DE8310394U1 - Messwertaufnehmer fuer magnetisch-induktive durchflussmessgeraete - Google Patents

Description

Patentanwalt Dr.-Ing. Günther· Ackmann; 4Ί-rfuisbvrg, fclaubergstraße 24

23.05.1984 (23.299/We)

Firma Rheometron AG, CH-4003 Basel

Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchflußmeftqeräte

Die Neuerung betrifft einen Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive DurchfluBmeßgeräte, der aus einem keramischen Meßrohr mit Meßelektroden besteht, die aus je einer am Innenmantel des Meßrohres flächenförmig angebrachten dünnen Metallschicht gebildet werden, welche jeweils mit einem durch den Mantel des Meßrohres führenden und dicht eingesinterten Anschlußschaft elektrisch leitend verbunden sind.

Bei Meßwertaufnehmern mit einem keramischen Meßrohr ist aus der PCT/EP 82/00097 bekannt, für verschiedene Funktionen Leiterbahnen anzubringen, zu deren Herstellung eine Metallpaste, z. B. Platinpaste auf das zuvor gebrannte keramische Meßrohr aufgetragen wird. Anschließend wird das mit der Metallpaste versehene keramische Meßrohr in Abhängigkeit von der Art der Paste nochmals erhitzt. Dabei verdichtet sich das in der Platinpaste enthaltene Metallpulver zu einem dichten Metallfilm, der in der leicht rauhen Oberfläche des keramischen Werkstoffs verankert ist und einen Stromleiter bildet. Leiterbahnen dieser Art sind als Erdungsringe, Elektrodenleiter oder

auch als am Innenmantel des Meßrohres angebrachte Flächenelektroden bekannt. Solche dem strömenden Meßmedium unmittelbar ausgesetzte Flächenelektroden sind jedoch einem großen Verschleiß ausgesetzt und für Meßmedien, die abrasive Feststoffe mitführen, völlig ungeeignet.

Anderseits sind Meßwertaufnehmer mit einem Meßrohr aus Kunststoff bekannt, die mit kapazitiven Flächenelektroden versehen sind. Wegen der guten Verformbarkeit des Kunst-Stoffs lassen sich folienartige Elektrodenelemente gut einbetten und kann die die Elektroden abdeckende Isolierschicht gleichmäßig dünn ausgebildet sein. Meßrohre aus Kunststoff oder aus Metall und einer Kunststoffbeschichtung sind aber ebenfalls für abrasive Meßmedien ungeeignet. Ein solches Einbetten in Meßrohre aus keramischem Werk .off ist jedoch wegen des SchrumpfVerhaltens der keramischen Rohstoffmasse und anderer unterschiedlicher Stoffeigenschaften nicht möglich.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertaufnehmer der gattungsgemäßen Art mit kapazitiven Meßelektroden zu versehen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß auf der -Innenfläche der Meßelektroden eine keramische Glasurmasse angeordnet ist.

Die Glasurmasse isoliert die Elektroden gegenüber dem Meßmedium, so daß eine kapazitive Messung vorgenommen werden kann. Die Flächenelektroden werden vom Meßmedium nicht angegriffen, und die harte Glasurmasse gibt eine .hohe Abriebsfestigkeit auch gegenüber abrasiven Meßmedien, z. B. Feststoffe mitführende Abwässer, scharfkantige Mineralien in Flüssig-Feststoff-Transportsystemen u. dgl. Die Glasurmasse kann mit den in der Keramik üblichen Methoden aufgetragen und aufgebrannt werden.

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Um eine gleichmäßige Abriebsfestigkeit auf der gesamten

Innenfläche des Meßrohres zu erhalten, bedeckt die Glasur-

)ί> masse zweckmäßig den gesamten Innenmantel, also auch den

' nicht von den Flächenelektroden bedeckten Bereich. Eine

f: 5 solche Maßnahme verbessert auch die Strömungsverhältnisse.

S Um in Verbindung mit dem keramischen Meßrohr den kapazi-

■·: tiven Meßelektroden auf einfache Art und Weise eine Ab-

Üj schirmung zuzuordnen, können am Außenmantel des Meßrohres

10 ein oder mehrere flächenförmige Metallschichten angebracht || sein, die entweder geerdet oder an eine elektrische Span-

ί nung angeschlossen sind. Eine solche Abschirmung kann in

der Art von Elektroden oder käfigförmig ausgebildet sein.

Um eine störende Einwirkung von Feuchtigkeit zu verringern, kann auf der oder den Metallschichten ebenfalls

eine keramische Glasurmasse aufgebracht sein.

Die Flächenelektroden bzw. Abschirmungen lassen sich auf einfache Art und Weise herstellen, indem ihre dünnen Metallschichten aus einer auf das gesinterte Meßrohr aufgetragenen Metallpulverpaste gebildet werden, die durch Erhitzen in der Oberfläche des keramischen Meßrohres verankert ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigt:

Fig. 1 ein keramisches Meßrohr in einer Seitenansicht, teilweise geschnitten und

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Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einem Querschnitt nach Linie I - I.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Meßrohr 1 besteht aus einem keramischen Werkstoff, beispielsweise Siliziumnitrid, Oxidkeramik wie Aluminiumoxid o. dgl. Bei dem Ausführungsbeispiel sind an df>n Stirnenden ringförmige Flan-

sehe 2 vorgesehen. Solche ringförmigen Flansche sind bei keramischen Meßrohren kleineren Durchmessers üblich. Meßrohre mit einer größeren Nennweite hingegen besitzen solche Flansche nicht.
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Das gesinterte keramische Meßrohr 1 ist an seiner Innenfläche mit zwei flächenförmigen Meßelektroden 3 versehen, die einander diametral gegenüberliegen. Beim Ausf ührungs·- beispiel haben diese einen rechteckigen Grundriß (vgl.

