CN1097205C - 电磁流量计的带有伽伐尼电极的流量传感器 - Google Patents

Abstract

一种伽伐尼电极(4)包括一个端面(42)和一个电极体(41)，电极体液密地***测量管壁中的孔(15)中，使得相对于液体本身特性特别是瞬时状态或测量管其电极阻抗，尤其是其电容分量保持恒定，并使电极由液体浸湿的表面即浸湿表面在不同压力，不同温度及不同液体成份时都保持稳定。为此在电极体(41)和孔(15)之间形成一足够宽的间隙(44)，由其暴露出一表面(43)，端面(42)和相邻的表面(43)因而也还有电极的阻抗在运行时保持恒定。

Description

电磁流量计的带有伽伐尼电极的流量传感器

本发明涉及一种属于电磁流量计流量传感器的带有至少一个伽伐尼电极(galvanic electrode)的流量传感器。

电磁流量计可用于测量经过测量管流动的导电流体的体积流量。测量管的与液体接触的部件通常是不导电的，这样，根据法拉弟电磁感应定律，通过磁场与测量管切割而在液体中产生的感应电压不会形成短路。

因此，金属测量管通常带有非导电内层，并且都是非铁磁性的，在测量管完全由塑料或陶瓷制成、特别是由氧化铝陶瓷制成的情况下，就不再需要非导电层了。

感应电压至少由两个伽伐尼电极即由液体在端面浸湿的电极或由至少两个电容性电极，即安装好的例如安装在测量管壁中的电极拾取。在最简单的情况下，是将这些电极沿直径方向相互相对地安装着，使它们共用的直径垂直于磁场方向。

伽伐尼电极通常液密地安装在流量传感器的壁的一个孔中，以形成液密结构。例如据日本专利JP-A 4-290919记载，特别是参见其图6，通过将电极体的直径作成小于孔的直径，并且在电极体上设有几个密封唇便可获得这种液密结构。但问题是，电极的***会导致形成有孔的材料或者作为孔的衬里的材料受到机械应力的作用。

在由塑料制成，又受这种应力作用而产生塑料的所谓“塑性流动”的情况下，即是说，在部分受到应力作用的塑料朝不受应力的区域产生偏移、特别是向测量管内部偏移的情况下，会向前形成拱形，减少局部测量管的直径，由此以不允许的方式影响着液体的流动，这或许能够通过仅在远离液体的孔部分设置密封唇来减少。

在浸湿的端面和最接近的密封唇之间的区域，上述现有技术的电极不是完全紧密接触的，这是因为在孔的内侧壁和电极体的表面之间存在一个间隙。该间隙的作用到目前为止还没有加以考虑。

经过调查发现，液体或多或少地会渗入该间隙，这主要取决于液体的压力和/或液体的温度和/或液体的状态和/或液体的类型或液体的化学成分。结果是，电极浸湿的表面不能随时保持稳定，因此，电阻抗也不能随时保持恒定。

这种暂时不稳定的附加干扰电压分量会迭加在任何伽伐尼电极所固有的电化学干扰电压上。而这种附加干扰电压分量利用例如象美国专利第4,382,387号和美国专利第4,422,337号所揭示的传统的补偿方法是不能完全控制的。

在英国专利GB-A 1153295、GB-A 2047409及GB-A 2057692所公开的电极，试图通过与上述日本专利相差不大的方式来解决密封问题。

在GB-A 1153295中，一个接纳电极的金属测量管的开口向外通过一个焊接的附件而被伸长。一个非导电部分，也即所谓的衬套伸入该附件中。电极体由一个稍呈圆锥形的绝缘部分包围着，该绝缘部分压配合到该附件中，这样用其端面试图密封电极体。

结果，由压配合而引起的作用到衬套上的压力也会引起前述的朝前方的拱形变形，最大压力点位于端面后面距离越短，这种情况就越明显。

GB-A 2047409所公开的电极，其端面上形成扩大的电极头，在其后侧例如远离测量管腔的侧面形成环形爪，它将衬套的材料强迫压入开口中，该开口的直径大于电极头的直径。但是，衬套受张力作用的部位没有足够的抗温度变化的性能。

GB-A 2057692所揭示的电极也有一个扩大直径的电极头，它将衬套拖入电极体的开口中，结果，该区域的抗温度变化的性能仍然很差。

进一步，GB-A 2057692所公开的电极具有一个杯形套筒部件，该部件或多或少密封地压入电极体的中心纵向孔。套筒底部的外表面与电极的端面平齐，以获得一个连续的端面。

但是，根据该专利文献GB-A 2057692的图3、图5及图8，似乎认为套筒和电极之间的间隙没有什么重要意义，因为图3中的结构并没有间隙，而图5和图8所示的间隙很窄，并且在说明书中没有提及该间隙或对此作任何解释。考虑到该间隙的图示长度和狭窄，可以假设有毛细管力的作用，这样，根据液体的运作条件和状态，液体会或多或少渗入该间隙中。结果，和上述日本公开特许公报JP-A 4-290919所揭示的电极一样，没有稳定的浸湿表面。

