DE8524172U1 - Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchflußmeßgeräte - Google Patents

Description

Patentanwalt Dr.-lng. Günther Ackmann, 41 DuSsburcj? C!pubi)rgsira{)€{24

06.11.1986 (23.349/32.1081/We)

Rheometron AG, CH-^03 Basel

Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchflußmeßgeräte

Die Neuerung betrifft einen Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchflußmeßgeräte, der aus einem elektrisch isolierenden keramischen Meßrohr mit eingesinterten metallischen Meßelektroden besteht. 5

Magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten ist ein rohrförmiger Meßwertaufnehmer zugeordnet, der zwischen den Anschlußflanschen einer Rohrleitung befestigt wird und durch den eine leitfähige Flüssigkeit quer zur Richtung eines Magnetfeldes strömt. Die der Strömungsgeschwindigkeit proportionale Spannung wird an zwei Meßelektroden abgegriffen und über Stromleiter einem Meßwertumformer zugeführt. Das MeBrohr des Meßwertaufnehmers besteht entweder aus einem am Innenmantel mit einer Isolierschicht versehenen Metallrohr oder aus einem Kunststoffrohr oder aus einer,« keramischen Rohr, welches wegen seiner Eignung für hohe Temperatüren und seiner Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Flüssigkeiten Verwendung findet. In den Änwendungsfallen, wo die Meßelektroden mit dem durchströmenden

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Medium in unmittelbare Berührung kommen (Kontaktelektroden), ist die Elektrode radial in den Mantel des Meßrohres eingesetzt, wobei besondere Abdichtungsvorkehrungen zu treffen sind. Zur Abdichtung solcher Kontaktelektroden in einem keramischen Meßrohr ist es aus der EP-Veröffentlichung 0080535 bekannt, die Elektrodenschäfte in den dichtgebrannten keramischen Werkstoff dicht einzusintern. Anderseits sind für verschiedene Anwendungsbereiche kapazitive Meßelektroden bekannt, die mit dem durchströmenden Medium nicht in Berührung kommen und welche in der Regel als Flächenelektroden ausgebildet sind. Diese Verwendung solcher kapazitiver Flächenelektroden ist beispielsweise aus der DE-AS 15 48 918 für ein MeUrohr aus Kunststoff bekannt, wobei die als Netzwerk ode! Metallfo.lie ausgebildeten Flächenelektroden zwischen zwei ineinandergeschobenen Kunststoffrohren angeordnet sind. Bei einem keramischen Meßrohr ist eine solche Meßelektrodenanordnung nicht möglich. Anderseits ist auf dem Markt ein keramisches Meßrohr mit kapazitiven Flächenelektroden in Form von Metallfolien bekannt geworden, die in Ausnehmungen am Außenmantel des Keramikrohres eingelegt sind. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, daß die keramische Rohrschale zwischen den Elektrodenflächen und dem durchströmenden Medium aus Festigkeitsgründen relativ dick sein muß und daher die Meßsignale sehr schwach sind. Auch bereitet die genaue Fixierung der Flächenelektroden in den Ausnehmungen erhebliche Schwierigkeiten.

Demgegenüber liegt der Neuerung die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertaufnehmer der gattungsgemäßen Art mit kapazitiven Flächenelektroden auszurüsten, die integrierter Bestandteil des Meßrohres sind und wobei die keramische Masse zwischen den Elektrodenflächen und dem durchströmenden Medium möglichst dünn ist.
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Die Aufgabe wird gemäß der Neuerung dadurch gelöst, daß

jede Meßelektrode aus einem Metallnetz besteht, welches koaxial verlaufend in der Keramikmasse des Meßrohrmantels eingebettet und dicht eingesintert ist.

Durch die Verwendung eines Metallnetzes wird ein dichtes Einsintern in die Keramikmasse ermöglicht, wie es mit einer Metallfolie nicht möglich wäre. Die Metallnetze mit den zugehörigen Anschlußdrähten werden vor-5!uaswplsp bein! Formen der keramischen Rohstoff masse,

z. B. Pressen;, isostatisches Pressen o. dgl. in diese Rohstoffmasse eingebettet und beim keramischen Brennen dicht eingesintert. Es ist aber auch möglich, in den aus der Rohstoffmasse gepreßten Formling radiale Ausnehmungen einzuarbeiten, in diese die mit dem zugehörigen Anschlußdraht versehenen Metallnetze einzulegen, die Ausnehmung mit Rohstoffmasse zu füllen und den Formling anschließend keramisch zu brennen. Die eingesinterten Metallnetze schließen die Entstehung von Rissen oder das Abplatzen von Keramikmasse im keramischen Meßrohr infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung zwischen dem metallischen Elektrodenwerkstoff und dem keramischen Werkstoff aus. Die die Innenfläche der Metallnetze bedeckende Keramikmasse kann daher zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit sehr dünn, beispielsweise 1 bis 5 mm dick sein. Weiterhin sind die eingesinterten Metallnetze fester Bestandteil des Meßrohres, so daß die Montage des Meßwertaufnehmers wesentlich vereinfacht ist.

