DE3004870C2

DE3004870C2 - Meßelektrode für magnetische Durchflußmesser

Info

Publication number: DE3004870C2
Application number: DE19803004870
Authority: DE
Inventors: Peter 7060 Schorndorf Haug
Original assignee: Eckardt AG
Current assignee: Bopp and Reuther GmbH
Priority date: 1980-02-09
Filing date: 1980-02-09
Publication date: 1984-08-30
Also published as: DE3004870A1

Description

40 der Flüssigkeit in Berührung kommende, geringfügig leitfähige Kopfteil der Meßelektrode eine gewisse Kapazität gegenüber anderen elektrisch leitfähigen Teilen aufweisen, insbesondere gegenüber einer metallischen Rohrwandung. Diese Kapazität verfälscht das Meßergebnis. Der Einsatz von Erdungsringen, wie sie die DE-OS 29 50 039 vorschlägt, löst dieses Problem nicht; vielmehr werden durch diese Erdungsringe sogar noch zusätzliche Kapazitäten geschaffen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Meßelektrode der eingangs genannten Art so auszubil den, daß die Einflüsse störender Kapazitäten auf die Meßelektrode ausgeschaltet werden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß sich an den Kopfteil der Meß elektrode ein aus Isoliermaterial bestehender, im Zentrum den eingesetzten elektrischen Leiter tragender Kern anschließt, der von einem elektrisch leitenden,

50 vorzugsweise zylindrischen Schirm umgeben ist, der zur

Erzielung einer niederohmigen Rückführung über einen Impedanzwandler an das Potential der Meßeiektrode

Die Erfindung betrifft eine Meßeiektrode für einen angeschlossen ist Ein derartig ausgebildeter Schirm bemagnetischen Durchflußmesser mit galvanischem Ab- wirkt, daß die Meßelektrode eine Kapazität nur noch griff, der mit einem von einer elektrisch leitfähigen Flüs- 55 gegenüber diesem Schirm besitzt Da der Schirm jedoch sigkeit durchströmten Rohrkörper versehen ist, an des- dasselbe Potential führt wie die Meßelektrode, kann sie sen Innenwand ein mit der Flüssigkeit in Berührung sich nicht mehr auf das Meßergebnis auswirken, kommender Kopfteil der Meßelektrode angeordnet ist, Es ist- ein Impedanzwandler vorgesehen, an dessen

der aus einem chemisch resistenten, durch Einlagerun- hochohmigem Eingang die Meßeiektrode und an dessen gen z. B. aus Metall oder Kohlenstoff geringfügig elek- 60 niederohmigem Ausgang der Schirm angeschlossen ist trisch leitfähig gewordenen Kunststoff besteht und eine Der Impedanzwandler entkoppelt also den Schirm ge-Metallscheibe trägt, an der ein im Zentrum der Meß- genüber der Meßeiektrode. Dies ist notwendig, damit elektrode eingesetzter elektrischer Leiter angeschlos- das Meßergebnis nicht seinerseits wieder durch den Ansen ist Schluß des Schirms beeinflußt wird. Da der Schirm nie-

Es sind für magnetisch-induktive Durchflußmesser 65 derohmig angeschlossen ist, kann die sich zwischen dem kapazitive Elektroden bekannt, bei denen eine kapaziti- Schirm und anderen elektrischen Teilen wie der Rohrve Verbindung zum Meßstoff besteht, wobei die Aus- wandung einstellende Kapazität nicht auf die Meßspankleidung des Meßkanales als Dielektrikum des Konden- nung auswirken.

Vorteilhaft ist es, wenn der elektrisch leitende Schirm innerhalb eines die Meßelektrode einhüllenden Mantels liegt. Auf diesen Mantel wird das Potential der niederohmigen Rückführung des Schirms übertragen, so daß auch seitens dieses Mantels Kapazitätseinflüsse auf die Meßelektrode entfallen. Zugleich wirkt dieser Mantel als Schutzhaube für die Meßelektrode und als Isolierung gegenüber der beispielsweise leitfähigen Rohrwandung. Eine besonders günstige Herstellungsart ergibt sich hierbei, wenn der Kopfteil aus einem Stück mit dem die Meßelektrode einhüllenden Mantel hergestellt ist. Wenn auch noch die Metallscheibe in dem Kopfteil der Meßelektrode eingebettet ist, ergibt sich eine nach außen vollständig abgeschlossene Elektrode. Bevorzugt werden der Mantel und der Kopfteil aus einer auf dem gesamten Kern aufgebrachten Beschichtung, insbesondere aus Polyfluoräthylen bzw. aus Polytetrafluorethylen, hergestellt.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Metallscheibe und der Schirm Teile einer Metailbeschichtang des aus dem Isoliermateria! bestehenden Kernes, wobei diese Metallbeschichtung im Bereich des Umfanges der Scheibe aufgetrennt, beispielsweise abgedreht ist. Es ergeben sich hierbei verhältnismäßig einfach aufgebaute Elektroden, die leicht herstellbar sind und die sich zur Messung des Durchflusses chemisch aggressiver Flüssigkeiten mit Hilfe von magnetisch-induktiven Durchflußmessern eignen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine neue Meßelektrode eines magnetisch-induktiven Durchflußmessers, der zur Messung des Durchflusses chemisch aggressiver Medien eingesetzt ist,

