DE2634702B2 - Electrode arrangement for an electromagnetic flow meter - Google Patents

Electrode arrangement for an electromagnetic flow meter

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DE2634702B2 DE19762634702 DE2634702A DE2634702B2 DE 2634702 B2 DE2634702 B2 DE 2634702B2 DE 19762634702 DE19762634702 DE 19762634702 DE 2634702 A DE2634702 A DE 2634702A DE 2634702 B2 DE2634702 B2 DE 2634702B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für einen elektromagnetischen Durchflußmesser mit zwei von außen gegen ein vom Medium durchströmtes. einem magnetischen Feld ausgesetztes dielektrisches Rohrstück anliegenden Elektrodensätzen aus je einer Meßelektrode und Schirmelektrode, wobei zwischen jeder Meßelektrode und zugeordneter Schirmelektrode eine Isolierschicht aus einem dielektrischen Material angeordnet, die die Schirmelektrode bildende äußere Metallschicht mit einem Schirmrohr und die die Meßelektrode bildende innere Metallschicht mit einer1 Signalader elektrisch leitend verbunden ist.The invention relates to an electrode arrangement for an electromagnetic flow meter with two from the outside against one through which the medium flows. a magnetic field-exposed dielectric tube piece adjacent sets of electrodes of each one measuring electrode and shield electrode being arranged an insulating layer of a dielectric material between each measuring electrode and associated shield electrode, the shield electrode forming outer metal layer with a shield tube and the measuring electrode forming inner metal layer with a 1 signal wire is electrically connected.

Bei Durchflußmessern dieser Art wird die in der Flüssigkeit induzierte, dem Durchfluß proportionale Spannung in den Meßele!uroden abgegriffen. Die Schirmelektroden sollen Störeinflüsse eliminieren, wobei sie entweder auf dem Potential der Meßelektroden mitgeführt oder auf einem etwas höheren Potential gehalten werden. Bei den bekannten großflächigen Elektroden der gattungsgemäßen Art werden die Meß- und Schirmelektroden als getrennte Bauteile hergestellt und mit vorgefertigten Isolier- und Abstandselementen oder geeigneten Vergußmassen zu Elektrodensätzen zusammengebaut. Dieser Aufbau ist jedoch sehr aufwendig. Die Meß- und Schirmelektroden müssen bei der Montage sehr genau justiert werden, damit keine Kurzschlüsse zwischen diesen und gegenüber anderen metallischen Bauteilen des Durchflußrnessers erfolgen können. Auch müssen die beiden Elektroden sehr stabil miteinander verbunden oder verklebt werden, um durch Einwirkung von Druck, Vibrationen o. dgl. eine Beeinträchtigung ihrer elektrischen Eigenschaften zu verhindern. Durch Verwendung von Klebern werden außerdem die elektrischen Eigenschaften, besonders bei höheren Temperaturen des Mediums, in ungünstiger Weise beeinflußt.In flow meters of this type, the flow induced in the liquid is proportional to the flow Tension tapped in the measuring elements. The shield electrodes should eliminate interference, whereby they either carried along at the potential of the measuring electrodes or at a slightly higher potential being held. In the known large-area electrodes of the generic type, the measuring and shield electrodes manufactured as separate components and with prefabricated insulating and spacer elements or suitable potting compounds assembled to form electrode sets. However, this structure is very laborious. The measuring and shielding electrodes must be adjusted very precisely during assembly so that none Short circuits take place between these and with respect to other metallic components of the flow meter can. The two electrodes must also be connected or glued to one another in a very stable manner in order to get through The effect of pressure, vibrations or the like is an impairment to prevent their electrical properties. Using adhesives will also help the electrical properties, especially at higher temperatures of the medium, are less favorable Way influenced.

