DE3627993A1 - Elektromagnetischer durchflussmesser - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektro­ magnetischen Durchflußmesser, insbesondere auf einen elektromagnetischen Durchflußmesser mit einem keramischen Meßrohr für elektromagnetische Durchflußmesser.

Elektromagnetische Durchflußmesser nutzen das Faraday'sche elektromagnetische Induktionsgesetz und werden in zahl­ reichen Anwendungsfällen eingesetzt, in denen ein zu einer Flußrate proportionales Ausgangssignal erforderlich ist, sowie Messungen, die unabhängig von Strömungszuständen und Konstanten der Fluide sind und bei denen kein Druckab­ fall auftritt. Bei derartigen elektromagnetischen Durch­ flußmessern wird ein Rohr aus rostfreiem Stahl als nicht­ magnetisches Rohr und Meßrohr verwendet, und die Innenseite des Rohrs ist mit einer Schicht aus einem Isolierwerk­ stoff wie beispielsweise PTFE beschichtet, wie es etwa unter der Handelsbezeichnung Teflon von Du Pont de Nemours erhältlich ist. Allerdings ist ein Meßrohr mit Teflonbe­ schichtung teuer und erfordert eine komplizierte Herstel­ lung. Daher haben keramische Meßrohre in den vergangenen Jahren eine weitgehende Verbreitung gefunden.

In der PCT-Schrift W 083/0 200 ist ein derartiges kerami­ sches Meßrohr beschrieben, welches Kupplungsflansche an beiden Enden aufweist. Radiale Löcher sind in einer Richtung vorgesehen, die senkrecht zu Spulen verläuft, die um den Mittenabschnitt der äußeren Oberfläche des Rohrs angeordnet sind. In diese Löcher werden Elektroden eingefügt und das Meßrohr wird gesintert, um die Elektroden zu befestigen.

Da das Meßrohr gesintert wird, während die Elektroden in die Löcher eingefügt sind, muß in diesem Fall das Elektrodenmaterial der Sintertemperatur des keramischen Werkstoffs widerstehen und im wesentlichen den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen wie das Keramikmaterial. Platin stellt ein Elektrodenmaterial dar, das diese Bedingungen erfüllt. Platin ist jedoch teuer und führt zu einer Erhöhung der Gesamtkosten. Um die Kosten zu verringern ist es möglich, den Elektroden­ durchmesser zu verringern. Jedoch wird die Eingangsimpe­ danz eines Wandlers für den elektromagnetischen Durchfluß­ messer vergrößert und dies verschlechtert die Betriebs­ eigenschaften des elektromagnetischen Durchflußmessers.

Zur Lösung dieses Problems kann ein leitendes Keramikmate­ rial für die Elektroden verwendet werden. Ein derartiges Material hat jedoch üblicherweise eine geringere elek­ trische Leitfähigkeit als ein Metall, wodurch der Ausgangs­ pegel des Nachweises sinkt und die Betriebseigenschaften des elektromagnetischen Durchflußmessers verschlechtert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen elektromagnetischen Durchflußmesser bereit­ zustellen, der die gewünschten Betriebseigenschaften hat, und weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Durchflußmessers bereitzustellen.

In vorteilhafter Weise wird gemäß der vorliegenden Erfin­ dung ein elektromagnetischer Durchflußmesser zur Verfügung gestellt, bei dem der Durchmesser von in ein Meßrohr eingefügten Elektroden vergrößert werden kann, ohne daß die Betriebseigenschaften des elektromagnetischen Durch­ flußmessers hierunter leiden.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen elektromagnetischen Durchflußmesser mit einem Keramikrohr als Meßrohr, bei dem eine in das keramische Rohr eingefügte Elektrode einen keramischen Kernstab und einen leitfähigen Abschnitt eines hochschmelzenden Metalls aufweist, der zur Bedeckung einer Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs ausgebildet ist und sich entlang der Längserstreckung des Kernstabs erstreckt, wobei das andere Ende des leitfähigen Abschnitts einer äußeren Oberfläche des Keramikrohrs zugewandt ist und der Fluidkontakt-Stirnfläche gegenüberliegt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand zeichnerischer dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert, aus denen weitere Vorteile und Merkmale hervorgehen.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Schnittansicht eines elektromagnetischen Durchflußmessers gemäß einer vorteilhaften Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 bis 21 jeweils Schnittansichten mit Darstellungen des erfindungsgemäßen elektromagnetischen Durch­ flußmessers.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform eines elektromagne­ tischen Durchflußmessers gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, insbesondere ein Meßabschnitt mit Elektroden und Anregungsspulen.