F i g. 2 eine andere Ausführungsform einer Meßelektrode, bei der ein die ganze Elektrode einhüllender Mantel aus chemisch resistentem aber etwas leitfähigem Material vorgesehen ist,

Fig.3 eine Elektrode gem. der Erfindung, deren Kopfteil kegelförmig ausgebildet ist und die von innen nach außen montiert wird im Gegenteil zu den übrigen Elektroden, die von außen nach innen montiert werden, und

F i g. 4 eine Ausführungsform einer Elektrode, bei der ein Kern zunächst mit einer Metallbeschichtung versehen ist, die dann von einem chemisch resistenten aber leicht elektrisch leitfähigem Material eingehüllt ist.

In der F i g. 1 ist in eine Wandung 1 eines nicht näher dargestellten Rohres, das auf seiner Innenseite mit einer chemisch resistenten Rohrauskleidung 2 versehen ist, eine Meßelektrode 3 eingesetzt. Diese Meßelektrode 3 ist Teil eines in seinen übrigen Teilen nicht dargestellten magnetisch-induktiven Durchflußmessers, der in seinem Grundaufbau bekannt ist.

Die Meßelektrode 3 besteht aus einem Kopfteil 4 aus Polyfluoräthylen, das auf eine bestimmte an sich bekannte Weise mit Kohlenstoffeinlagerungen versehen ist.

Der so ausgebildete Kopfteil 4 ist zwar mit einem Minimum an elektrischer Leitfähigkeit versehen, stellt im wesentlichen aber einen schlecht leitenden aber chemisch resistenten Körper dar. Dieser Kopfteil 4 schließt zusammen mit der Rohrauskleidung 2, die ebenfalls aus einem chemisch resistenten Kunststoff bestehen kann, das Rohrinnere ab, in dem eine elektrisch leitfähige aber chemisch sehr aggressive Flüssigkeit fließen kann, deren— Durchfluß auf magnetisch-induktivem Weg gemessen werden soll

In dem Kopfteil 4 ist eine metallische, beispielsweise aus Kupfer bestehende Scheibe 5 eingelagert, an die ein in direktem Kontakt mit ihrem Zentrum stehender elektrisch leitender Stift 6 angrenzt, der zu einem außerhalb der Rohrwandung 1 angeordneten Verstärker 7 führt. Der elektrische Leiter 6 führt dabei durch einen Teil des Kopfteiles 4 und durch einen Kern 8 aus elektrisch isolierendem Material, beispielsweise aus einem Kunststoff, der ebenfalls Polyfluoräthylen sein kann, der aber nicht mit den eine gewisse Leitfähigkeit erzeugenden Einlagerungen -versehen ist. In den isolierenden Kern 8 ist ein aus einem elektrisch leitenden Metallblech bestehender zylindrischer Schirm 9 eingesetzt, dessen vordere Stirnwände bis etwa in den Bereich der Scheibe 5. d. h. also in den Bereich des leitenden Kopfteiles 4 hereinführen und dessen rückwärtiges Ende in einem Flansch IO endet. Mit diesem Flansch 10 ist eine Abdeckkappe It verbunden, die den Verstärker 7 aufnimmt und eine Rohrtülie 12 zur Herausführung der Meßleitungen 13 aufweist, die vom Verstärker 7 kommen. Mit der so ausgebildeten Meßelektrode kann der Durchfluß einer chemisch hochaggressiven Flüssigkeit in der vom magnetisch-induktiven Durchfluß her bekannten Weise über ein entweder getaktetes Gleichfeld oder über ein magnetisches Wechselfeld gemessen werden, wobei die elektrische Ausrüstung der Meßeinrichtung dem Stand der Technik entspricht. Die neue Meßelektrode allerdings macht den Einsatz solcher magnetisch-induktiver Durchflußmesser für chemisch aggressive Flüssigkeiten möglich, die bisher zu einer Zerstörung der Meßelektroden geführt haben, wenn diese nicht aus einem hochwertigen Werkstoff, wie z. B. Platin, bestanden.