鉴于此，本发明的目的是为了解决上述现有技术所存在的问题，也就是说提供一种浸湿表面很稳定的基本上绝对密封的电极。

根据本发明的一种用于测量经过测量管流动的导电液体容积流量的电磁流量计流量传感器是这样来达到上述目的，即其与液体接触的部分是不导电的，带有至少两个伽伐尼电极，所述的电极分别包括，一个在运行时和液体接触的端面和一个电极体，所述的电极体这样液体密封地***到测量管壁中的孔中，使得在所述的电极体和孔之间形成一个对于液体的完全进入而足够宽的间隙，由所述的间隙暴露出一个和所述的端面相邻的表面，由此所述的端面和相邻的表面因而也还有电极的阻抗在运行时保持恒定。

按本发明一个方面，孔在具有这么小的表面张力的材料中形成并因而位于其中，使得液体可以完全流进到所述的间隙中。

另外，电极体的表面可以带有表面张力减少层。

本发明通过下文参照附图对实施例的描述会更加清楚明了，在这些图中相同的部件用相同的序号表示，其中：

图1是第一实施例的横截面图；

图2是第二实施例的横截面图。

图1和图2示出了电磁流量计流量传感器的测量管1的局部结构，为更清楚地表示其详细结构其尺寸不是按比例尺寸绘制的。测量管1包括金属管11和部件12，部件12与经过管11流动的导电液体接触，用于测量液体的容积流速。部件12是非导电体，即是说，它可以由例如合适的塑料或合适的橡胶组成。

如果管壁足够地厚，能容纳伽伐尼电极，当然也可以使用一个一体式的非导电的测量管，也即测量管整个由合适的塑料、合适的橡胶或合适的陶瓷制成，在这种情况下，可以不设金属管11。

在该实施例中，非导电部件12延伸到金属管11中的孔14中，形成圆柱形延伸部分13。孔14的直径最好恒定。延伸部分13还具有恒定且小于孔14的直径的另一孔15。

在图1、2中，与液体接触的电极3、4的电极体31，41与孔15以这样的方式配合，使电极体31，41的端面32，42在运作时由液体浸湿，并使电极的电阻抗，特别是其电容分量不受液体的性能和/或状态的约束，尤其是不受瞬时流动状态的约束，和/或相对于测量管保持恒定。

调查发现，该电阻抗，特别是其电容分量不受从外界作用在测量管1上的压力或冲击负载以及流动液体的压力变化的影响。

在图1所示的实施例中，电极体31与孔15以这样的方式配合，即仅仅以端面32作为浸湿表面。关于这一方面最好通过使与孔配合的电极体31带有恒定的预应力和缩小的区域33来实现，而且该缩小的区域33缩小的程度大一些更好，使其外径部分能够容纳测量管11的非导电部件12的材料。

这样，在电极3上或在其中间附近，形成了材料在应力作用下产生的“塑性变形”能偏移的区域。因此，没有在测量管的内壁上形成会引起局部流动横截面减少的朝前方的拱形。

为了确保液体不会渗入孔15的壁和电极3之间的间隙中，电极体13和/或孔15的表面最好带有表面张力增加层，和/或将孔15用表面张力增加的材料制成。特别适合此目的材料是聚四氟乙烯。

图2中的伽伐尼电极4带有一个电极体41和一个端面42，它通过下文所述的另一种或者专门的方式获得上文所述的电阻的恒定性。除端面42之外，在所有工作条件下保持恒定的电极体41的一个表面43固定不变地由液体浸湿。

为此，在图2中，在电极体41和孔15的壁之间这样具有一个足够宽的间隙44。使得在所有工作条件和所有的液体情况时都能允许液体完全进入并充满该间隙。

非导电部件12的材料可以具有低的表面张力，以使液体能完全进入和充满间隙44，此时电极体41的表面最好带有表面张力减少层。

在图1和图2中，电极体31，41的没有由液体浸湿的部分液密地***孔15中，为了达到此目的，采用通常的结构，其中之一在图中示出，也就是说，电极体31，41带有顺续的截锥形部分，其中形成有孔15的材料扣嵌在该截锥体部分中。

在上述实施例中，电极体31，41在背离端面32、42的端部设置有用于将电极3、4与导线连接在一起的插口45。当然也可以采用传统的其它将电极连接在一起的方法。

Claims (3)

1.一种用于测量在测量管(1)中流动的导电液体体积流量的电磁流量计的流量传感器，其与液体接触的部分(12)是不导电的，带有至少两个伽伐尼电极(4)，所述的电极分别包括，一个在运行时和液体接触的端面(42)和一个电极体(41)，其特征在于，所述的电极体这样液体密封地***到测量管壁中的孔(15)中，使得在所述的电极体(41)和孔(15)之间形成一个对于液体的完全进入而足够宽的间隙(44)，由所述的间隙暴露出一个和所述的端面(42)相邻的表面(43)，由此所述的端面(42)和相邻的表面(43)因而也还有电极的阻抗在运行时保持恒定。

2.按权利要求1所述的流量传感器，其特征在于，所述的孔在具有这么小的表面张力的材料中形成并因而位于其中，使得液体可以完全流进到所述的间隙(44)中。

3.根据权利要求2所述的流量传感器，其特征在于，电极体(41)的表面带有表面张力减少层。

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