In Fig. 1 weist ein Meßabschnitt 11 des elektromagne­ tischen Durchflußmessers Kupplungsflansche 13 a und 13 b an seinen Enden auf. In den gegenüberliegenden Wandab­ schnitten des axsialen Mittenabschnitts eines Meßrohrs 13 sind radial ausgebildete Eletrodenmontagelöcher 13 d und 13 e angeordnet. Erfindungsgemäße Elektroden 16 A und 16 B sind jeweils in den Löchern 13 d und 13 e befestigt. Die Elektroden 16 A und 16 B weisen einen identischen Aufbau auf. Jede Elektrode ist mit einem Elektrodenkernstab 14 und einem leitfähigen Abschnitt 15 aus Metall versehen. Der leitfähige Abschnitt 15 weist eine becherartige Form mit einem Boden auf, um die äußere Oberfläche und die Stirnfläche der Elektrode (die dem Inneren des Meßrohrs zugeordnet ist) zu umgeben. Diese Elektroden werden von geeigneten bekannten Stützteilen gestützt, die weggelassen sind, da sie in keiner direkten Beziehung zur vorliegenden Erfindung stehen. Daher sind nur Signal-Zuleitungsdrähte 17 in Fig. 1 dargestellt, die mit einem nicht darge­ stelltem Anschlußblock verbunden sind. Ein Ende jedes der Zuführungsdrähte 17 ist hart oder weich an einen zugehörigen Teil der leitfähigen Abschnitte der Elektroden 16 A und 16 B angelötet. Das Lötmaterial ist üblicherweise Silber, es kann jedoch auch vorteilhafterweise Platin wegen seiner Korrosionsbeständigkeit verwendet werden. Das Material, aus dem der leitfähige Abschnitt 15 besteht, ist vorzugsweise ein hochschmelzendes Metall, beispiels­ weise Platin oder eine Platin-Iridium-Legierung mit einem höheren Schmelzpunkt als einer Sintertemperatur (etwa 1000 bis 1600 Grad Celsius) während der Herstellung der Meßrohre. Falls die Sintertemperatur des keramischen Materials jedoch niedrig ist, kann Kupfer oder Eisen als Material für den leitfähigen Abschnitt 15 verwendet werden. Es wird darauf hingewiesen, daß die Härte der Platin-Iridium-Legierung größer ist als die von Platin. Vorzugsweise besteht die Platin-Iridium-Legierung aus 90 Gewichtsprozent Platin und 10 Gewichtsprozent Iridium.

Die zu den Elektroden 16 A und 16 B gehörigen leitfähigen Abschnitte 15 sind eng in die Löcher 13 d bzw. 13 e des Keramikrohrs 13 eingefügt. Im einzelnen sind die leitfähi­ gen Abschnitte 15 jeweils auf den entfernten Stirnflächen der gesinterten keramischen Kernstäbe und deren äußeren Oberflächen ausgebildet, wo sie stetig zu den entfernten Stirnflächen verlaufen. Die Kernstäbe 14, von denen jeder einen leitfähigen Abschnitt aufweist, werden jeweils in die Löcher 13 d und 13 e eingefügt und in der Lage festge­ setzt, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, also derart, daß die entfernten Enden der leitfähigen Abschnitte 15 inneren Wandoberflächenabschnitten des Keramikrohrs 13 gegenüberliegen. In diesem Fall wird das Keramikrohr 13 nicht oder nur halb gesintert. Falls das Keramikrohr 13 gesintert wird, schrumpft es und klemmt die leitfähigen Abschnitte 15 ein. Daher kann das keramische Meßrohr 13 unter Ausbildung einer genügend guten Dichtung an den leitfähigen Abschnitt gekuppelt werden. Weiterhin sind in Fig. 1 Anregungsspulen EC, die eine Form aufwei­ sen, die im wesentlichen der eines umgedrehten U ent­ spricht, an der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs 13 in einer Richtung angeordnet, die senkrecht zur Ausrichtung der Elektroden 16 A und 16 B verläuft. Der dicke Pfeil in Fig. 1 stellt die Strömungsrichtung eines Fluids dar, mit "x" ist die Richtung eines durch die Erregerspulen EC erzeugten Magnetfelds verdeutlicht, und der dünne Pfeil zeigt die Richtung eines zwischen den Elektroden 16 A und 16 B gelieferten Stroms dar. Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren für ein Meßrohr mit den Elektro­ den 16 A und 16 B beschrieben.

Eine Platinpaste wird auf die Stirnflächen und äußeren Oberflächen der gesinterten keramischen Elektrodenkernstäbe 14 aufgebracht und bei einer Temperatur von 800 bis 1600 Grad Celsius gesintert. Es wird also eine Oberflächen­ behandlung der Kernstäbe 14 mit einem hochschmelzenden Metall vorgenommen, um die Elektroden 16 A und 16 B zu erzeugen. Die Elektroden 16 A und 16 B werden jeweils in die Löcher 13 d und 13 e des nichtgesinterten oder halbge­ sinterten Keramikrohrs 13 eingefügt und dieses wird dann bei einer Temperatur von 1000 bis 1600 Grad Celsius gesin­ tert und so das Meßrohr 11 mit den Elektroden 16 A und 16 B für den elektromagnetischen Durchflußmesser herge­ stellt.

