JP3043759B2 - 電磁式フロ―センサのための電極アセンブリ - Google Patents
電磁式フロ―センサのための電極アセンブリInfo
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- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
- G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
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Description
サのための電極アセンブリに関する。
導電性の流体の流速を流量計測によって測定する。この
測定はファラデーの誘導の法則に基づいている。流体は
磁界を通過し、この磁界に電圧が誘導され、この電圧は
少なくとも2つの電極アセンブリを用いて取り出され
る。
する手段、電極アセンブリ、および他の可能な構成要素
が電磁式のフローセンサを形成する。
内表面は絶縁性の材料から形成して、誘導された電圧が
短絡しないように構成しなければならない。したがって
金属の測定管は適切な絶縁材料に沿って配置されてい
る。
成してはならない。これは測定管の外側で使用されるコ
イルアセンブリによって発生された磁界を流体に到達さ
せ、ここを通過させるためである。したがって測定管は
一般には高純度鋼から形成され、その外表面はステンレ
スから形成されるので、通常はそれ以上の処理は必要な
い。
この測定電極はヘッドとシャンクとを有している。この
測定電極は測定管の壁のホールに固定されており、電気
的にこの壁から絶縁されている。こうした絶縁は、誘導
される電圧が1mVのオーダの小さな値しか有さず、内
部抵抗が100kΩのオーダとなる場合きわめて有利で
ある。
合、測定電極と測定管との間の絶縁抵抗を測定する。乾
燥した条件のもとではこの絶縁抵抗は通常100MΩの
オーダとなる。
導電圧の内部抵抗のオーダにまで低下し、誘導電圧はほ
ぼ1/2にまで低減されることが判明している。本出願
人の研究から、このことは主として測定管が周囲空気よ
り低い温度である場合に発生することが判った。周囲空
気は通常、ケーシングがフォームで充填されている場合
でも電極アセンブリを包囲するケーシング内に侵入して
くる。
傍に集まり、これにより水滴が形成されることもある。
毛管現象のために、水分は一方では測定電極と絶縁部材
との間に存在する空隙内へ侵入し、他方では絶縁部材と
測定管との間に存在する空隙内へ侵入する。また付着し
た結果、水分の膜が絶縁部材および測定電極の外表面に
形成されることもある。
アセンブリを適切に設計することにより、測定電極の絶
縁抵抗の低減を回避することである。
ブリは測定電極とシリンダ形部材とを有し、測定電極は
ヘッドおよびシャンクを有しており、このシャンクは外
側にねじ山を設けられ、かつヘッドよりも小さい直径を
有しており、測定電極は測定管の壁のホールに絶縁ボデ
ィを介して適合されて壁から絶縁されており、絶縁ボデ
ィはディスク形部とホールに適合するチューブ形延長部
とを有しており、シリンダ形部材は電気的絶縁性の疎水
性材料から形成され、かつ底部と壁部とを有しており、
底部は中央に開口を有しており、この開口の直径は前記
ディスク形部の直径よりも小さく、壁部の内径はディス
ク形部の直径よりも僅かに大きく、シリンダ形部材、絶
縁ボディ、およびスプリング部材が順にシャンクの外側
のねじ山へナットをねじ締めすることにより固定され、
延長部がホールに適合されて、ディスク形部および前記
底部が測定管の外表面に支持されている構成により解決
される。
縁ボディのディスク形部および延長部はシリンダ形部材
の中央の開口に適合されている。有利には、シリンダ形
部材はペルフルオロアルコキシから形成されている。
シリンダ形部材上に形成されないために絶縁抵抗の低減
が回避されて、誘導電圧が減衰しないことである。この
ことにより、長時間にわたる絶縁抵抗の変動の発生も回
避され、このため誘導電圧にかかる電圧妨害も発生しな
い。
た図に基づいて説明する。
図で示されている。電極アセンブリはすでに電磁式フロ
ーセンサの測定管1に取り付けられている。測定管1に
ついてはアセンブリの近傍の個所のみが示されている。
この測定管1は金属の非強磁性材料、特に高純度鋼から
形成されている。
おり、この絶縁材料は電磁式のフローメータでの絶縁の
ために通常用いられる材料、例えばポリテトラフルオロ