In einem auf eine frühere Anmeldung erteilten Patent ist zur Vermeidung einer Hohlraumbildung zwischen den Elektroden samt Elektrodenanschlüssen und den Dielektrika und zur Versteifung der Elektrodenanschlüsse vorgesehen, daß die Schirm- und Meßelektrodenanschlüsse aus biegesteifen Rohren bestehen, die an ihren Stirnumfängen jeweils mit ihren Elektroden mechanisch und elektrisch leitend fest verbunden sind und die Meß- und Schirmelektroden allseitig von einer auch die Zwischenräume zwischen den Elektroden und den Elektrodenanschlüssen lückenlos und homogen ausfüllenden einheitlichen dielektrischen aushärtenden Masse umgeben sind, so daß sich eine an sich starre maßhaltige eigenständige Elektrodenanordnung ergibt, die als Baueinheit vorgefertigt ist und als Ganzes in dasIn a patent issued on an earlier application, to avoid cavitation between the electrodes together with the electrode connections and the dielectrics and for stiffening the electrode connections provided that the shield and measuring electrode connections consist of rigid tubes that are attached to their forehead circumferences are each mechanically and electrically conductively connected to their electrodes and the measuring and shielding electrodes on all sides by one also the spaces between the electrodes and The electrode connections are completely and homogeneously filled with uniform dielectric hardening Mass are surrounded, so that there is an inherently rigid, dimensionally stable independent electrode arrangement, which is prefabricated as a unit and as a whole in the

jo Geberrohr eingesetzt werden kann.jo encoder tube can be used.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodenanordnung für elektromagnetische Durchflußmesser der gattungsgemäßen Art dadurch auszubilden, daß sie mit einer sehr genauenIn contrast, the invention is based on the object of an electrode arrangement for electromagnetic Train flow meters of the generic type in that they are very accurate

J5 Lagefixierung einfacher und preiswerter herzustellen ist.J5 positional fixation easier and cheaper to manufacture is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektrodensazt aus einer zweiseitig metallkaschierten Leiterkarte besteht.This object is achieved according to the invention in that the electrode set consists of a metal-clad on both sides Circuit board consists.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Elektrodensätze haben den wesentlichen Vorteil, daß sie auf besonders einfache und preiswerte Art und Weise herzustellen sind. Verwendung finden die an sich bekannten Leiterkarten, die für die Herstellung gedruckter Schallungen durch Ätzverfahren bekannt sind. In entsprechender Weise können auch die auf beiden Seiten aufkaschierten Metallschichten durch das bekannte Ätzverfahren auf die gewünschte Flächenform und -größe gebracht werden. Die beiden ElektrodenThe electrode sets designed according to the invention have the significant advantage that they are particularly are simple and inexpensive to manufacture. The ones known per se are used Circuit cards that are known for the production of printed circuit boards by means of etching processes. In In a corresponding manner, the metal layers laminated on both sides can also be replaced by the known Etching process can be brought to the desired surface shape and size. The two electrodes

so halten den vorgegebenen Abstand exakt ein, wobei die Trägerplatte der Leiterkarte die erforderliche Isolierung gewährt. Die Herstellung kann in einer wesentlich geringeren Arbeitszeit erfolgen und die Montage erfordert keine besonderen Maßnahmen zur Lagefixierung. so keep the specified distance exactly, with the carrier plate of the printed circuit board providing the necessary insulation granted. The production can be done in a much shorter working time and the assembly does not require any special measures to fix the position.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Trägerplatte der Leiterkarte aus einem flexiblen dielektrischen Kunststoff bestehen. Hierdurch wird erreicht, daß die Elektrodenanordnung leicht an die Krümmung des Meßrohres angepaßt werden kann. Es ist deshalb nicht mehr erforderlich, für verschiedene Rohrmaße verschiedene Elektrodensätze zu fertigen.In a particularly advantageous manner, the carrier plate the circuit board consist of a flexible dielectric plastic. This ensures that the Electrode arrangement can be easily adapted to the curvature of the measuring tube. It is therefore not more necessary to manufacture different sets of electrodes for different pipe dimensions.

