DE4445591A1 - Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien - Google Patents
Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende MedienInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende
Medien mit einem als Meßleitung dienenden, aus keramischen Material bestehenden
Rohrstück, mit einem Magneten zur Erzeugung eines zumindest im wesentlichen
senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Magnetfeldes mit mindestens zwei vorzugs
weise senkrecht zur Rohrachse und vorzugsweise senkrecht zur Magnetfeldrichtung
angeordneten Meßelektroden und mit mindestens zwei die Meßelektroden gegen
über äußeren elektrischen Feldern abschirmenden Abschirmelektroden, wobei die
Meßelektroden und die Abschirmelektroden außerhalb des Rohrstückes angebracht
sind.
Das zuvor beschriebene Durchflußmeßgerät ist aus der DE-A- 33 37 151, von der
die vorliegende Erfindung ausgeht, bekannt. Bei diesem Durchflußmeßgerät sind die
Meßelektroden und die Abschirmelektroden galvanisch auf der Oberfläche des ke
ramischen Rohrstückes aufgebrachtneuen Meßelektrode lediglich zur Seite hin
abgeschirmt werden. Um nun eine Abschirmung radial nach außen zu ermöglichen,
wird in der DE-A- 33 37 151 vorgeschlagen, einen keramischen Tragkörper im
Bereich der Meßelektrode von außen zu befestigen. Dieser keramische Tragkörper
weist auf den Oberflächen, die nach Anbringung des Tragkörpers an dem Rohrstück
die äußeren Oberflächen der gesamten Anordnung bilden, Abschirmelektroden auf,
die ebenfalls galvanisch aufgebracht sind. Um nun eine feste Verbindung des
keramischen Tragkörpers mit dem die Meßelektroden und die Abschirmelektroden
aufweisenden Rohrstück herzustellen, wird die auf dem keramischen Tragkörper
aufgebrachte Abschirmelektrode mit der auf dem Rohrstück aufgebrachten
Abschirmelektrode verlötet. Das elektrische Signal, das von der Meßelektrode
erzeugt wird, wird mit Hilfe eines Kontaktstiftes nach außen abgeführt, der durch eine
Bohrung in dem keramischen Tragkörper verläuft. Dabei ist weiter vorgesehen, die
Bauteile des Vorverstärkers direkt auf den auf dem keramischen Tragkörper
angeordneten Abschirmelektroden sowie mit dem Kontaktstift zu verbinden, die
wiederum von einem Abschirmbecher abgeschirmt werden, der von außen an dem
Tragkörper befestigt wird.
Bei dem aus der DE-A- 33 37 151 bekannten Durchflußmeßgerät treten nun ver
schiedene Nachteile auf. Zum einen sind für die Herstellung der Abschirmung der
Meßelektrode eine Vielzahl von Arbeitsgängen nötig. Dazu werden zunächst die
Meßelektroden und Abschirmelektroden galvanisch auf dem Rohrstück aufgebracht.
In einem separaten Vorgang werden die keramischen Tragkörper hergestellt, auf
denen anschließend durch Galvanisieren die Abschirmelektroden aufgebracht wer
den. Schließlich ist es erforderlich, den keramischen Tragkörper an dem Rohrstück zu
befestigen, in dem am äußeren Rand der Berührungsfläche die auf dem Rohrstück
aufgebrachten Abschirmelektroden mit den auf den Tragkörpern aufgebrachten Ab
schirmelektroden durch Anlöten verbunden werden. Es sind also eine Vielzahl von
Arbeitsschritten für die Herstellung der Anordnung der Meß- und Abschirmelektro
den erforderlich.