エチレン、硬質ゴム、軟質ゴムなどいずれの材料であっ
てもよい。図1の実施例では、ポリテトラフルオロエチ
レンが絶縁材料2として用いられている。測定管1の製
造中、測定管の外表面11は処理されないまま、すなわ
ちベアな状態で維持される。
り、この測定電極はヘッド41およびシャンク42を有
する。シャンク42はヘッド41よりも小さい直径を有
しており、このシャンクには外側にねじ山43が設けら
れている。測定電極4は測定管1の壁のホール12に絶
縁ボディ5を介して適合されており、このため測定電極
4および測定管1は相互に電気的に絶縁されている。
ューブ形延長部52を有しており、この延長部はホール
12に適合する。ディスク形部51は延長部52の外径
よりも大きな直径を有している。延長部52は測定管1
の壁の厚さよりも僅かに小さな厚さを有している。
ように取り付けられた状態では、絶縁材料2が測定管1
の壁に対してヘッド41の個所で圧力を受けているた
め、延長部52は下方で絶縁材料2にまで達している。
このようにして、まず延長部52と測定管1の外表面と
の間に存在するキャビティが充填される。
2を有しており、この部材は電気的に絶縁性かつ疎水性
の材料から形成されている。ペルフルオロアルコキシは
特にこのために適している。底部61には絶縁ボディ5
のディスク形部51の直径よりも小さな直径を有する開
口が設けられている。底部61はディスク形部51の下
方に達し、測定管1の外表面11に対して押圧される。
51は段付けされて下方ネック53が中央の開口の直径
と等しい直径を有しており、これによりネック53は正
確にこの開口に適合する。ネック53の厚さは底部61
の厚さよりも僅かに小さく、このため完成した状態では
上述のように、底部61は確実に測定管1の外表面11
に対して押圧される。
部51の直径よりも僅かに大きい内径を有する。これに
よりディスク形部はシリンダ形部材に適合する。
7を有しており、この実施例ではこの部材はバイラテラ
ルに作用するスプリング部材、すなわち2つの座金8と
1つのナット9である。電極アセンブリ3の構成要素は
以下の所定の順でアセンブルされている。
1のホール12の内部を通され、これにより支承され
る。溝44がシャンク42の下方部分に付けられてお
り、これは測定電極4に用いられる種々の材料、例えば
高純度鋼1.4435、高純度鋼HastC22、クロ
ムニッケル鋼、20atom%のロジウムを有する白金ロジ
ウム合金、またはタンタルなどを区別するために用いら
れる。
がシャンク42の上方に配置され、延長部52がホール
12の中央に合わされる。次に、2つの座金8の内の第
1の座金、スプリング部材7、第2の座金の順でシャン
ク42の上方に配置される。最後にナット9がねじ締め
され、スプリング部材7が押圧の応力を受けるように締
結される。
材6の底部61が測定管1の外表面11に対して圧力を
受け、他方では測定電極4のヘッド41が絶縁材料とし
て用いられているポリテトラフルオロエチレンに対して
密に引っ張られ、そこに小さなくぼみを形成する。
る流体に対して密にシールされており、測定管1の外側
に配置された電極アセンブリ3の個所も、例えば測定管
1の外表面11から測定電極4へ侵入しやすい水分に対
して保護されている。さらに疎水性のシリンダ形部材5
は外表面11と測定電極4との間に膜状凝縮により水が
生じるのを確実に防ぐ。
センブリ3が電気的リード10に接続されるかというこ
とも示されている。これは別のナット13、リード10
をはんだ付けするためのはんだ付け用タブ14、および
スナップリング15により行われる。これらの部材は、
図示のようにナット13を締結することにより測定電極
のねじ山43で固定されている。
3’の第1の実施例の部分断面図が示されている。ここ
ではこの実施例の左半分だけが示されている。図2の
(A)では図1に関連する参照番号はアポストロフィを
付けてこの図の説明に必要なものだけを示してある。こ
こでは図1との相違点のみを説明する。
5’はシリンダ形部材6’の内側の輪郭全体に適合され
ている。つまり絶縁ボディはシリンダ形部材の上方エッ
ジまで延在している。スプリング部材7’としてスナッ
プリングが図1のバイラテラルに作用するスプリング部
材の代わりに設けられている。これらの2つのタイプの
スプリング部材が相互に交換可能であることは明らかで
ある。
定の順でアセンブルされる。すなわち、まず最初に測定
電極4’が測定管1’のホールの内部を通され、これに
より支承される。次に、座金81’、スナップリング