Bei dem Herstellungsverfahren für das Meßrohr 11 des elektromagnetischen Durchflußmessers werden die gesinterten keramischen Elektrodenkernstäbe 14 zur Herstellung der Elektroden 16 A und 16 B verwendet. Die gesinterten kerami­ schen Kernstäbe 14 werden aus folgenden Grund verwendet. Wenn nicht-gesinterte keramische Kernstäbe verwendet würden, also in die Löcher 13 d und 13 e eingefügt und gesintert würden, würden die Kernstäbe übermäßig schrumpfen und sich lockern. Um das Auftreten dieser Schwierigkeit zu verhindern, wird ein gesintertes Keramikmaterial verwen­ det. Falls jedoch ein Keramikmaterial eine geringe Schrumpfrate aufweist, können halbgesinterte keramische Kernstäbe verwendet werden. Das voranstehend genannte Problem tritt nicht auf, wenn, mit anderen Worten, die keramischen Elektrodenkernstäbe eine hohe Halb-Sinter­ temperatur aufweisen, verglichen mit der Halb-Sinter­ temperatur des Keramikrohrs 13.

Nach dem voranstehend genannten Verfahren kann die verwen­ dete Metallmenge verringert werden, da die keramischen Elektrodenkernstäbe 14 einer Oberflächenbehandlung mit dem hochschmelzenden Metall unterzogen werden, um die Elektroden 16 A und 16 B herzustellen. Zusätzlich kann der Durchmesser der Elektroden vergrößert werden, um so eine niedrige in den Elektroden erforderliche Impedanz zu garantieren, und die Elektroden 16 A und 16 B können stramm in die Löcher 13 d und 13 e des Keramikrohrs 13 eingepaßt werden. Die geringe Menge verwendeten Metalls verringert die Gesamtkosten. Da die Elektroden 16 A und 16 B und das Keramikrohr 13 gesintert werden, nachdem die gesinterten keramischen Elektrodenkernstäbe 14 jeweils in die Löcher 13 d und 13 e in dem nichtgesinterten oder halbgesinterten keramischen Rohr 13 eingefügt wurden, ist die Schrumpfrate des Keramikrohrs 13 größer als die der Elektroden 16 A und 16 B. Die Menge des für die Elek­ troden verwendeten Metalls ist gering und für das Meßrohr kann das gleiche Material verwendet werden wie für die Kernstäbe. Alternativ hierzu kann ein Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten in der Nähe des Ausdeh­ nungskoeffizienten des Meßrohrs für die Kernstäbe verwendet werden. Daher kann der thermische Expansionskoeffizient der Elektroden im wesentlichen gleich dem des Meßrohrs sein, die Dichteigenschaften verschlechtern sich nicht, selbst bei Auftreten einer Temperaturänderung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, eine T-förmige Spitze 20 und eine plattenförmige leitfähige Spitze 21, die beide als leitfä­ hige Kopfteile aus Platin oder einer Platin-Iridium-Legie­ rung dienen, jeweils an die entfernten Stützflächen angelö­ tet werden, also an die Kontaktoberflächen von Elektroden 18 und 19 für das zu messende Fluid. Die leitfähigen Spitzen können je nach Eigenschaften des zu messenden Fluids ausgewählt werden. Ist beispielsweise ein zu messen­ des Fluid korrosiv, wird ein korrosionsbeständiges Material für die leitfähigen Spitzen verwendet. Leitfähige Kappen 22 und 23 mit in den Fig. 4 und 5 dargestelltem Aufbau können an Stelle der leitfähigen Spitzen 21 bzw. 22 verwen­ det werden. Die leitfähigen Kappen 22 und 23 werden an den Vorsprüngen der Elektroden 24 bzw. 25 befestigt. In diesem Fall werden die leitfähigen Kappen 22 und 23 jeweils an dem zu messenden Fluid zugeordnete Seiten der Elektroden 24 und 25 angelötet und hiergegen abgedich­ tet. Beim Löten der in Fig. 4 dargestellten Anordnung kann die Bearbeitbarkeit verbessert werden, wenn eine Lötpaste oder ein Bindemittelfilm verwendet wird.

Die bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform und deren Abänderungen verwendeten Elektrodenkernstäbe können auf unterschiedliche Weisen bearbeitet werden. Beispielsweise kann, wie in Fig. 6 dargestellt, eine stufenförmige Elektrode 26 verwendet werden, um einen Kontaktoberflächenbereich mit dem zu messenden Fluid zu vergrößern. In Fig. 7 ist dargestellt, daß die Elektro­ de 27 eine Elektrodenhalterungsstufe 27 a aufweisen kann. Die in Fig. 7 gezeigte Stufe 27 a kann verjüngt ausge­ bildet sein.

Bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform ist der Signalzuleitungsdraht 17 einfach mit dem zugehörigen leitfähigen Abschnitt 15 der Elektrode verbunden. Es kann jedoch auch, wie in Fig. 8 dargestellt ist, ein Signalzuführungsdraht 31 mit einem leitfähigen Abschnitt 30 über ein Loch 29 verbunden sein, das in einer Elektrode 28 vorgesehen ist. Alternativ hierzu kann, wie aus Fig. 9 hervorgeht, ein Signalzuführungsdraht 34 an einem Verrie­ gelungsabschnitt 33 befestigt sein, der in einer Elektrode 32 ausgebildet ist, wodurch eine perfekte Verbindung zwischen dem Zuführungsdraht und dem leitfähigen Abschnitt erreicht wird.

Fig. 10 bis 17 zeigen Abänderungen mit Darstellungen der Verbindungen zwischen den Elektroden bzw. den hiermit verbundenen Zuführungsdrähten.

Die selben in den Fig. 1 bis 9 verwendeten Bezugsziffern bezeichnen entsprechende Teile in Fig. 10. In Fig. 10 ist eine Elektrode 16 in einem Loch 13 d befestigt, welches in einem Keramikrohr 13 angeordnet ist. Die Elek­ trode 16 besteht aus einem keramischen Elektrodenkernstab 14 und einem leitfähigen Abschnitt 15 aus Metall, welcher die äußere Oberfläche und die eingeführte Stirnfläche (den Abschnitt, der innerhalb des Meßrohrs zu liegen kommt) des Kernstabs 14 bedeckt. Der nicht gesinterte oder halbgesinterte Elektrodenkernstab 14, der mit dem leitfähigen Abschnitt 15 aus Metall beschichtet ist, wird in das Loch 13 d des Keramkrohrs 13 eingefügt. Die Elektrode 16 wird zusammen mit dem Keramikrohr 13 gesintert und an diesem befestigt. In diesem Fall liegt der äußere Endabschnitt der Elektrode 16 außerhalb der äußeren Ober­ fläche des Keramikrohrs 13 frei. Ein Verbindungsstück 37 für den Zuführungsdraht ist hart oder weich an den leitfähigen Abschnitt 15 angelötet, der auf der äußeren Oberfläche des Elektrodenkernstabs 14 ausgebildet ist. In diesem Fall umfaßt das Verbindungsstück 37 für den Zuführungsdraht einen Ring 37 a und eine Verbindungszunge 37 b, die sich nach außen von dem Ring 37 a aus erstreckt.

Der Ring 37 a wird auf den verlängerten Abschnitt des Kernstabs 14 aufgepaßt und angelötet, während die untere Oberfläche des Rings 37 a in Kontakt mit der äußeren Ober­ fläche des Keramikrohrs 13 steht. Das Verbindungsstück 37 für den Zuführungsdraht kann durch Metallisieren eines Teils der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs 13 gebildet werden. Ein Ende eines Signalzuführungsdrahts 38 ist über eine Anschlußplatte 39 mit dem Zuführungsdraht-Ver­ bindungsstück 37 verbunden.

Wie aus Fig. 10 ersichtlich ist, ist das Verbindungsstück 37 mit dem Zuführungsdraht an den metallischen leitfähigen Abschnitt 15, der einen Teil der Elektrode 16 darstellt, hart oder weich angelötet. Es kann jedoch auch eine Elek­ trode 40 ausgebildet werden, wie es in Fig. 11 darge­ stellt ist. In diesem Fall wird ein Endabschnitt 42 a eines keramischen Kernstabs 43, der sich in der Nähe der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs 13 befindet, auf im wesentlichen dieselbe Höhe gesetzt wie die äußere Oberfläche des Keramikrohrs 13, und ein hochschmelzendes Metall wird verwendet, um den Umfangsabschnitt des Endab­ schnitts 42 a zu bedecken und ein Verbindungsstück 44 für den Zuführungsdraht auszubilden. Auf diese Weise kann ein Hart- oder Weichlöten entfallen.

Fig. 12 zeigt eine gegenüber Fig. 11 abgeänderte Aus­ führungsform der Erfindung. Ein Zuführungsdraht-Verbin­ dungsstück 46, das mit einem metallischen leitfähigen Abschnitt 42 verbunden werden soll, der zu einer Elek­ trode 45 gehört, ist auf der Stirnfläche eines Kernstabs 43 ausgebildet, der ebenfall zu der Elektrode 45 gehört und sich nach außen über ein Keramikrohr 13 erstreckt. Mit der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform kann die gleiche Wirkung erzielt werden wie mit der Ausführungs­ form gemäß Fig. 11.