Die Anschlüsse der Metallnetze können verschieden ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Metallnetz mit einem radial aus dem Meßrohrmantel herausragenden Anschlußdraht versehen, der ebenfalls in die Keramikmasse dicht eingesintert ist. Das Metallnetz besteht in der Regel aus Platindraht, der sich bei einer entsprechend hohen Brenntemperatur mit der Keramikmasse verbindet.

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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt; es 7,eigt:

Fig. 1 eiii mit zwei metallischen Flächenelektroden ausgerüstetes keramisches Meßrohr und

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einer Seitenansicht und zur Darstellung einer Flächenelektrode teilweise äüIyeSChnittoü.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte keramische Meßrohr ist ein Teil eines Meßwertaufnehmers für ein magnetischinduktives Durchflußmeßgerät. Die dem Meßwertaufnehmer zugehörigen sonstigen Teile, wie Magnetspulen, Gehäuse u. dgl. sind nicht dargestellt.

Das keramische Meßrohr 1 besteht aus einem keramischen Werkstoff mit im wesentlichen elektrisch isolierenden Eigenschaften. Außerdem ist der keramische Werkstoff so ausgewählt, daß das Meßrohr 1 eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit, Festigkeit, Abriebsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist. Zu diesen, auch als Hartkeramik bezeichneten Werkstoffen, gehört beispielsweise die als Oxidkeramik bezeichnete Werkstoffgruppe, aber auch Siliciumnitrid o. dgl.

Als Meßelektroden sind zwei aus Drähten 3 und 4 aufgebaute Metallnetze 2 vorgesehen; vorzugsweise bestehen die Drähte 3 und 4 aus Platin oder Platinlegierungen.

In Betracht kommen aber auch andere Metalle, die sich in die Keramikmasse einsintern lassen, ohne ihre metallische, stromleitende Eigenschaft zu verlieren. Das Netzwerk kann beliebig ausgebildet sein, doch soll der Abstand zwischen den Drähten so groß sein, daß dazwisehen ausreichend Keramikmasse verbleibt. Für den Anschluß der Signalleitungen sind die Metallnetze 2 mit

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je einem Anschlußdraht 5, vorzugsweise ebenfalls aus Platin, versehen. Die Drähte 3 und 4 können durch Punkfeschweißung aneinander befestigt sein, und der Anschlußdraht 5 an das Metallnetz 2 angeschweißt sein. 5

2ur Herstellung des keramischen Meßrohres 1 wird der pulverförmige keramische Rohstoff in eine Preßform eingefüllt, wobei die beiden Metallnetze 2 in der vorgege-

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ling mit Hilfe von Stempelpressen oder durch isostatisches Pressen verdichtet und in Abhängigkeit von der Rohstoffart keramisch dicht gebrannt bzw. gesintert. Alternativ ist es aber auch möglich, in den aus der Rohstoffmasse gepreßten Formling radiale Ausnehmungen einzuarbeiten, in diese die mit dem zugehörigen Anschlußdraht versehenen Metallnetze einzulegen, die Ausnehmung mit Rohstoffmasse zu füllen und den Formling anschließend keramisch zu brennen.

Claims (4)

1. Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchflußmeßgeräte, bestehend aus einem elektrisch isolierenden keramischen Meßrohr mit eingesinterten metallischen Meßelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßelektrode aus einem Metallnetz (2) besteht, welches koaxial verlaufend in der Keramikmasse des Meßrohrroanteis eingebettet und dicht eingesintert ist.

2. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallnetz (2) mit einem radiai aus dem Meßrohrmantel herausragenden und in der Keramikmasse dicht eingewinterten Anschlußdraht (5) versehen ist.

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3. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikmasse auf der Innenfläche des Metallnetzes (2) etwa 1 bis 5 mm dick ist.

4. Meßwertaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallnetz (2) aus Platin oder Platinlegierungen besteht.

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