DE4303402C2

DE4303402C2 - Elektromagnetischer Durchflußmesser

Info

Publication number: DE4303402C2
Application number: DE4303402A
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Yokoi; Masatsugu Arai; Akiomi Kohno; Yuji Yoshitomi; Yutaka Sakurai; Tamio Ishihara
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1999-08-12
Anticipated expiration: 2013-02-06
Also published as: JP3175261B2; DE4303402A1; US5400659A; JPH05215582A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Durch flußmesser, speziell auf einen elektromagnetischen Durchflußmesser des Typs, bei dem eine Meßröhre aus Ke ramik hergestellt ist und Meßelektroden nicht in Kontakt mit dem zu messenden Fluid sind.

Elektromagnetische Durchflußmesser werden auf Basis des Faradayschen Induk tionsgesetzes entworfen, so daß, wenn ein elektrisch leitendes Fluid senkrecht zu einem magnetischen Feld fließt, eine Spannung im Verhältnis zu einer Flußge schwindigkeit des Fluides in einer Richtung senkrecht sowohl zur Richtung des Fluidflusses als auch der Richtung des magnetischen Feldes erzeugt wird. Daher ist die Durchflußrate eines zu messenden Fluides bestimmt durch Anlegen eines magnetischen Feldes an das zu messende Fluid, das durch eine Meßröhre fließt, um eine Spannung zu erzeugen, und durch Erfassen der Spannung durch ein Paar Meßelektroden. Es gibt zwei Typen von elektromagnetischen Durchflußmessern; ein Typ, bei dem die Meßelektroden in Kontakt mit dem zu messenden Fluid sind, und ein anderer Typ, bei dem sie nicht in Kontakt mit dem zu messenden Fluid sind. Auch ist die Meßröhre in erster Linie aus Keramikmaterial hergestellt, das korrosions- und hitzebeständiger ist.

Bei den vorgeschlagenen elektromagnetischen Durchflußmessern des obigen Standes der Technik ist die äußere Oberfläche einer Metallröhre mit einem Metall beschichtet, d. h. metallisiert, wobei das Vakuumbedampfungsverfahren benutzt wird, um Meßelektroden und Abschirmungen zu bilden.

Da jedoch die durch das Vakuumverdampfungsverfahren gebildeten Metallfilme schwach sind in der Übergangsflächenhaftungsintensität mit Keramik, schreitet Abblättern zwischen den Metallfilmen und der Keramik an der Übergangsfläche allmählich fort, wenn die Meßröhre wiederholt Hitze ausgesetzt ist. Entsprechend tritt dort ein Problem auf, daß die Meßgenauigkeit verschlechtert oder verändert wird.

Im Hinblick auf das Lösen des oben genannten Problems ist es ein Ziel der vorlie genden Erfindung einen elektromagnetischen Durchflußmesser bereitzustellen, bei dem die Übergangsflächenhaftungsintensität zwischen Metallfilmen, die Elektroden und Abschirmungen bilden, und Keramik zu einem solchen Maße er höht ist, daß kein Abblättern an der Übergangsfläche hervorgerufen wird, auch wenn es wiederholt Hitze ausgesetzt ist, und das stabil in der Meßfähigkeit ist.

Dieses Problem wird durch den elektromagnetischen Durchflußmesser gemäß der Erfindung gelöst, wie er in den unabhängigen Ansprüchen 1 und 4 definiert ist. Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

US 4,539,835 betrifft die Kalibrierung eines kapazitiven Höhenmessers.

In DE 83 10 394 U1 ist ein Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durch flußmeßgeräte beschrieben, bei dem die Elektroden in Kontakt mit dem Fluid sind.

In DE 37 04 413 A1 ist ein elektromagnetischer Durchflußmesser beschrieben, der einen von einem zu messenden strömenden Medium durchfließbaren Spulen körper aus metallisierbarer Keramik enthält, wobei die Außenfläche des Spulen körpers in ihrem zentralen Bereich zur Bildung eines Paars von kapazitiven Me ßelektroden an sich diametral gegenüberliegenden Stellen metallisiert ist.

