的外表面是未经处理的。每个电极具有头和设有螺纹且半径小于头的柄。电极通过绝缘体装配在管壁的孔中。绝缘体具有盘形部分和配合孔的管形部分。圆柱形部分由绝缘疏水性材料制成且具有底和壁部分。底具有半径小于盘形部分半径的开口。壁部分的内径略小于盘形部分的内径。通过将螺母拧到柄的螺纹上使圆柱形部分、绝缘体和弹簧部分依次固定。因此,扩展部分固定在孔中,盘形部分和底支撑在量管的外表面上。

Description

用于电磁流量传感器的电极部件

本发明涉及用于电磁流量传感器的电极部件。

众所周知，电磁流量计测量导电液体的体积流速。测量原理是法拉第感应定律。液体流过磁场而在其中感应出电压，通过至少两个电极部件将电压取出。

呈量管形式的用于引导液体的装置，产生磁场的装置，电极部件，以及其他可能的元件构成了电磁流量传感器。

至少在磁场区内，量管内表面由绝缘材料制成，以便感应电压不被短路。因此，金属量管衬以合适的绝缘材料。

此外，金属量管不准用铁磁材料制造，使得通过放置在量管外的线圈部件产生的磁场能到达并穿过液体。因此它们一般由优质钢制成，使得它们的外表面是不锈的，一般不需进行再处理。

电极部件包括具有头和柄的测量电极。测量电极以与量管的壁电绝缘的方式装配在量管壁的孔中。由于感应电压值仅小至1mV级且内部电阻为100κΩ级，因此所述绝缘必须非常好。

绝缘质量的量度标准通常是测量电极和量管之间的绝缘电阻。在干燥的条件下，绝缘电阻通常为100MΩ级。

已经证明，在流量传感器工作期间，这些值可以退化到感应电压内电阻级，从而后者减少为大致一半。本发明者的研究表明，这主要出现在量管温度低于环境空气温度时。即使包围电极部件的外壳中充满泡沫，环境空气也常常渗透到外壳中。

因此，湿气将停留在量管上，特别是在测量电极附近；这甚至会导致形成小水滴；由于毛细力，湿气一方面会渗入测量电极和绝缘之间的空隙中，另一方面会渗入绝缘和量管之间的空隙中。再者，由于附着力的结果，在绝缘和测量电极外表面会形成湿气薄膜。

因此，本发明的目的是通过适当设计电极部件来避免减小测量电极的绝缘电阻。

为了达到这一目的，本发明提供了一种用于电磁流量传感器的电极部件，所述电磁流量传感器包括：

由金属非铁磁材料制成的量管，所述量管衬以绝缘材料且具有未经处理的外表面；

线圈部件，产生以大致直角穿过量管的磁场且具有中心轴；以及

两个电极部件，在垂直于中心轴的量管直径上彼此相对设置，

所述电极部件包括：

测量电极，具有头和设有外螺纹且半径小于头的柄，所述测量电极通过绝缘体装配在量管壁的孔中以便与所述壁绝缘，所述绝缘体具有盘形部分和配合孔的管形扩展部分；以及

圆柱形部分，由电绝缘的疏水性材料制成，且具有底和壁部分，所述底具有直径小于盘形部分直径的中央开口，所述壁部分的内径略大于盘形部分的直径，在扩展部分装配在孔中的情况下，通过将螺母拧在柄的外螺纹上的方式将圆柱形部分、绝缘体和弹簧部分依次固定，盘形部分和底支撑在量管的外表面上。

在本发明的最佳实施例中，绝缘体盘形部分的扩展部分与圆柱形部分的中央开口相配合。圆柱形部分最好由全氟烷氧化物制成。

本发明的一个优点是，由于在疏水性的圆柱形部分上不能形成液体薄膜，避免了绝缘电阻的减小和感应电压的削弱。这也阻止了出现长期绝缘电阻变化，而这种变化会导致叠加于感应电压上的干扰电压。

通过以下结合附图对本发明最佳实施例的描述可以更清楚地理解本发明，在附图中：

图1是第一种电极部件的局部剖视图；

图2A是第二种电极部件的第一变形例的局部剖视图；

图2B是第二种电极部件的第二变形例的局部剖视图。

图1中，以局部剖视图示出了第一种电极部件，电极部件已装配在电磁流量传感器的量管1中。仅示出了量管1的靠近部件的部分，量管1是由金属非铁磁材料特别是优质钢制成。

量管1衬以绝缘材料2，绝缘材料2可以是电磁流量计中通常为此目的所使用的任一种材料，例如聚四氟乙烯、硬橡胶、软橡胶等。在图1的实施例中，聚四氟乙烯用作绝缘材料2。在制造量管1的过程中，管的外表面11是未经处理的，即裸露的。

电极部件3包括具有头41和柄42的测量电极4。柄42的直径小于头41并没有外螺纹43。测量电极4通过绝缘体5固定在量管1壁的孔12中，使得测量电极4和量管1彼此电绝缘。

绝缘体5具有盘形部分51和固定在孔12中的管形扩展部分52。盘形部分51的直径大于扩展部分52的外径。扩展部分52稍短于量管1的壁厚。但是，由于绝缘材料2通过头41压紧量管1的壁，所以在图1所示测量电极4的固定状态下，扩展部分52向下到达绝缘材料2。在这种方式下，首先填满了扩展部分52端部和量管1外表面之间的空腔。

圆柱形部分6具有底61和壁部62，由电绝缘的疏水材料制成，全氟烷氧化物尤其适于实现此目的。底61具有中央开口63，开口63的直径小于绝缘体5的盘形部分51的直径。这样，底61位于盘形部分51的下面并且压抵量管1的外表面11。

