WO1987001197A1

WO1987001197A1 - Transducer for magnetic induction flowmeters

Info

Publication number: WO1987001197A1
Application number: PCT/EP1986/000487
Authority: WO
Inventors: Helmut Engelhardt; Franz Bittner
Original assignee: Rheometron Ag
Priority date: 1985-08-23
Filing date: 1986-08-19
Publication date: 1987-02-26
Also published as: EP0235222A1; AU6337286A; JPH0648207B2; JPS63501033A

Description

Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchflußmeßqeräte

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

Magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten ist ein rohr- förmiger Meßwertaufnehmer zugeordnet, der zwischen den Anschlußflanschen einer Rohrleitung befestigt wird und durch den eine leitfähige Flüssigkeit quer zur Richtung eines Magnetfeldes strömt. Die der Strömungs¬ geschwindigkeit proportionale Spannung wird an zwei Meßelektroden abgegriffen und über Stromleiter einem Meßwertumformer zugeführt. Das Meßrohr des Meßwert¬ aufnehmers besteht entweder aus einem am Innenmantel mit einer Isolierschicht versehenen Metallrohr oder aus einem Kunststoffrohr oder aus einem keramischen Rohr, welches wegen seiner Eignung für hohe Tempera¬ turen und seiner Widerstandsfähigkeit gegen aggressive Flüssigkeiten Verwendung findet. In den Anwendungs- fällen, wo die Meßelektroden mit dem durchströmenden Medium in unmittelbare Berührung kommen (Kontaktelektro¬ den), 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-Veröffent¬ lichung 0080535 bekannt, die Elektrodenschäfte in den dichtgebrannten keramischen Werkstoff dicht einzusintern. Anderseits sind für verschiedene Anwendungsbereiche kapa¬ zitive 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 Meßrohr aus Kunststoff bekannt, wobei die als Netzwerk oder Metallfolie ausge- bildeten Flächenelektroden zwischen zwei ineinanderge¬ schobenen Kunststoffröhren angeordnet sind. Bei einem keramischen Meßrohr ist eine solche Meßelektrodenanord¬ nung nicht möglich. Anderseits ist auf dem Markt ein keramisches Meßrohr mit kapazitiven Flächenelektroden in Form von Metallfolien bekannt geworden, die in Aus¬ nehmungen 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 unddaher die Meßsignale sehr schwach sind. Auch bereitet die genaue Fixierung der Flächenelektroden in den Ausnehmungen erhebliche Schwierigkeiten.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertaufnehmer der gattungsgemäßen Art mit kapa¬ zitiven Flächenelektroden auszurüsten, die integrierter Bestandteil des Meßrohres sind und wobei die keramische Masse zwischen den Elektrodenflächen und dem durchströ¬ menden Medium möglichst dünn ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß 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 dich¬ tes Einsintern in die Keramikmasse ermöglicht, wie es mit einer Metallfolie nicht möglich wäre. Die Metall¬ netze mit den zugehörigen Anschlußdrähten werden vor¬ zugsweise beim Formen der keramischen Rohstoffmasse, 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 Formung radiale Aus¬ nehmungen einzuarbeiten, in diese die mit dem zugehöri- gen Anschlußdraht versehenen Metallnetze einzulegen, die Ausnehmung mit Rohstoffmasse zu füllen und den Formung 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 be¬ deckende 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 verein¬ facht ist.

Die Anschlüsse der Metallnetze können verschieden aus¬ gebildet sein. Vorzugsweise ist das Metallnetz mit einem radial aus dem Meßrohrmantel herausragenden Anschlußdraht versehen, der ebenfalls in die Keramikmasse dicht einge¬ sintert ist. Das Metallnetz besteht in der Regel aus Platindraht, der sich bei einer entsprechend hohen Brenntemperatur mit der Keramikmasse verbindet. Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt; es zeigt:

Fig. 1 ein mit zwei metallischen Flächenelektroden ausgerüstetes keramisches Meβrohr und

Fig. 2 den Gegenstand der Fig. 1 in einer Seiten¬ ansicht und zur Darstellung einer Flächen¬ elektrode teilweise aufgeschnitten.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte keramische Meßrohr 1 ist ein Teil eines Meßwertaufnehmers für ein magnetisch¬ induktives 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 Temperatur¬ wechselbeständigkeit, Festigkeit, Abriebsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist. Zu diesen, auch als Hartkeramik bezeichneten Werkstoffen, gehört bei¬ spielsweise die als Oxidkeramik bezeichnete Werkstoff- gruppe, aber auch Siliciu nitrid o. dgl.

Als Meßelektroden sind zwei aus Drähten 3 und 4 aufge¬ baute 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 metal¬ lische, stromleitende Eigenschaft zu verlieren. Das Netzwerk kann beliebig ausgebildet sein, doch soll der Abstand zwischen den Drähten so groß sein, daß dazwi- sehen ausreichend Keramikmasse verbleibt. Für den An¬ schluß der Signalleitungen sind die Metallnetze 2 mit je einem Anschlußdraht 5, vorzugsweise ebenfalls aus Platin, versehen. Die Drähte 3 und 4 können durch Punkt- schweißung aneinander befestigt sein, und der Anschluß¬ draht 5 an das Metallnetz 2 angeschweißt sein.

Zur Herstellung des keramischen Meßrohres 1 wird der pulverförmige keramische Rohstoff in eine Preßform ein¬ gefüllt, wobei die beiden Metallnetze 2 in der vorgege¬ benen Lage eingelegt werden. Anschließend wird der Grün- ling mit Hilfe von Stempelpressen oder durch isostati¬ sches 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 Formung radiale Ausnehmungen einzuarbeiten, in diese die mit dem zugehörigen An¬ schlußdraht versehenen Metallnetze einzulegen, die Aus¬ nehmung mit Rohstoffmasse zu füllen und den Formung anschließend keramisch zu brennen.

Claims

Patentansprüche

1. Meßwertaufnehmer für magnetisch-induktive Durchfluß¬ meßgeräte, bestehend aus einem elektrisch isolieren¬ den keramischen Meßrohr mit eingesinterten metalli¬ schen Meßelektroden, dadurch gekennzeichnet, daß jede Meßelektrode aus einem Metallnetz (2) besteht, welches koaxial verlaufend in der Keramikmasse des Meßrohrmantels eingebettet und dicht eingesintert ist.

2. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Metallnetz (2) mit einem radial aus dem Meßrohrmantel herausragenden und in der Keramikmasse dicht eingesinterten Anschlußdraht (5) versehen ist.

3. Meßwertaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Keramikmasse auf der Innen¬ fläche 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.