Fig. 13 zeigt eine weitere gegenüber Fig. 11 abgeänderte Ausführungsform. Eine Elektrode 53 in Fig. 13 besteht aus einem gesinterten oder halb-gesinterten keramischen Kernstab 55 und einem leitfähigen Abschnitt 56, einer zylindrischen Kappe mit einem Boden, die aus einem 0,5 mm starkem hochschmelzenden leitfähigen Metallteil hergestellt ist und die entfernte Stirnfläche und die äußere Oberfläche des keramischen Kernstabs 55 bedeckt. Die Elektrode 53 ist in ein Loch 13 d eingefügt, daß in einem nicht gesinter­ ten oder halb-gesinterten Keramikrohr 13 vorgesehen ist. In diesem Zustand wird die Elektrode 53 zusammen mit dem Keramikrohr 13 gesintert und an diesem befestigt. Der äußere verlängerte Endabschnitt des leitfähigen Ab­ schnitt 56 der Elektrode 53 erstreckt sich von der äußeren Oberfläche des keramischen Kernstabs 55 nach außen, um einen Verbindungsabschnitt 57 für eine Zuführung zu bilden. Eine Zuführung eines Signalzuführungsdrahts ist durch Löcher 58 a und 58 b eingefügt, die in einander gegenüberlie­ gend angeordneten Oberflächen des Verbindungsabschnittes 57 vorgesehen sind. Die Zuführung 59 wird mit dem Verbin­ dungsabschnitt 57 um die Löcher 58 a und 58 b herum verlötet. Das Löten wird nach dem Sintern des Keramikrohrs 13 vorge­ nommen. Platin oder eine Platin-Iridium-Legierung mit einem höheren Schmelzpunkt als der keramischen Sintertem­ peratur des Rohrs 13 kann als hochschmelzendes Metall für den leitfähigen Abschnitt 56 der Elektrode 53 verwendet werden. Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform können die Löcher 58 a und 58 b in dem Verbindungsabschnitt 57 der Elektrode 53 vor oder nach dem Sintern des Keramik­ rohrs 13 hergestellt werden. Daher kann der Elektrodenauf­ bau im Vergleich zu vorbekannten Elektrodenaufbauten vereinfacht werden.

In Fig. 14 ist eine gegenüber Fig. 13 abgeänderte Aus­ führungsform dargestellt. Eine Verbindungszunge 63 für eine Zuführung ist an einem äußeren Endabschnitt eines leitfähigen Abschnitts 61 ausgebildet, der die entfernte Stirnfläche und die äußere Oberfläche eines keramischen Kernstabs 55 umgibt, welcher zu einer Elektrode 60 führt. Eine Zuführung 65 eines Signalzuführungsdrahts ist in ein Loch eingefügt, welches in der Zunge 63 vorgesehen ist, und hiermit verlötet.

Bei der voranstehend beschriebenen Ausführungsform und deren Änderungen ist der Kernstab für die Elektrode von säulenartiger Form. Der Kernstab kann jedoch auch verjüngt ausgebildet sein oder eine beliebige Form aufweisen.

In Fig. 15 ist eine weitere geänderte Ausführungsform der Elektrode dargestellt. Ein halbgesinterter oder gesin­ terter keramischer Kernstab 74, der zu einer Elektrode 70 gehört, ist zylindrisch, und innerhalb des Kernstabs 74 ist ein leitfähiger Abschnitt 75 ausgebildet. Der leitfähige Abschnitt 75 ist in einer Ausnehmung 74 a vor­ gesehen, welche in der zylindrischen Innenwand des Kern­ stabs 74 und im Hauptabschnitt der Stirnfläche des Kern­ stabs 74 ausgebildet ist, die in Kontakt mit dem zu messen­ den Fluid gebracht wird. Dies führt dazu, daß der leit­ fähige Abschnitt 75 den zylindrischen Abschnitt des Kern­ stabs 74 in der Nähe des zu messenden Fluids abdichtet. Mit der Bezugsziffer 76 ist ein Zuführungsdraht bezeichnet, der in ein Loch eingefügt ist, das dem beschichteten äußeren Endabschnitt gegenüberliegt und hart oder weich mit dem äußeren Endabschnitt verlötet ist.

Mit dem voranstehend beschriebenen Aufbau kann die Menge des zur Ausbildung der Elektrode verwendeten Metalls verringert und der Durchmesser der Elektrode vergrößert werden. Der keramische Kernstab 74, der zur Elektrode 70 gehört, kann in direktem Kontakt mit dem Loch 13 d stehen, das in dem Keramikrohr 13 vorgesehen ist, und der Kernstab 74 kann fest an das Keramikrohr 13 nach dem Sintern angekuppelt sein. Da sich der leitfähige Abschnitt 75 innerhalb des Kernstabs 74 befindet, kann zusätzlich der Einfluß von Temperaturänderungen auf ein Minimum reduziert werden. Wird ein halb-gesinterter kera­ mischer Kernstab verwendet, so muß das Material eine geringe Schrumpfrate aufweisen. Mit anderen Worten muß die für die Halb-Sinterung erforderliche Temperatur des Kernstabs geringer sein als die des Keramikrohrs 13.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines Meßabschnitts eines elektromagnetischen Durchflußmessers mit dem voranstehend angegebenen Aufbau beschrieben.