Bei einer bevorzugten Ausführung besteht die Trägerplatte der Leiterkarte aus Polytetraflouräthylen mit Metallschichten aus Kupfer. Polytetrafluoräthylen stellt ein besonders hochwertiges Dielektrikum dar. Für die Fertigstellung des Elektrodensatzes ist es lediglich erforderlich, daß die äußere Metallschicht mit einemIn a preferred embodiment, the carrier plate of the printed circuit board consists of polytetrafluoroethylene with metal layers of copper. Polytetrafluoroethylene is a particularly high-quality dielectric. For the completion of the electrode set, it is only necessary that the outer metal layer with a

kreisförmigen Loch, ζ. B. durch Ätzung versehen ist, an dessen Rand das Schirmrohr angelötet ist, während die Signalader durch eine Bohrung führt und an der inneren Metallschicht, welche die Meßelektrode bildet, angelötet ist. Der Elektrodensatz kann daher in einfacher Weise mit dem Schirmrohr und der Signalader vormontiert werden, so daß der Einbau in den Durchflußmesser wesentlich leichter gesialtet ist.circular hole, ζ. B. is provided by etching the edge of which the shield tube is soldered on, while the signal wire leads through a hole and on the inner one Metal layer, which forms the measuring electrode, is soldered. The set of electrodes can therefore be made in a simple manner Way to be preassembled with the shield tube and the signal wire, so that the installation in the Flow meter is much lighter sialed.

In an sich bekannter Weise sind die Flächen der beiden Metallschichten derart proportioniert, daß die äußere Metallschicht, welche die Schirmelektroüe bildet, die innere Metallschicht an den Rändern überragt. Bti einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist um den Rand der inneren Metallschicht herum mit Abstand ein Schirmring angeordnet, der elektrisch leitend mil der äußeren Metallschicht verbunden ist. Durch diesen Schirmring können Leckwiderstände längs der Rohrauskleidung zum Metallrohr hin vermieden oder stark reduziert werden.In a manner known per se, the surfaces of the two metal layers are proportioned in such a way that the outer metal layer, which forms the shielding electrical system, the inner metal layer at the edges towers. One preferred embodiment of the invention is around the edge of the inner metal layer around a shield ring arranged at a distance, which is electrically conductive mil the outer metal layer connected is. Through this shield ring, leakage resistances can be created along the pipe lining Metal pipe to be avoided or greatly reduced.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigtThe subject matter of the invention is explained in more detail in the drawing using two exemplary embodiments; it shows

Fig. 1 einen mittleren Querschnitt durch eine Elektrodenanordnung und1 shows a central cross section through an electrode arrangement and

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1, jedoch mit einer Abwandlung.Fig. 2 shows the subject of FIG. 1, but with one Modification.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellten Elektrodensätze sind stark schematisiert, um die Einzelteile und deren Lage zueinander zu verdeutlichen.The in the F i g. 1 and 2 shown electrode sets are highly schematic to the individual parts and their To clarify the position of each other.

In Fig. 1 ist ein Rohrstück 1 angedeutet, lurch welches das zu messende Medium strömt. Dieses Rohrstück 1 besteht in bekannter Weise aus einem dielektrischen Material, beispielsweise Kunststoff. \·ι üblicher Weise sind diesem dielektrischen Rohrstück 1 eines elektromagnetischen Durchflußmessers zwei der in Fig. 1 dargestellten Elektrodensätze zugeordnet, welche aufeinander gegenüberliegenden Seiten angebracht sind. Jeder dieser Elektrodensätze ist erfindungsgemäß aus einer Leiterkarte 2 gefertigt. Diese Leiterkarte 2 besteht aus einer Trägerplatte 3 aus einem flexiblen dielektrischen Kunststoff, beispielsweise Polytetrafluorethylen und hat eine Dicke von etwa 0,2—0,5 mm. Auf beiden Flächen der Trägerplatte 3 ist eine Metallschicht aufkaschiert, vorzugsweise Kupfer. Diese Metallschichten können beispielsweise eine Dicke zwischen 30 und 50 aufweisen. Je nach den gewünschten elektrischen Eigenschaften sind jedoch auch andere Dicken für die Trägerplatte und die Metallschichten brauchbar.In Fig. 1, a pipe section 1 is indicated through which the medium to be measured flows. This pipe section 1 consists in a known manner of a dielectric material, for example plastic. In the usual way, this dielectric tube piece 1 of an electromagnetic flow meter is assigned two of the electrode sets shown in FIG. 1, which are attached to opposite sides. According to the invention, each of these electrode sets is made from a printed circuit card 2. This circuit card 2 consists of a carrier plate 3 made of a flexible dielectric plastic, for example polytetrafluoroethylene and has a thickness of about 0.2-0.5 mm. A metal layer, preferably copper, is laminated onto both surfaces of the carrier plate 3. These metal layers can have a thickness between 30 and 50, for example. However, depending on the desired electrical properties, other thicknesses can also be used for the carrier plate and the metal layers.