In DE 38 43 667 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrode für elektroma gnetische Durchflußmesser beschrieben, bei dem Elektrodenteile in ein Paar Ein führungslöcher eingesetzt werden, die von außen nach innen durch eine umman telnde Wandung eines aus einem gesinterten Keramikmaterial hergestellten Meß rohr ragen und sich jeweils gegenüberliegend ausgebildet sind. Die Elektroden teile werden geheizt und verhärtet, um die Elektroden zu bilden.

In JP-1-136025 A ist ein Erfassungsrohr zur Durchflußratenmessung vom ma gnetischen Induktionstyp beschrieben.

Wenn die Keramikmeßröhre aus einem Material gebildet ist, ausgewählt aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Sialon, Siliziumnitrid und Siliziumkarbid, sind die Meßelektroden und Abschirmungen aus einem Material gebildet, ausgewählt aus Legierungen, die Titan und eine Aluminium-Silizium-Basislegierung enthal ten.

Wenn die Keramikmeßröhre aus einem Material gebildet ist, ausgewählt aus Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid, sind die Meßelektroden und Abschirmungen aus einem Material gebildet, ausgewählt aus einer Legierung, die Molybdän- Mangan als ein Hauptbestandteil enthält und einer Legierung, die Wolfram- Mangan als ein Hauptbestandteil enthält.

Die Meßelektroden und Abschirmungen haben vorzugsweise eine Dicke im Be reich von 10 µm bis 500 µm, wenn der äußere Durchmesser der Meßröhre kleiner als 100 mm ist, und in einem Bereich von 10 µm bis 300 µm, wenn der äußere Durchmesser der Meßröhre nicht kleiner als 100 mm ist.

Wenn die Meßelektroden und Abschirmungen aus einer Legierung herge stellt sind, die Titan enthält, ist der Titangehalt vorzugsweise im Bereich von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-%.

Ein Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Durchflußmes sers entsprechend der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: Anordnen der Meßelektroden und Abschirmungen an jeweils vorbestimm ten Positionen auf der äußeren Oberfläche der Keramikmeßröhre; und Erhitzen der Keramikmeßröhre, der Meßelektroden und der Abschirmun gen zusammen; und Befestigen der Meßelektroden und der Abschirmun gen durch ein Reaktionsprodukt aufgrund einer Übergangsflächenreaktion mit der Keramikmeßröhre.

Die Keramikmeßröhre, die Meßelektroden und die Abschirmungen kön nen unter einer Bedingung erhitzt sein, daß die Meßelektroden und die Abschirmungen gegen die Keramikmeßröhre gepreßt sind.

Wenn die Meßröhre gebildet ist aus einem Material, ausgewählt aus Aluminiumoxid und Zirkoniumoxid, und die Meßelektroden und Ab schirmungen gebildet sind aus einem Material, ausgewählt aus einer Legierung die Molybdän-Mangan als einen Hauptbestandteil enthält und einer Legierung, die Wolfram-Mangan als einen Hauptbestandteil enthält, können die Meßelektroden und die Abschirmungen auf der äußeren Oberfläche der Keramikmeßröhre vor dem Sintern der Keramikmeßröhre angeordnet sein, und die Keramikmeßröhre, die Meßelektroden und die Abschirmungen können zusammen erhitzt werden gleichzeitig mit dem Sintern der Keramikmeßröhre.

Die Meßelektroden und die Abschirmungen können auf der äußeren Oberfläche der Keramikmeßröhre durch Bedampfungsablagern bzw Aufdampfen angeordnet sein.

Die Meßelektroden und die Abschirmungen können auf der äußeren Oberfläche der Keramikmeßröhre durch Siebdruck angeordnet sein.

Wenn die Meßelektroden und die Abschirmungen aus Titan und einer Silber-Kupfer-Legierung bestehen, können die Meßelektroden und die Abschirmungen auf der äußeren Oberfläche der Keramikmeßröhre an geordnet sein durch Aufdampfen des Titans auf die äußere Oberfläche der Keramikmeßröhre und Ablagern der Silber-Kupfer-Legierung auf dem Titan.