F i g. 2 zeigt eine Variante der Meßelektrode, die ebenfalls im Inneren mit einer Scheibe 5 und einem in diesem Fall einstückig mit dieser hergestellten elektrischen Leiter 6 aus Metall versehen ist. Die Leiter 6 und die Scheibe 5 grenzen zum Inneren der Elektrode hin an einen aus Isoliermaterial bestehenden Kern 8 an, der, ebenso wie bei der Ausführung der Fig. 1, nach außen von einem aus Metall bestehenden rohrförmigen Schirm 9 eingehüllt ist, dessen vordere Stirnkante bis in den Bereich der Scheibe 5 hereinreicht. Dabei sind die Stirnkanten 9a des Schirmes 9 und die diesen zugewandten Außenkanten Sa der Scheibe 5 mit konisch zur Längsachse der Elektrode verlaufenden Flächen versehen, die es ermöglichen, daß die äußersten Kanten des Schirmes 9 in Axialrichtung bis in den Bereich der Scheibe 5 hereinreichen. Diese Ausgestaltung ergibt eine besonders vorteilhafte Abschirmung. Der Schirm 9 bekommt vom Leiter 6 über einen Verstärker (Impedanzwandler), ebenso wie bei der Ausführung der F i g. 1, das gleiche elektrische Potential. Kapazitive Störeinflüsse werden somit ausgeschaltet, die durch die hochohmige, schlecht leitende Außenschicht 14 der Elektrode bewirkt werden könnten. Diese Schicht 14, die die gesamte Elektrode auf der dem Rohrinneren zugewandten Seite ummantelt, besteht wieder aus einem mit einem Minimum an elektrischer Leitfähigkeit versehenen Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem Fluor-Kunststoff, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen, in den gewisse elektrisch leitende Einlagerungen vorgesehen sind.

Die F i g. 3 zeigt eine Abwandlung insofern, als hier der äußere Mantel 14 und der Kopfteil 4 zwar ebenso wie im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 einstückig hergestellt sind und aus einem schwach leitenden, aber ehe-

misch resistenten Material bestehen, daß im Gegensatz zur Ausführung der F i g. 2 dieser Mantel 14 aber aufgespritzt werden muß. Der innere Kern 8 der Elektrode besteht in diesem Fall nur aus einem pilzförmig ausgebildeten hohlen Körper, der den aus Metall bestehenden ähnlich ausgebildeten Schirm 9 von dem pilzförmigen Teil 6" aus elektrisch leitfähigem Material trennt, dessen Scheibe 5' zum Rohrinneren hin ebenso wie der Kopfteil 4 leicht kegelförmig ausgebildet ist. Die Elektrode der F; g. 3 muß vom Rohrinneren her montiert werden, to Sie weist den Vorteil auf, daß sie es verhältnismäßig leicht ermöglicht, eine Abdichtung zwischen Rohrwand und Elektrode herzustellen.

In tier Fig.4 ist eine andere Ausführungsform der erlindungbgemäßen Elektrode gezeigt, die sich beson- ΐ·> ders einfach herstellen iäöt. Bei dieser Ausführungsform ist auf einen isolierenden Kern 8*. der beispielsweise auch aus Keramik bestenen kann, zunächst eine MetaH-beschichtung 15 aufgebracht worden, die dann aber im Bereich der vordere.; Endkanten 16 dadurch in den zylindrischen Schirm 9" und die Scheibe 5" aufgeteilt ist. das an den Kanten 16 der beschichtete Körper aufgetrennt, bei Verwendung von Kunststoff als Kern 8' beispielsweise abgedreht werden kann. In den Kern 8' ist dann wieder der Leiter 6 eingelegt, der dann, wenn der Kern 8' aus Kunststoff besteht, schon von vornherein mit eingespritzt sein kann. Auf den so hergestellten inneren Körper der Elektrode, der also an den Kanten 16 eine Unterbrechung zwischen dem Scheibenteil 5" und dem Schirm 9' aufweist, wird dann anschließend eine Beschichtung aus einem schwach leitenden Kunststoff o. dgl. aufgebracht, so daß die für die Funktion der Elektrode gem. F i g, 1 wichtigen Teile vorhanden sind. Vorteil der Ausführungsform der Fig.4 ist die besonders einfache und wirtschaftliche Herstellung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