Fig. 1). Diese bestehen aus einer dünnen Metallschicht, die auf der leicht rauhen Oberfläche des keramischen Werkstoffs verankert ist und einen Stromleiter bildet. Hierzu wird eine Metallpaste, z. B. eine Platinpaste auf die Innenfläche des keramischen Meßrohres 1 aufgetragen. Die Art des Auftragens kann verschieden sein, beispielsweise durch Aufstreichen, Aufspritzen, Aufdrucken o. dgl. erfolgen. Anschließend wird das keramische Meßrohr 1 mit der aufgetragenen Metallpaste nochmals erhitzt und zwar bis zu einer Temperatur, bei der das in der Paste enthaltene Bindemittel verdampft oder verbrannt ist und die darin enthaltenen Metallteilchen einen zusammenhängenden, elektrisch leitenden Film bilden, der eine Meßelektrode 3 darstellt. Diese flächenartigen dünnen Metallschichten sind zur Bildung einer Elektrode elektrisch leitend mit einem Anschlußschaft 4 versehen, der radial durch den Mantel des Meßrohres 1 ragt und in dieser keramischen Masse dicht eingesintert ist.

Anschließend wird gemäß der Neuerung auf der Innenfläche eine Glasurmasse 5 aufgetragen. Diese bedeckt beim Ausführungsbeispiel die gesamte Fläche des Innenmantels vom Meßrohr Bedarfsweise kann es aber auch ausreichen, die Glasurmasse nur im Bereich der Innenfläche der Meßelektroden 3 anzubringen, wobei deren Rand natürlich abgedeckt sein muß. Bevorzugt ist jedoch ein gleichmäßiger Glasurüberzug über die gesamte Fläche des Innenmantels. Die Glasurmasse wird nach einer üblichen keramischen Methode aufgetragen und anschließend in einem weiteren Brennprozeß aufgebrannt. Sie

ist elektrisch nicht leitend und hat vorzugsweise eine hohe Dielektrizitätskonstante.

Bedarfsweise können die beiden flächenförmigen Meßelektroden 3 mit einer Abschirmung versehen werden. Diese besteht aus einer oder mehreren Metallschichten 6, die ebenfalls durch Auftragen einer Metallpaste und anschließendes Aufbrennen hergestellt werden. Diese Metal!schichten können entweder die Form von Abschirmelektroden oder von Abschirmkäfigen o. dgl. haben. In Fig. 2 ist angedeutet, daß die die Abschirmung bildenden Metallschichten 6 jeweils mit einem Abschirmleiter 7 verbunden sind, der einem Anschlußkabel 8 zugeordnet ist. Zur Verringerung einer störenden Einwirkung von Feuchtigkeit kann auf der oder den Metal1-schichten ebenfalls eine keramische Glasurmasse aufgebracht sein.

In Abwandlung des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispieles können die flächenförmigen Meßelektroden 3 auch einen anderen Grundriß haben, beispielsweise kreisrund, oval o. dgl. Ebenso besteht die Möglichkeit, dem keramischen Meßrohr mehr als zwei Flächenelektroden 3 zuzuordnen .

Das keramische Meßrohr 1 ist zur Bildung eines Meßwertaufnehmers in üblicher Weise mit Magnetspulen versehen, welche ein Magnetfeld erzeugen, das senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen den beiden Meßelektroden 3 verläuft. Die Bauteile sind weiterhin einem Gehäuse zugeordnet. Dabei können in bekannter Weise auch Erdungsringe vorgesehen sein.

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Claims (4)

«* t· «»fir» r· Patentanwalt Dr.-lng. Giinther'AcVmann, 41 Duisburg, Claubergstraße 24 23.05.1984 (23.299/We) Schutzansprüche

1. Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchflußmeßgeräte, bestehend aus einem keramischen Meßrohr mit Meßelektroden, die aus je einer am Innenmantel des Meßrohres flächenförmig angebrachten dünnen Metallschicht bestehen, welche jeweils mit einem durch den Mantel des Meßrohres führenden und dicht eiagesinterten Anschlußschaft elektrisch leitend verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Innenfläche der Meßelektroden (3) eine keramisehe Glasurmasse (5) angeordnet ist.

2. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasurmasse (5) den gesamten Innenmantel des Meßrohres (1) bedeckt.

3. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenmantel des Meßrohres (1) ein oder mehrere flächenförmige, der Abschirmung dienende dünne Metallschichten (6) aufgebracht sind.

4. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der oder den Metallschichten '6) eine keramische Glasurmasse aufgebracht ist.

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Meßwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Meßelektroden (3) bzw. Abschirmung bildenden dünnen Metallschichten aus einer auf das gesinterte Meßrohr (1) aufgetragenen Metallpulverpaste gebildet werden, die durch Erhitzen in der Oberfläche des keramischen Meßrohres (1) verankert ist.