Ein anderes Verfahren zum Herstellen eines elektromagnetischen Durch flußmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: Ablagern einer Metallschicht auf einer äußeren Oberfläche der Keramikmeßröhre; Erhitzen der Metallschicht und der Keramikmeßröhre, um eine Übergangsflächenreaktion zu entwickeln zwischen der Metall schicht und der Keramikmeßröhre, um die Metallschicht auf der äußeren Oberfläche der Keramikmeßröhre durch ein Reaktionsprodukt aufgrund der Übergangsflächenreaktion zu befestigen; und Entfernen von Teilen der befestigten Metallschicht durch Ätzen, um die Meßelektroden und die Abschirmungen zu bilden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegen den Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeich nung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, eines elektromagneti schen Durchflußmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 eine Schnittansicht des elektromagnetischen Durchflußmessers entspre chend der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Meßröhre entsprechend der vorliegenden Erfin dung.

Fig. 4 einen Graph, der die Ergebnisse von Haftungstests für Elektroden und Ab schirmungen bei der vorliegenden Erfindung darstellt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen eines elektromagnetischen Durchflußmessers entsprechend der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Beispiel 1

Ein elektromagnetischer Durchflußmesser dieses Beispieles weist auf: eine Meß röhre 1, durch welche zu messendes Fluid fließt; ein Paar elektromagnetischer Wicklungen 2 zum Anlegen eines Magnetfeldes an das Fluid; ein Paar Meßelek troden 3 zum Erfassen einer Spannung, die in dem Fluid, das das magnetische Feld passiert, erzeugt wird; Abschirmungen 4 zum Abschirmen anderer magneti scher Felder, die ansonsten entgegenwirkend die Messung der Spannung durch die Meßelektroden beeinflussen könnten; Abschirmungsabdeckungen 8, isoliert von den Meßelektroden 3 und verbunden mit den Abschirmungen 4 auf eine der artige Weise, um die Meßelektroden abzudecken; ein Gehäuse 5, in welchem alle oben genannten Bauteile enthalten sind und ein Anschluß kasten 6, in dem Klemmen eingeschlossen sind, zum Übertragen der Spannung, erfaßt durch die Elektroden 3, zu einem Umrichter 7.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wurde die Meßröhre aus gesinterter Aluminium oxidkeramik gebildet und bemessen, um einen inneren Durchmesser von 50 mm, einen äußeren Durchmesser von 60 mm und eine Länge von 100 mm zu haben, mit ihren Flanschen an beiden Enden, die einen äußeren Durchmesser von 65 mm haben. Die Elektroden und die Abschirmungen wurden wie folgt gebildet. Zuerst wurde eine äußere Umfangsoberfläche der Aluminiumoxidmeßröhre 1 maskiert, so daß die Meßelektroden 3 jede in einem Bereich von 30 mm in der axialen Richtung und 20 mm in der Umfangsrichtung annähernd um das axiale Zentrum der äußeren Umfangsoberfläche der Meßröhre gebildet wurden, und der verbleibende Bereich bis zu den Ansätzen der gegenüberliegen den Flansche die Abschirmungen bildet mit einem Spalt von 2 mm, der um jede Meßelektrode 3 gelassen ist. Dann wurde eine 2 mm breite Maskierung an den Grenzen zwischen einem Paar der Abschirmungen 4 angebracht. Darauffolgend wurde Puder von 70 Gew.-% Ag-, 28 Gew.-% Cu-, 2 Gew.-% Ti-Legierung vorbereitet in Form einer Paste und mit einer Bürste über die äußere Umfangsoberfläche der Aluminiumoxidmeß röhre aufgetragen, um eine Dicke von ungefähr 0,2 mm bereitzustellen. Daraufhin wurde die aufgetragene Paste unter Vakuum von 10^-2 Pa erhitzt und für 10 Minuten bei 850°C gehalten, gefolgt von Abkühlen in dem Vakuum. Bei diesem Prozeß zeigten Aluminiumoxid und Titan eine chemische Reaktion durch Erhitzen an der Übergangsfläche zwischen ihnen, wobei sie zusammengebunden wurden durch ein TiO₂-Reaktions produkt. Die derart erhaltenen Elektroden und Abschirmungen hatten eine nicht vollständig gleichförmige und von 40 bis 100 µm reichende Dicke. Die auf diesem Wege hergestellte Meßröhre 1 wurde in den elektromagnetischen Durchflußmesser, gezeigt in Fig. 1, eingebaut und die Genauigkeit der Durchflußratenmessung wurde getestet. Der Test wurde durch Benutzung eines magnetischen Schaltkreises betrieben, der entwor fen war, um eine Spannung von 200 µV zwischen den Meßelektroden zu erzeugen, wenn die Durchflußrate des Fluides 1 m/s ist und durch Variieren einer Quellenspannung von 85 bis 120 V Wechselspannung. Als ein Resultat waren Variationen in der erzeugten Spannung und Variationen im Nullpunkt jeweils so gering wie 0,04% und 0,07% der Konstruktionsspannung 200 µV. Selbst bei einer Quellenfrequenz, schwankend um ± 3 Hz für jeweils 50 Hz und 60 Hz, waren Variatio nen der erzeugten Spannung so klein wie jeweils 0,02% und 0,08% der Konstruktionsspannung 200 µV. Es wurde somit gefunden, daß ein hoher Grad an Meßgenauigkeit erreicht wurde.