7’、第2の座金82’が絶縁ボディ5’内へ挿入され
る。その後シリンダ形部材6’と、上述のように準備さ
れた絶縁ボディ5’とがシャンク42’の上方に配置さ
れる。最後にナット9’がねじ締めされ、スナップリン
グ7’が押圧の応力を受けるように締結される。
3”の第2の実施例の部分断面図が示されている。ここ
ではこの実施例の右半分だけが示されている。図2の
(B)では図1に関連する参照番号は2重アポストロフ
ィを付けてこの図の説明に必要なものだけを示してあ
る。ここでは図1との相違点のみを説明する。
5”はシリンダ形部材6”の内側の輪郭全体に適合され
ている。つまり絶縁ボディはシリンダ形部材の上方エッ
ジまで延在している。スプリング部材7”としてスナッ
プリングが図1のバイラテラルに作用するスプリング部
材の代わりに設けられている。これらの2つのタイプの
スプリング部材が相互に交換可能であることは明らかで
ある。
定の順でアセンブルされる。すなわち、まず最初に測定
電極4”が測定管1”のホールの内部を通され、これに
より支承される。次に座金81”、スナップリング
7”、第2の座金82”が絶縁ボディ5”内へ挿入され
る。その後シリンダ形部材6”と、上述のように準備さ
れた絶縁ボディ5”とがシャンク42”の上方に配置さ
れる。最後にナット9”がねじ締めされ、スナップリン
グ7”が押圧の応力を受けるように締結される。
(B)の第2の実施例と比べて、第2の実施例の公称の
直径よりも第1の実施例の直径のほうが大きく設計され
ている点で異なっている。その結果第1の実施例のほう
が測定電極4’の長さが長く、絶縁材料2’の厚さも大
きい。
が絶縁材料2’、2”として用いられている。したがっ
て図2の(A)のヘッド41’はポリテトラフルオロエ
チレンから成るガスケット16’を必要とする。ガスケ
ット16’は延長部52’の下方で測定管1’の壁のホ
ールに適合されており、このホールは絶縁材料2’の内
部へ僅かに延在している。このことはヘッド41’と測
定電極4’のシャンク42’の隣接部分のシーリングに
貢献している。
が示されているが、これは適当な場合には省略してもよ
い。ガスケット16”は延長部52”の下方で測定管
1”の壁のホールに適合されており、このホールは絶縁
材料2”の内部へ僅かに延在している。これはヘッド4
1”と測定電極4”のシャンク42”の隣接部分のシー
リングに貢献している。
の部分断面図であり、(B)は第2の電極アセンブリの
第2の実施例の部分断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 測定管と、該測定管をほぼ垂直な角度で
通過する磁界を発生するコイルアセンブリと、2つの電
極アセンブリとを有し、 前記測定管は金属の非強磁性材料から成り、絶縁材料に
沿って配置され、かつ処理されていない状態の外表面を
有しており、 前記コイルアセンブリは中心軸線を有しており、 前記電極アセンブリは前記中心軸線に対して垂直な測定
管の直径をはさむ対向側にそれぞれ配置されている、電
磁式フローセンサのための電極アセンブリにおいて、 該電極アセンブリは測定電極とシリンダ形部材とを有
し、 前記測定電極はヘッドおよびシャンクを有しており、該
シャンクは外側にねじ山を設けられ、かつヘッドよりも
小さい直径を有しており、 前記測定電極は測定管の壁のホールに絶縁ボディを介し
て適合されて前記壁から絶縁されており、 前記絶縁ボディはディスク形部とホールに適合するチュ
ーブ形延長部とを有しており、 前記シリンダ形部材は電気的絶縁性の疎水性材料から形
成され、かつ底部と壁部とを有しており、底部は中央に
開口を有しており、該開口の直径は前記ディスク形部の
直径よりも小さく、壁部の内径は前記ディスク形部の直
径よりも僅かに大きく、 前記シリンダ形部材、前記絶縁ボディ、およびスプリン
グ部材が順にシャンクの外側のねじ山へナットをねじ締
めすることにより固定され、前記延長部がホールに適合
されて、前記ディスク形部および前記底部が測定管の外
表面に支持されている、ことを特徴とする電磁式フロー
センサのための電極アセンブリ。 - 【請求項2】 絶縁ボディのディスク形部および延長部
はシリンダ形部材の中央の開口に適合されている、請求
項1記載の電極アセンブリ。 - 【請求項3】 シリンダ形部材はペルフルオロアルコキ
シから形成されている、請求項1または2記載の電極ア
センブリ。
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