Eine Platinpaste wird auf die innere Oberfläche eines keramischen gesinterten Zylinders 74 aufgebracht, der als Kernstab der Elektrode 70 dient und dessen Stirnfläche das zu messende Fluid berührt, und wird bei einer Tempera­ tur von 800 bis 1600 Grad Celsius zur Herstellung der Elektrode 70 gesintert. In diesem Fall wird die Öffnung des keramischen Zylinders 74, die in Kontakt mit dem zu messenden Fluid stehen soll, einschließlich der Aus­ nehmung 74 a, mit Platin abgedichtet. In diesem Zustand wird jede Elektrode 70 in das zugehörige Loch 13 d des nichtgesinterten oder halb-gesinterten Keramikrohrs 13 eingefügt und bei einer Temperatur von 1000 bis 1600 Grad Celsius gesintert, wodurch ein Meßabschnitt des elektromagnetischen Durchflußmessers hergestellt wird.

Gemäß der Herstellungsmethode für das Meßrohr gemäß dieser Ausführungsform wird die Elektrode 70 gebildet und in das Loch 13 d des nicht gesinterten Keramikrohrs 13 einge­ fügt. Daraufhin wird die Elektrode 70 gesintert und an dem Keramikrohr 13 befestigt. Alternativ hierzu kann der gesinterte keramische Zylinder in das Loch 13 d einge­ fügt und das Keramikrohr 13 gesintert werden. Anschließend kann eine Platinpaste auf die innere Oberfläche und die Fluidkontakt-Stirnfläche des Keramikzylinders 74 aufge­ bracht werden, wodurch die Elektrode 70 gebildet wird. In diesem Fall muß das für den leitfähigen Abschnitt 75 verwendete Metall einen geringeren Schmelzpunkt als den von Platin aufweisen, wodurch die Materialkosten gesenkt werden.

Fig. 16 zeigt eine gegenüber Fig. 15 modifizierte Aus­ führungsform. Eine umgekehrt keilförmige Ausnehmung 79 a wird an der Fluidkontakt-Stirnfläche eines zylindrischen keramischen Kernstabs 79 gebildet. In der Ausnehmung 79 a wird ein leitfähiger Abschnitt 80 ausgebildet, eben­ falls auf der inneren Oberfläche des Kernstabs 79. In diesem Fall wird ein Lochabschnitt in der Nähe der Aus­ nehmung 79 a in dem Kernstab 79 durch den leitfähigen Abschnitt 80 abgedichtet. Eine leitfähige Spitze 82 aus einer Platin-Iridium-Legierung wird angepaßt und in der Ausnehmung 79 a befestigt. Der Kernstab 79 wird halb oder vollständig gesintert, bevor er in dem Keramikrohr 13 (welches nicht in Fig. 16 dargestellt ist) montiert wird. Die Ausbildung des leitfähigen Abschnitts 80 und die Montage der leitfähigen Spitze 82 werden vorgenommen, bevor die Elektroden und das Keramikrohr gesintert werden.

In Fig. 17 ist eine weitere Änderung der in Fig. 15 dargestellten Ausführungsform gezeigt. Auf der äußeren Oberfläche des Fluidkontakt-Endabschnitts eines zylindri­ schen keramischen Kernstabs 86 ist ein Rastvorsprung 86 a vorgesehen. Die innere Oberfläche des Kernstabs 86, die Fluidkontakt-Stirnfläche und der Rastvorsprung sind mit einem leitfähigen Abschnitt 87 bedeckt. Der leitfähige Abschnitt, der die Fluidkontakt-Stirnfläche und den Rast­ vorsprung bedeckt, ist wiederum mit einer leitfähigen Kappe 88 aus einer Platin-Iridium-Legierung bedeckt. Auf die bereits im Zusammenhang mit Fig. 16 dargestellte Weise ist der Kernstab 86 halb oder vollständig gesintert, bevor er in dem Keramikrohr 13 (das nicht in Fig. 17 dargestellt ist) montiert wird, und die Ausbildung des leitfähigen Abschnitts 87 und die Montage der leitfähigen Kappe 88 werden vorgenommen, bevor die Elektroden und das Keramikrohr gesintert werden.

In Fig. 18 ist eine weitere geänderte Ausführungsform der Elektrode dargestellt. Ein Loch eines zylindrischen keramischen Kernstabs 91, der zu einer Elektrode 90 gehört, ist mit einem leitfähigen Abschnitt 92 gefüllt, und eine Fluidkontakt-Stirnfläche des keramischen Kernstabs 91 ist mit dem leitfähigen Abschnitt 92 bedeckt. In diesem Fall kann, wie durch die unterbrochene Linie in Fig. 18 angedeutet ist, eine Zuführung 93 des Zuführungsdrahts in ein Loch des Kernstabs 91 während der Ausbildung des leitfähigen Abschnitts 92 eingefügt werden. Alternativ hierzu kann ein Platinanschlußteil 95 zur Verbindung des Signalzuführungsdrahts in das Loch in dem Kernstab 91 während der Ausbildung des leitfähigen Abschnitts 92 eingeschoben werden, wie in Fig. 19 dargestellt.