Weiterhin wurde der elektromagnetische Durchflußmesser in eine Vor richtung eingebaut, durch welche abwechselnd Dampf bei einer Tempera tur von 160°C und Leitungswasser bei einer Temperatur von 20°C flossen, um einen Hitzezyklustest durchzuführen mit 2000-fachem Wie derholen von Schnellerhitzungs- und Schnellabkühl-Schritten. Als Ergeb nis trat keine Verschlechterung der obigen Meßgenauigkeit auf und es wurde kein Abblättern sowohl der Elektroden als auch der Abschirmun gen, gefunden. Es wurde dadurch bestätigt, daß die Elektroden und die Abschirmungen ausreichende Haltbarkeit hatten.

Während Aluminiumoxid bei diesem Beispiel als Material für die Meß röhre 1 benutzt wurde, wurden ähnliche Ergebnisse auch in allen Fällen erreicht, bei denen Zirkoniumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Sialon benutzt wurden.

Andererseits wurden die Meßelektroden 3 und die Abschirmungen 4 gebildet durch Ändern des Ti-Gehalts in der Legierung von 70 Gew.-% Ag-Cu-Ti, wobei in diesem Beispiel 0,3, 0,5, 1,0, 2,0 und 5,0 Gew.-% benutzt wurden, und wurden dann dem Meßgenauigkeitstest unterworfen sowie dem Hitzezyklustest, der Schnellerhitzungs- und Schnellabkühlschrit te wiederholt, in ähnlicher Weise zu dem obigen. Als Ergebnis, während kein Unterschied in der Meßgenauigkeit in der Anfangsphase gefunden wurde, zeigten die Meßelektroden, die 0,5% Ti enthielten, stellenweise Abblättern an der zusammengefügten Übergangsfläche zwischen den Meß elektroden 3 und der Meßröhre 1 nach 450 Erhitzungszyklen, und der Meßwert war so verändert, daß er eine Genauigkeitsbeeinträchtigung hervorrief. Keine Anormalität wurde bei den anderen auch nach 2000 Erhitzungszyklen gefunden. Es wird demgemäß daraus gefolgert, daß der Ti-Gehalt in der Legierung von Ag-Cu-Ti nicht kleiner als 1,0 Gew.-% sein darf und seine obere Grenze wünschenswerterweise nicht größer als 10 Gew.-% ist, um einen Verbindungsfehler zu vermeiden, wenn Signal leitungen durch Löten mit den Meßelektroden 3 verbunden werden, usw. oder, wenn die Abschirmabdeckungen 8 an die Abschirmungen 4 gelötet werden.