L Meßeiektrode für einen magnetischen Durchrlußmesser mit galvanischem Abgriff. dtT mit einem >on einer elektrisch leitfähigen Flüssigkeit durchströmten Rohrkörper versehen ist. an dessen Innenu and ein mit der Fiüssigkeit in Berührung kommender Kopfteil der Meßelektrude angeordnet ist, der aus einem chemisch reststenten. durch Einlagerungen. 7. B. aus Metal! oder Kohlens'c-if geringfügig dektrisch leitfähig gewordenen Kunststoff besteht und eine Meialischeibe trägt, an der ein im Zentrum der Meßeiektrode eingesetzter elektrischer Leiter angeschlossen ist. dadurch gekennzeichnet, daß sich an der: Kopfteil (4j der Meßeiektrode (5> ein aus Isoliermaterial bestehender, im Zentrum den eingesetzten elektrischen Leite" (6) 'ragender Kern (8,8") anschließt, der von einet! elektrisch leitenden, vorzugsweise zylindrischen Schirm (9, 9") ungeben ist, der zur Erzielung einer niederohmigen Rückführung über einen Impedanzwandler an das Potential der Meßelektrode (3) angeschlossen ist.
2. Meßeiektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitende Schirm (9, 9) innerhalb eines die Meßeiektrode (3) einhüllenden Mantels (14) liegt.
3. Meßeiektrode nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfteil (4) aus einem Stück

sators wirkt.

Kapazitive Elektroden haben den Nachteil, daß sie wegen ihrer Mindestgröße erst ab einer bestimmten Nennweite möglich sind und daß sie ebenfalls vom MelJstoff angegriffen werden, wenn dieser aggressiv ist. Nachteilig ist auch, daß sie einschließlich Schirmung innen im Rohr montiert werden müssen und das. bedingt durch die Großflächigkeit. das Werngkeitsfeid verändert ist gegenüber der piinktionnigen Metallelektrode

ίο und dadurch eine Änderung des Magnetfeldes nötig wird. Schließlich Steuer, kapazitive Elektroden wegen ihrer impedanz einen hochohmigen Serienwiderstand zum MeSstofl dar.

hn Gegensatz hierzu stehen Elektroden der eingangs

!5 genariTUen Art in direkter elektrischer Verbindung mit dem Meßstoff. Eine derartige Elektrode ist beispielsweise in der DE-OS 29 50 039 beschrieben. Bei derartigen Eie-uroden stehen die aus Metal! bestehender. Teile nicht in direktem Kontakt mit der Flüssigkeit, so daß

2a sich keine Abdichtprobleme ergeben. Der Kontakt mit ij-jr Flüssigkeit wird vielmehr durch eine Kunststoffmasse oder dg!, hergestellt, in die Partikel, beispielsweise aus Metali oder aus Kohlenstoff, eingebettet sind. Dieser Kunststoff wird auch von cnernisch aggressiven Flüssigkeiten nicht angegriffen und bewirkt eine gute Abdichtung gegenüber der Rohrwandung. Da er durch die Einlagerung der Metali- oder Kohienstoffpartike! leitfähig gemacht wurde, steht die Meßeiektrode trotzdem in direktem elektrischen Kontakt mit der Flüssig-

mit dem die Meßelektrode (3) einbüßenden Mantel 30 keit.
(14) hergestellt ist. Ein Nachteil dieser bekannten Meßelektrode ist je

doch, daß die Zuführung, die Metallscheibe und der mit in
4. Meßelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (5) in dem Kopfteil (4) der Meßeiektrode (3) eingebettet ist.
5. Meßelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (14) und der Kopfteil (4) aus einer auf dem gesamten Kern aufgebrachten Beschichtung, insbe sondere aus Polyfluoräthylen bzw. aus Polytetrafluoräthylen, besteht.
6. Meßelektrode nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallscheibe (5") und der Schirm (9') Teile einer Metallbeschichtung (15) des aus dem Isoliermaterial bestehenden Kernes (8') sind, die im Bereich (16) des Umfanges der Scheibe (5") aufgetrennt, beispielsweise abgedreht ist.
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