Fig. 20 zeigt eine weitere geänderte Ausführungsform der Elektrode. Ein Kernstab 101, der zu einer Elektrode 100 gehört, ist wie in den voranstehenden Ausführungsformen ein keramischer Zylinder. Da der keramische Zylinder einfach bearbeitet werden kann, wird ein Fluidkontakt-End­ abschnitt mit einem Flansch versehen, um eine Stufe 101 a zu bilden. Die Bezugziffer 102 bezeichnet einen leitfähi­ gen Abschnitt, der auf der Fluidkontakt-Stirnfläche und in deren Loch ausgebildet wird, und die Bezugsziffer 103 eine leitfähige Spitze, die an den leitfähigen Ab­ schnitt 102 angelötet oder in diesen eingedrückt wird, der an der Stirnfläche des Kernstabs 101 gebildet ist. Das Material der leitfähigen Spitze kann willkürlich in Abstimmung mit den Eigenschaften des zu messenden Fluids gewählt werden.

In Fig. 21 ist eine weitere gegenüber Fig. 15 geänderte Ausführungsform dargestellt. Gezeigt ist nur der Haupt­ abschnitt einer Elektrode 70 A. Innerhalb eines zylin­ drischen Kernstabs 74 A ist eine Ausnehmung 74 Aa ausgebil­ det. Die Ausnehmung 74 Aa dient als Halteabschnitt nach Einführen eines Bananensteckers oder einer Bananenstecker­ buchse in den zylindrischen Kernstab 74 A. Dann wird, wie in Fig. 21 dargestellt ist, ein leitfähiger Abschnitt 75 A gebildet. Bei diesem Aufbau kann der Bananenstecker oder die Buchse direkt in die Elektrode 70 A eingeführt werden. Deshalb muß der Signalzuführungsdraht nicht hart oder weich direkt an die Elektrode gelötet werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die voranstehend beschriebenen besonderen Ausführungsformen und deren Modifikationen beschränkt, und es können innerhalb des Rahmens der Erfindung zahlreiche Änderungen und Modifika­ tionen vorgenommen werden.

Claims (28)

1. Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einem kerami­ schen Meßrohr, dadurch gekennzeichnet, daß eine in das Keramikrohr (13) eingesetzte Elektrode (16 A, 16 B) vorgesehen ist, die einen keramischen Kernstab (14) und einen leitfähigen Abschnitt (15) eines hochschmelzenden Metalls aufweist, der zur Bedeckung einer Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs (14) angepaßt ist und sich in Längsrichtung des Kernstabs (14) erstreckt und dessen anderer Endabschnitt einer äußeren Oberfläche des Keramikrohrs (13) gegenüber­ liegt und der Fluidkontakt-Stirnfläche zugewandt ist.

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der leitfähige Abschnitt (15) die Fluidkon­ takt-Stirnfläche des Kernstabs (14) und eine äußere Oberfläche des Kernstabs bedeckt und der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs (13) zugewandt ist.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß weiterhin ein leitfähiger Kopfteil (20, 21) auf dem leitfähigen Abschnitt angebracht ist, der die Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs bedeckt.

4. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß weiterhin eine leitfähige Kappe (20, 21) auf dem leitfähigen Abschnitt angebracht ist, die die Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs bedeckt.

5. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs der Elektrode (26) eine größere Breite aufweist als andere Teile des Kernstabs.

6. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Fluidkontat-Stirnfläche des Kernstabs der Elektrode (27) eine geringere Breite aufweist als andere Teile des Kernstabs.

7. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der andere Endabschnitt des leitfähigen Abschnitts der Elektrode mit einem Anschlußabschnitt (30, 33, 37, 44, 46, 57, 63) versehen ist, der mit einem Zuleitungsdraht (31, 34, 38, 65) verbunden ist und hierdurch den Anschlußabschnitt mit dem leitfähigen Abschnitt verbindet.

8. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlußabschnitt (46) auf einer äußeren Oberfläche des leitfähigen Abschnitts (42) ausgebildet ist, die der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs zugewandt ist.

9. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlußabschnitt (37, 44, 46) dem oberen Abschnitt des Kernstabs (14, 43) gegenüberlie­ gend angeordnet ist, welcher in der Nähe der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs vorgesehen ist.

10. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der Anschlußabschnitt (57, 63) an einem leitfähigen Abschnitt (57, 61) angeordnet ist, der länger ist als der Kernstab (55), und daß der längere leitfähige Abschnitt so ausgebildet ist, daß er der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs (13) zugewandt ist.

11. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kernstab einen Zylinderteil (74, 79, 86, 91, 101) aufweist und der leitfähige Abschnitt sich (75, 80, 87, 92, 102) von der Fluidkontakt-Stirnfläche durch eine innere Oberfläche einer Wand des Zylinders bis in einen Bereich erstreckt, der der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs zugewandt ist, wobei eine fluidseitige Öffnung des Kernstabs durch ein Metall geschlossen ist, welches den leitfähigen Abschnitt bildet.

12. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Ausnehmung (74 a, 79 a, 86 a) in der Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs (74, 79, 86) ausgebildet ist, und daß ein Metall, welches den leitfähigen Abschnitt (75, 80, 87) bildet, in die Ausnehmung eingeführt ist.

13. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der leitfähige Abschnitt (92) die Fluidkon­ takt-Stirnfläche des Kernstabs (91) bedeckt.

14. Durchflußmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß weiterhin eine leitfähige Spitze (82, 88) in der Ausnehmung (79 a, 86 a) ausgefüllt ist.

15. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß das Metall, das den leitfähigen Abschnitt (92, 102) bildet, in eine innere Oberfläche des Kernstabs (91, 100) eingefüllt ist.

16. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß weiterhin eine leitfähige Kappe (103) an der Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs (101) angebracht ist.

17. Durchflußmesser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Ende des Signal-Zuleitungsdrahts (76) in eine Öffnung des Kernstabs (74) eingefügt ist, welche der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs (13) zugewandt ist.

18. Durchflußmesser nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß ein mit dem Signal-Zuleitungsdraht (93) verbundener Anschlußteil (95) in eine Öffnung des Kernstabs (91) eingefügt ist, die der äußeren Oberflä­ che des Keramikrohrs zugewandt ist.

19. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Verriegelungsabschnitt (74 Aa) innerhalb des Kernstabs (74 A) ausgebildet ist, um einen Stecker oder eine Buchse aufzunehmen, welcher bzw. welche in die Öffnung einsetzbar ist, die der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs zugewandt ist.

20. Durchflußmesser nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kernstab (101) eine breite Fluidkontakt- Stirnfläche aufweist.

21. Durchflußmesser nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß der leitfähige Abschnitt (102) auf der breiten Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs (101) ausgebildet ist.

22. Durchflußmesser nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß weiterhin ein leitfähige Spitze (103) vorge­ sehen ist, welche eine Fluidkontakt-Stirnfläche des Kernstabs (101) des leitfähigen Abschnitts (102) bedeckt.

23. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Durchflußmessers mit folgenden Schritten:
Beschichten einer Fluidkontakt-Stirnfläche eines keramischen Kernstabs (74) mit einem leitfähigen Abschnitt (75) eines hochschmelzenden Metalls, der sich in Längsrichtung des Kernstabs (74) erstreckt, wodurch eine Elektrode (70) mit dem leitfähigen Abschnitt (75) ausgebildet wird, so daß das andere Ende des leitfähigen Abschnitts (75) so ausgebildet ist, daß es einer äußeren Oberfläche eines nichtge­ sinterten oder halbgesinterten keramischen Rohrs (13) zugewandt ist, das als Meßrohr dient, und das andere Ende der Fluidkontakt-Stirnfläche gegenüber­ liegt;
Einsetzen der Elektrode in ein Elektrodenaufnahmeloch (13 d), das in dem keramischen Rohr (13) vorgesehen ist; und Sintern der Elektrode (70) und des Keramik­ rohrs (13), wobei die Elektrode (70) in das Elek­ trodeneinsetzloch (13 d) in dem Keramikrohr (13) eingesetzt ist.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kernstab ein gesintertes oder halbgesin­ tertes Keramikrohr aufweist.

25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Abschnitt die Fluidkontakt-Stirn­ fläche des Kernstabs und eine äußere Oberfläche des Kernstabs bedeckt und der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs zugewandt ist.

26. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Sintern der Elektrode und des Keramik­ rohrs ein leitfähiger Kopfteil, der die Fluidkontakt- Stirnfläche des Kernstabs bedeckt, der die Elektrode bildet, auf dem leitfähigen Abschnitt ausgebildet wird.

27. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Sintern der Elektrode und des Keramik­ rohrs eine leitfähige Kappe, die die Fluidkontakt- Stirnfläche des Kernstabs bedeckt, der die Elektrode bildet, auf dem leitfähigen Abschnitt ausgebildet wird.

28. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernstab einen Zylinder umfaßt und der leit­ fähige Abschnitt so angeordnet wird, daß er sich von der Fluidkontakt-Stirnfläche durch eine innere Oberfläche einer Wand des Zylinders erstreckt, um der äußeren Oberfläche des Keramikrohrs zuwandt zu sein, und daß eine fluidseitige Öffnung des Kern­ stabs durch ein Metall verschlossen wird, welches den leitfähigen Abschnitt bildet.