Beispiel 2

Die Meßröhre 1 wurde mit den gleichen Abmessung wie denen in dem Beispiel 1 gebildet, aber unter Verwendung von Siliziumnitrid als Materi al. Ti war vollständig auf die äußere Umfangsoberfläche der Meßröhre, außer den Flanschen, aufgedampft mit einer Dicke von 2 µm mit Hilfe des Hochfrequenzbedampfungsverfahrens. Darauffolgend wurde Pulver einer 70 Gew.-% Ag-, 20 Gew.-% Cu-Legierung vorbereitet in Form einer Paste und gleichmäßig mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens über das abgelagerte Ti aufgetragen, um eine Dicke von ungefähr 0,5 mm bereit zustellen, gefolgt durch Erhitzen bei 850° für 10 Minuten unter einem atmosphärischen Argongas bei atmosphärischem Druck. Bei diesem Prozeß zeigten Siliziumnitrid und Titan eine Übergangsflächenreaktion untereinander, wobei sie durch ein TiN-Reaktionsprodukt zusammen verbunden wurden. Danach wurden die Bereiche der äußeren Umfangs oberfläche der Meßröhre durch Harz maskiert, die den Meßelektroden 3 und den Abschirmungen 4 entsprechen, so daß die Elektroden und die Abschirmungen die gleichen Dimensionen wie diejenigen in Beispiel 1 haben. Dann wurde eine Lösung von 15%-igem Eisen-(III)-Chlorid auf die äußere Umfangsoberfläche der Meßröhre gesprüht, wobei die Meß elektroden 3 und die Abschirmungen 4 durch Ätzen gebildet wurden. Als Ergebnis des Durchführens der Genauigkeitsmessung und des Erhit zungszyklustestes, der Schnellerhitzungs- und Schnellabkühl-Schritte wie derholt, auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1, war die Meßgenauigkeit verschlechtert in der Größenordnung von 0,01 bis 0,02% für jeden der Testpunkte im Vergleich mit Beispiel 1.

Andererseits wurde, als Ergebnis des Hitzezyklustestes, durchgeführt auf ähnliche Weise wie in Beispiel 1, auch nach 2000-fachem Wiederholen des Hitzezyklus keine Anormalität wie Abblättern gefunden.

Während in diesem Beispiel Siliziumnitrid benutzt wurde als Material für die Meßröhre 1, wurden ähnliche Ergebnisse auch bei allen Fällen erhalten, in welchen Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Siliziumkarbid und Sialon benutzt wurden.

Beispiel 3

In diesem Beispiel wurde die Haftung der Elektroden und Abschirmun gen untersucht, wobei der äußere Durchmesser der Meßröhre und die Dicke der Elektroden und Abschirmungen geändert wurden. Die Ergeb nisse waren wie folgt.

Die Meßröhre 1 wurde unter Verwendung von Sialon als Material in eine einfache zylindrische Form ohne Flansche geformt und bemessen, um eine Wanddicke von 5 mm, eine Länge von 150 mm und eine von sieben verschiedenen Außendurchmessern, wie nachfolgend in Tabelle 1 gezeigt, zu haben.

Außendurchmesser der Meßröhre (mm)	Dicke der Abschirmungen (µm)
30	5, 10, 50, 100, 300, 500, 700
50	10, 50, 100
70	200, 300
100	500, 700
AL=L<150

Nur ein Paar der Abschirmungen 4 war auf der äußeren Umfangsober fläche jeder Meßröhre ausgebildet, mit einem 2 mm breiten Spalt, der zwischen ihnen belassen war. Die Ag-Cu-Ti-Legierung aus Beispiel 1 wurde als Material benutzt, und die gleichen Siebdruck und Erhitzungs prozesse, wie die in Beispiel 2, wurden angewandt. Die Meßröhren wurden dem Hitzezyklustest unterworfen, der Schnellerhitzungs- und Schnellabkühl-Schritte maximal 2000 Mal wiederholt, in ähnlicher Weise wie im Beispiel 1, und Abblätterverhältnisse der Abschirmungen wurden beobachtet. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt.

Fig. 4 gibt die Anzahl der wiederholten Hitzezyklen zu dem Zeitpunkt an, in welchem Abblättern hervorgerufen wurde, als ein Ergebnis von Beobachten der Abschirmungen auf den Meßröhren durch ein Mikroskop, mit 250 Mal in dem Bereich von 500 bis 1000 Mal und 200 Mal in dem Bereich von 1000 bis 2000 Mal.

Für die Meßröhren, mit einem Außendurchmesser von nicht größer als 100 mm, gab es nur einen Wert, der das Auftreten von Abblättern angibt. Daher wurden die Abblättergrenzwertkurven durch Punkt-Strich- Kurven dargestellt, durch Schätzung aus den Ergebnissen der Meßröhren, die einen Außendurchmesser von 150 bis 250 mm haben.