Zur Herstellung eines Elektrodensatzes wird eine zweiseitig kaschierte Leiterkarte 2 entsprechend den Konturen und Abmessungen der Meß- und Schirmelektroden durch Ätzverfahren behandelt Auf diese Art und Weise wird auf einer Seite eine äußere Metallschicht 4 gebildet, welche die Schirmelektroden bildet, während die gegenüberliegende innere Metallschicht 5 eine Meßelektrode bildet Außerdem wird die äußere Metallschicht 4 durch Ätzen im Bereich eines kreisförmigen Loches 6 entfernt. Am Rand dieses Loches 6 wird dann ein Schirmrohr 7 angelötet Weiterhin ist eine Bohrung 8 vorgesehen, welche durch die Trägerplatte 3 führt und durch welche eine Signalader 9 ragt, die an die innere Metallschicht 5 angelötet ist.To produce a set of electrodes, a double-sided laminated circuit card 2 is used in accordance with Contours and dimensions of the measuring and shielding electrodes treated by etching processes in this way and Way, an outer metal layer 4 is formed on one side, which forms the screen electrodes, while the opposite inner metal layer 5 forms a measuring electrode. In addition, the outer Metal layer 4 removed by etching in the area of a circular hole 6. At the edge of this hole 6 is then a shield tube 7 is soldered on. Furthermore, a bore 8 is provided which passes through the carrier plate 3 and through which a signal wire 9 protrudes, which is soldered to the inner metal layer 5.

Die Fertigung des Elektrodensatzes erfolgt anhand ebene / Leiterkarten, welche dann bei der Montage an einen Durchflußmesser an die Konturen des Rohrstükkes 1 angeformt werden, was infolge der flexiblen Eigenschaften der Leiterkarte 2 leicht und schnell auszuführen ist.The electrode set is manufactured using flat / printed circuit cards, which are then molded onto the contours of the pipe section 1 during assembly on a flow meter, which can be carried out easily and quickly due to the flexible properties of the printed circuit card 2.

Wie F i g. 1 erkennen läßt, sind die Flächenabmessungen der inneren Metallschicht 5 und der äußeren Metallschicht 4 derart, daß die äußere Metallschicht 4 die innere Metallschicht 5 an den Rändern überragt. Außerdem stehen die Ränder der Trägerplatte 3 aus dielektrischerr! Material über, so daß eine ausreichende Isolierung gewährleistet ist.Like F i g. 1 shows the surface dimensions of the inner metal layer 5 and the outer Metal layer 4 such that the outer metal layer 4 projects beyond the inner metal layer 5 at the edges. In addition, the edges of the carrier plate 3 are made of dielectric! Material over so that sufficient Isolation is guaranteed.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf der Innenfläche des Elektrodensatzes ein besonderer Schirmring 11 angebracht. Dieser liegt mit Abstand um den Rand der Meßelektrode herum. Praktisch handelt es sich also um einen mit Abstand um den Rand der Meßelektrode herumliegenden Metallstreifen, der auf einfache Art und Weise durch Wegätzen einer Ätzbahn 10 herstellbar ist.In the embodiment shown in FIG. 2, a is on the inner surface of the electrode set special screen ring 11 attached. This lies with Distance around the edge of the measuring electrode. So in practice it is one by far the edge of the measuring electrode lying around metal strips, which can be easily passed through Etching away an etching path 10 can be produced.