如图1所示，盘形部分51以如下方式成阶梯状：低颈53的直径等于中央开口的直径，使得颈53与该开口精确配合。颈53的厚度略小于底61的厚度，使得在成品的状态下，底61如上所述可靠压抵量管1的外表面11。

圆柱形部分6的壁部分62的内径略大于盘形部分51的直径，使得后者与圆柱形部分6配合。

电极部件3还包括弹簧部分7、两个垫圈8和螺母9，在该实施例中，弹簧部分7为双向作用的弹簧件。电极部件3的组件装配顺序如下：

首先，测量电极4从内部穿过量管1的孔12并保持在其中。在柄42下部形成的槽44用于将测量电极4所用的不同材料区分开来，这些材料如优质钢1.4435，优质钢Hast C 22，铬镍钢，具有20原子％铑的铂铑合金，或者钽等。

然后，圆柱形部分6和绝缘体5滑过柄42，扩展部分52位于孔12的中央。下一步，两个垫圈8中一个垫圈、弹簧部分7、第二个垫圈8依次滑过柄42。最后，拧上螺母9并拧紧使弹簧部分7承受压应力。

通过该压应力，一方面，圆柱形部分6的底61压抵量管1的外表面11，另一方面，测量电极4的头41被紧紧拉靠绝缘材料2所用的聚四氟乙烯，在那里形成一个小凹陷。

因此，头41将量管1内的液体流动紧密封起来，保护位于量管1外部的那部分电极部件3免受，例如趋于从量管1的外表面11蔓延到测量电极4的湿气。此外，疏水性圆柱体部分5可靠地阻止了冷凝水薄膜聚集在外表面11和测量电极4之间。

图1还示出了在成品状态下电极部件3如何连接到导线10。这是通过另一螺母13、焊接片14和弹性垫圈15来实现的，导线10焊接到焊接片14上。如图所示，通过拧紧螺母13将这些部件固定在测量电极4的螺纹43上。

图2A为第二种电极部件3′的第一变形例的局部剖视图。仅能看到该变形例左手侧的半个部分。在图2A中，仅对说明图2A所必须的那些附图标记以图1中的附图标记加上单撇号加以表示。下面仅对区别于图1之处加以解释。

在图2A的变形例中，绝缘体5′与圆柱形部分6′的整个内部轮廓相适应，即它延伸到圆柱形部分6′的上边缘。作为弹簧部分7′，设置弹性垫圈代替图1的双向作用弹簧件。当然，这两类弹簧是可互换的。

电极部件3′的组件装配顺序如下：首先，测量电极4′从内部穿过量管1′的孔并保持在其中。然后，垫圈81′、弹性垫圈7′和另一垫圈82′插入绝缘体5′中。接着，圆柱形部分6′和如刚刚所述制备的绝缘体5′滑过柄42′。最后，拧上螺母9′并拧紧使弹性垫圈7′承受压应力。

图2B是第二种电极部件3″的第二变形例的局部剖视图。仅能看到该变形例右手侧的半个部分。在图2B中，仅对说明图2B所必须的那些附图标记以图1中的附图标记加上双撇号加以表示。下面仅对区别于图1之处加以解释。

在图2B的变形例中，绝缘体5″与圆柱形部分6″的整个内部轮廓相适应，即它延伸到圆柱形部分6″的上边缘。对于弹簧部分7″，设置弹性垫圈代替图1的双向作用弹簧件。当然，这两类弹簧是可互换的。

电极部件3″的组件装配顺序如下：首先，测量电极4″内部穿过从量管1″的孔并保持在其中。然后，垫圈81″、弹性垫圈7″和另一垫圈82″插入绝缘体5″中。接着，圆柱形部分6″和如刚刚所述制备的绝缘体5″滑过柄42″。最后，拧上螺母9″并拧紧使弹性垫圈7″承受压应力。

图2A的第一变形例与图2B的第二变形例不同之处在于：第一变形例与第二变形例相比是为较大的标称直径而设计的，因此，测量电极4′更长，绝缘材料2′更厚。

在两种变形例中，绝缘材料2′、2″使用硬橡胶或软橡胶。因此图2A的头41′需要聚四氟乙烯的密封垫16′。密封垫16′安装在量管1′壁的孔中扩展部分52′之下，该孔稍微伸入绝缘材料2′。它有助于头41′和测量电极4′的柄42′的邻接部分的密封。

图2B示出了类似的密封垫16″，但适当的话也可以省略。密封垫16″安装在量管1″壁的孔中扩展部分52″之下，该孔稍微伸入绝缘材料2″。它有助于头41″和测量电极4″的柄42″的邻接部分的密封。

Claims

1.用于电磁流量传感器的电极部件，所述电磁流量传感器包括：

所述电极部件包括：

圆柱形部分，由电绝缘的疏水性材料制成，且具有底和壁部分，所述底具有直径小于盘形部分直径的中央开口，所述壁部分的内径略大于盘形部分的直径，在扩展部分装配在孔中的情况下，通过将螺母拧在柄的外螺纹上的方式将圆柱形部分、绝缘体和弹簧部分依次固定，且盘形部分和底支撑在量管的外表面上。

2.根据权利要求1所述的电极部件，其特征在于，绝缘体盘形部分的扩展部分与圆柱形部分的中央开口相配合。

3.根据权利要求1或2所述的电极部件，其特征在于，圆柱形部分由全氟烷氧化物制成。