Die Meßröhren, die einen Außendurchmesser von 30 bis 100 mm haben, verursachten Abblättern bei der Abschirmungsdicke von 700 µm in einem derartigen Zustand, daß Sialon nahe der verbundenen Übergangsfläche an, den Abschirmungen an deren Kanten haftete. Jedoch wurde kein Ab blättern bei Abschirmungen gefunden, die nicht größer als 500 µm waren. Unterdessen verursachten die Meßröhren, die einen Außendurch messer von nicht weniger als 150 mm haben, genauso Abblättern bei den 500 µm Abschirmungen.

Aus den Testergebnissen der Fig. 4 ergibt sich, daß Abblättern nicht bei einer Dicke der Elektroden und der Abschirmungen von nicht größer als 500 µm auftritt, wenn die Meßröhren einen Außendurchmesser von nicht größer als 100 mm haben, und bei der Dicke von nicht größer als 300 mm, wenn die Meßröhren einen Außendurchmesser im Bereich von 100 bis 250 mm haben.

In dem Fall, bei dem die Dicke der Elektroden und der Abschirmungen 5 µm ist, sind die Elektroden und Abschirmungen teilweise nicht ge formt. Aus diesem Grund ist die Dicke der Elektroden und der Ab schirmungen wünschenswerterweise nicht kleiner als 10 µm.

Anzumerken ist, daß, wenn Sialon als Material für die Meßröhre benutzt wurde und die Ag-Cu-Ti-Legierung als Material für die Elektroden und die Abschirmungen in diesem Beispiel benutzt wurde, ähnliche Ergebnisse auch in allen Fällen erzielt wurden, bei denen Aluminiumoxid, Zirkoni umoxid, Siliziumnitrid, und Siliziumkarbid als Material für die Meßröhre benutzt wurde, und in allen Fällen, bei denen eine Al-Si-Legierung als Material für die Elektroden und die Abschirmungen benutzt wurde.

Unterschiedlich von der Ag-Cu-Ti-Legierung wurden, in einem Fall, bei dem die Molybdän-Mangan-Legierung oder die Wolfram-Mangan enthal tende Legierung benutzt wurde als Material für die Elektroden und die Abschirmungen, ähnliche Ergebnisse erzielt, sogar, wenn die Dicke der Elektroden und der Abschirmungen größer als 5 µm war.

Beispiel 4

Die Meßröhre, die in diesem Beispiel benutzt wurde, hatte die gleiche Form und die gleichen Abmessungen wie die aus Beispiel 1, war gebildet durch Benutzen von Zirkoniumoxid als Keramikmaterial, und schloß die Meßelektroden 3 und die Abschirmungen 4 ein, die die gleichen Formen wie diejenigen in Beispiel 1 haben. Aluminiumhartlötmaterial mit einer Dicke von 0,16 mm wurde als Material für die Elektroden und Ab schirmungen benutzt. Dieses Aluminiumhartlötmaterial war in der Form einer Dreischichtenplatte, die gegenüberliegende Oberflächenschichten aufwies, die jeweils aus einer Al-10%-Si-2%Mg-Legierung und 16 µm Dicke hergestellt sind, sowie einer Kernschicht, die aus einer Al-Mn- Legierung hergestellt ist, die einen höheren Schmelzpunkt hat als die Oberflächenschichten. Das Aluminiumhartlötmaterial war in die gleichen Formen verarbeitet, wie die der Elektroden und Abschirmungen in Beispiel 1 und um die äußere Umfangsoberfläche der Meßröhre 1 angeordnet. Eine zweigeteilte Preßvorrichtung, aus Graphit hergestellt, war außerhalb des Aluminiumhartlötmaterials angeordnet mit den zu sammenpassenden Flächen der geteilten Teile ausgerichtet mit den Spalten zwischen den Abschirmungen 4. Der Zusammenbau wurde in diesem Zustand in eine Vakuumheizvorrichtung plaziert, wo er einer Preßkraft von 2 MPa unterworfen wurde und unter Vakuum von 10^-2 Pa gehalten wurde, während er für 15 Minuten bei einer Temperatur von 600°C erhitzt wurde, bei der nur die Al-10%-Si-2%-Mg-Legierung der Oberflächenschichten geschmolzen werden kann. Weil die Al-Oberflächen der Oberflächenschichten schwierig zu verlöten waren zwischen den Meßelektroden 3 und den Zuleitungsdrähten und zwischen den Abschir mungen 4 und den Abschirmgehäusen 8, wurden, um einen elektroma gnetischen Durchflußmesser wie in Fig. 1 gezeigt zu bauen, zumindest diese Bereiche der zu lötenden Elektroden und Abschirmungen Ni-über zogen und der elektromagnetische Durchflußmesser wurde durch Löten bzw Schweißen erhalten. Die Genauigkeitsmessung und der Hitzezyklu stest, der Schnellerhitzungs- und Schnellabkühl-Schritte wiederholt, wurden bei dem erhaltenen Durchflußmesser in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Als Ergebnis war die Meßgenauigkeit entsprechend der in Beispiel 1 und auch nach 2000 Hitzezyklen wurde keine Anormalität gefunden.