Der Schirmring 11 wird dann durch Kontaktelemente 12 mit der äußeren Metallschicht 4 elektrisch leitend verbunden, z. B. durch Durchkontaktieren, stromle'tende Randklammern, Bolzen o. dgl.The shield ring 11 then becomes electrically conductive with the outer metal layer 4 through contact elements 12 connected, e.g. B. by through-hole plating, Stromle'tende edge clips, bolts o. The like.

Das Schirmrohr 7 kann auch durch ein Kabelabschirmgeflecht ersetzt werden, welches auf die äußere Metallschicht 4 angelötet ist. Weiter kann bei unmittelbarem Anliegen einer Verstärkereinheit anstelle des Schirmrohres 7 ein Schirmbecher zur Anwendung gelangen.The shield tube 7 can also be replaced by a cable shielding braid, which is attached to the outer Metal layer 4 is soldered. An amplifier unit can also be used in the event of immediate concern of the shield tube 7, a shield cup is used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrodenanordnung für einen elektromagnet! sehen Durchflußmesser mit zwei von außen gegen ein vom Medium durchströmtes, einem magnetischen Feld ausgesetztes dielektrisches Rohrstück anliegenden Elektrodensätzen aus je einer Meßelektrode und Schirmelektrode, wobei zwischen jeder Meßelektrode und zugeordneter Schirmelektrode eine Isolierschicht aus einem dielektrischen Material angeordnet, die die Schirmelektrode bildende äußere Metallschicht mit einem Schirmrohr und die die Meßelektrode bildende innere Metallschicht mit einer Signalader elektrisch leitend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodensatz aus einer zweiseitig metallkaschierten Leiterkarte (2) besteht.1. Electrode arrangement for an electromagnet! see Flow meter with two from the outside against one through which the medium flows, a magnetic one Field-exposed dielectric pipe section adjacent sets of electrodes, each consisting of a measuring electrode and shield electrode, between each measuring electrode and associated shield electrode an insulating layer made of a dielectric material is arranged, which forms the shield electrode outer metal layer with a shield tube and the inner metal layer forming the measuring electrode with a signal wire is connected in an electrically conductive manner, characterized in that the set of electrodes consists of a double-sided metal-clad printed circuit board (2). 2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (3* der Leiterkarte (2) aus einem flexiblen dielektrischen Kunststoff besteht.2. Electrode arrangement according to claim 1, characterized in that the carrier plate (3 * the Printed circuit board (2) consists of a flexible dielectric plastic. 3. Elektrodenanordnung nach den Ansprüchen ! und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (3) der Leiterkarte (2) aus Polytetrafluoäthylen mi ϊ Metallschichten aus Kupfer besteht.3. Electrode arrangement according to the claims! and 2, characterized in that the carrier plate (3) The circuit board (2) is made of polytetrafluoroethylene with metal layers made of copper. 4. Elektrodenanordnung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Metallschicht (4) mit einem kreisförmigen Loch (6) versehen ist, an dessen Rand das Schirmrohr (7) angelötet ist, während die Signalader (9) durch ein«: Bohrung (8) führt und an der inneren Metallschicht (5) angelötet ist.4. Electrode arrangement according to claims I to 3, characterized in that the outer Metal layer (4) is provided with a circular hole (6), on the edge of which the screen tube (7) is soldered, while the signal wire (9) leads through a «: hole (8) and to the inner metal layer (5) is soldered on. 5. Elektrodenanordnung nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Metallschicht (4) die innere Metallschicht (5) an den Rändern überragt.5. Electrode arrangement according to claims i to 4, characterized in that the outer Metal layer (4) protrudes beyond the inner metal layer (5) at the edges. 6. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprü ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß um den Rand der inneren Metallschicht (5) herum mir. Abstand ein Schirmring (H) angeordnet ist, der elektrisch leitend mit der äußeren Metallschicht (4) verbunden ist.6. Electrode arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that around the Edge of the inner metal layer (5) around me. Distance a screen ring (H) is arranged, the is electrically conductively connected to the outer metal layer (4).
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