Während in Beispiel 4 das Dreischichten-Aluminiumhartlötmaterial be nutzt wurde, könnte an dessen Stelle Zweischichten-Aluminiumhartlöt material, bestehend aus einer Al-10%Si-2%-Mg-Legierung und einer Al- Mn-Legierung, benutzt werden.

Auch wenn die Meßröhre aus Zirkoniumoxid hergestellt war, könnten Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumkarbid und Sialon als Material für die Meßröhre benutzt werden.

Als Alternative ist es weiterhin möglich, das Aluminiumhartlötmaterial durch Erhitzen auf der ganzen Umfangsoberfläche der Meßröhre zu befestigen, Masken über die Bereiche, die den Meßelektroden und Abschirmungen entsprechen, anzubringen, und dann den verbleibenden Bereich mittels einer 10%-Lösung von Fluorwasserstoffsäure wegzuätzen, um dadurch die Meßelektroden und Abschirmungen auszubilden.

Beispiel 5

Eine Meßröhre, die in diesem Beispiel benutzt wurde, war vorbereitend gesintert, hatte die gleichen Formen und Abmessungen wie die in Bei spiel 1, und wurde aus Aluminiumoxid hergestellt. Pulver einer 80 Gew.-% Molybdän- 20 Gew.-%-Mangan-Legierung wurde vorbereitet in Form einer Paste und durch Siebdruck über die Bereiche der Röhren oberfläche, die den Meßelektroden und den Abschirmungen entsprechen, mit einer Dicke von 200 µm aufgetragen. Dann wurde die Meßröhre vier Stunden bei einer Temperatur von 1500°C unter einer Wasserstoff atmosphäre gehalten, um die Elektroden und die Abschirmungen auszu bilden, während des Sinterns der Keramik.

Danach wurden die Bereiche der Elektroden und der Abschirmungen vollständig Ni-beschichtet oder Cu-beschichtet, um Löten bzw Schweißen zu erleichtern, und ein elektromagnetischer Durchflußmesser wurde durch Anbringen des Gehäuses, der Abschirmabdeckungen usw. erhalten. Dieser elektromagnetische Durchflußmesser wurde der Genauigkeitsmes sung und dem Hitzezyklustest, der Schnellerhitzungs- und Schnellabkühl- Schritte in ähnlicher Weise zu Beispiel 1 wiederholt unterworfen. Als ein Ergebnis war die Meßgenauigkeit entsprechend der in Beispiel 1 und kein Abblättern wurde auch nach 2000 Hitzezyklen an den Elektroden und den Abschirmungen gefunden.

Während die Meßelektroden 3 und die Abschirmungen 4 im obigen beide mit dem gleichen Verfahren gebildet wurden, wurde ein anderer elektromagnetischer Durchmesser wie folgt gebaut. Nur die Meßelek troden 3 wurden durch das oben genannte Verfahren gebildet, und die Abschirmungen 4 wurden durch Anwenden einer vorbestimmten Unter schichtenbehandlung und Ni-Beschichten mit einer Dicke von 20 µm gebildet. Als ein Ergebnis der Durchführung der Genauigkeitsmessung und des Hitzezyklustestes auf dem oben genannten elektromagnetischen Durchflußmesser in einer ähnlichen Weise, wurden keine Unterschiede zu den Ergebnissen des obigen Falles gefunden.

Weiterhin konnten ähnliche Ergebnisse erhalten werden, wenn für die Meßröhre anstelle von Aluminiumoxid Zirkoniumoxid in diesem Beispiel verwendet wird. Auch konnten ähnliche Ergebnisse erzielt werden, wenn für die Elektroden eine Wolfram-Mangan-Legierung verwendet wird.

Während die nicht vollständig gesinterte Keramikmeßröhre in diesem Beispiel benutzt wurde, könnte an ihrer Stelle eine vollständig gesinterte Keramikmeßröhre benutzt werden.

Claims

1. Elektromagnetischer Durchflußmesser, der aufweist:
eine Keramikmeßröhre (1), durch die das zu messende Fluid fließt;
ein Paar elektromagnetische Wicklungen (2), die an der äußeren Oberfläche der Meßröhre (1) an diametral gegenüberliegenden Positionen angebracht sind, und die ein magnetisches Feld in einer Richtung senkrecht zu der Flußrichtung des Fluides erzeugen;
ein Paar Meßelektroden (3), die an der äußeren Oberfläche der Meßröhre (1) befestigt sind und die sich an diametral gegenüberliegenden Positionen senk recht sowohl zur Flußrichtung des Fluides als auch zur Richtung des magneti schen Feldes befinden;
ein Paar metallische Abschirmungen (4), die an der äußeren Oberfläche der Meßröhre (1) in umgebender Beziehung zu den Meßelektroden (3) befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Paar Meßelektroden (3) und das Paar metallische Abschirmungen (4) an der Keramikmeßröhre (1) jeweils durch ein Reaktionsprodukt befestigt sind, das jeweils durch Erhitzen der Berührungsbereiche der Keramikmeßröhre (1) und der Meßelektroden (3) bzw. der metallischen Abschirmungen erzeugt wird,
die Keramikmeßröhre (1) aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Sialon, Silizi umnitrid oder Siliziumkarbid besteht, und die Meßelektroden (3) und die Ab schirmungen (4) aus einer Legierung bestehen, die Titan oder eine Aluminium- Silizium-Basislegierung enthält.

2. Elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßelektroden (3) und die Abschirmungen (4) eine Dicke im Bereich von 10 µm bis 500 µm haben, wenn der äußere Durchmesser der Meß röhre (1) kleiner als 100 mm ist, und in dem Bereich von 10 µm bis 300 µm, wenn der äußere Durchmesser der Meßröhre (1) nicht kleiner als 100 mm ist.

3. Elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Gehalt an Titan im Bereich von 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% liegt.

4. Elektromagnetischer Durchflußmesser, der aufweist:
eine Keramikmeßröhre (1), durch die das zu messende Fluid fließt;
ein Paar elektromagnetische Wicklungen (2), die an der äußeren Oberfläche der Meßröhre (1) an diametral gegenüberliegenden Positionen angebracht sind, und die ein magnetisches Feld in einer Richtung senkrecht zu der Flußrichtung des Fluides erzeugen;
ein Paar Meßelektroden (3), die an der äußeren Oberfläche der Meßröhre (1) befestigt sind und die sich an diametral gegenüberliegenden Positionen senk recht sowohl zur Flußrichtung des Fluides als auch zur Richtung des magneti schen Feldes befinden;
ein Paar metallische Abschirmungen (4), die an der äußeren Oberfläche der Meßröhre (1) in umgebender Beziehung zu den Meßelektroden (3) befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Paar Meßelektroden (3) und das Paar metallische Abschirmungen (4) an der Keramikmeßröhre (1) jeweils durch ein Reaktionsprodukt befestigt sind, das jeweils durch Erhitzen der Berührungsbereiche der Keramikmeßröhre (1) und der Meßelektroden (3) bzw. der metallischen Abschirmungen erzeugt wird,
die Keramikmeßröhre (1) aus Aluminiumoxid oder Zirkoniumoxid besteht, und die Meßelektroden (3) und die Abschirmungen (4) aus einer Legierung beste hen, die Molybdän-Mangan als ein Hauptbestandteil enthält, oder aus einer Le gierung bestehen, die Wolfram-Mangan als ein Hauptbestandteil enthält.

5. Elektromagnetischer Durchflußmesser gemäß Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Meßelektroden (3) und die Abschirmungen (4) eine Dicke im Bereich von 5 µm bis 500 µm haben, wenn der äußere Durchmesser der Meß röhre (1) kleiner als 100 mm ist und in dem Bereich von 5 µm bis 300 µm, wenn der äußere Durchmesser der Meßröhre nicht kleiner als 100 mm ist.