Weiter ist bei dem bekannten Druchflußmeßgerät nachteilig, daß bei der Abschirmung
der Meßelektrode Fehler auftreten können, wenn die Lötstellen beispielsweise durch
Erschütterungen beschädigt werden und somit Lücken in der Abschirmung auftreten
können. Ein weiterer Nachteil besteht bei diesem Durchflußmeßgerät darin, daß durch
die Befestigung der keramischen Tragkörper sowie der daran befestigten Abschirm
becher eine große Bauhöhe des gesamten Durchflußmeßgerätes entsteht, so daß eine
kompakte Bauweise des Durchflußmeßgerätes nicht möglich ist.
Weiterhin ist aus dem Stand der Technik, der DE-A- 43 03 402, ein magnetisch-in
duktives Durchflußmeßgerät bekannt, das mit berührungslosem kapazitivem Abgriff
die Strömungsgeschwindigkeit von dielektrischen oder elektrisch leitenden Medien
mißt. Da sowohl die Meßelektroden als auch die Abschirmelektroden auf der äußeren
Oberfläche des Rohrstückes angeordnet sind, können die Abschirmelektroden, durch
diese Anordnung bedingt, die Meßelektroden nur seitlich abschirmen, so daß weitere
Maßnahmen notwendig sind, um die Meßelektroden radial nach außen abzuschirmen.
Dazu wird in der DE-A- 43 03 402 angegeben, von den Meßelektroden isolierte
und mit den Abschirmelektroden leitend verbundene Abschirmabdeckungen von au
ßen an dem Rohrstück anzuordnen. Diese kastenförmigen Abschirmabdeckungen
werden dazu an die Abschirmelektroden angelötet. Um weiterhin die von den Meß
elektroden erzeugten Spannungssignale weiterzuverarbeiten, sind Signalleitungen an
die Meßelektroden angelötet, wobei diese Signalleitungen für eine Weiterverarbei
tung dieser elektrischen Signale nach außen geführt sind.
Das aus der DE-A- 43 03 402 bekannte magnetisch-induktive Durchflußmeßgerät
weist verschiedene Nachteile auf. Zum einen ist es lediglich in einer Lage, also direkt
auf der Oberfläche des Meßrohres möglich, metallische Elektroden und Abschirmun
gen auf dem Keramikrohr anzubringen. Dadurch ist es - wie auch bei dem zuvor be
schriebenem, aus dem Stand der Technik bekannten Durchflußmeßgerät - gerade
nicht möglich, die Meßelektrode nach außen durch die auf dem Keramikrohr ange
brachten Abschirmungen abzuschirmen. Daher ist eine aufwendige, kastenförmige
Abschirmabdeckung notwendig, die an die Abschirmelektroden angelötet werden
müssen. Das ist schon deshalb nachteilig, weil für die Herstellung des Durchflußmeß
gerätes ein separater Bearbeitungsvorgang zur Herstellung einer solchen Abschir
mung notwendig ist. Darüber hinaus ist das Anlöten der Abschirmabdeckung an die
Abschirmelektroden einerseits aufwendig und andererseits störanfällig, da durch auf
tretende Vibrationen die totstellen beschädigt werden, so daß Risse oder sogar
Bruchstellen auftreten und somit nur noch eine fehlerhafte Abschirmung möglich ist.
Aus der Zeitschrift "Markt & Technik-Wochenzeitung für Elektronik", Nummer 23
vom 3. Juni 1994, Seite 36, ist die Verwendung von bei niedriger Temperatur sintem
den flexiblen Keramikfolien in der Dickschichttechnik bekannt, um komplexe Mehr
lagenschaltungen zu realisieren. Bei dieser bekannten LTCC-Technologie ("Low
Temperature Cofired Ceramic"-Technologie) werden ungebrannte LTCC-Folien me
chanisch strukturiert, in Dickschichttechnik bedruckt, laminiert und anschließend bei
hoher Temperatur gesintert, wodurch dann eine Mehrschichtkeramik entsteht.
Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe, das aus dem Stand der
Technik bekannte magnetisch-induktive Durchflußmeßgerät für strömende Medien
derart auszugestalten und weiterzubilden, daß die Meßelektroden und die Abschirm
elektroden herstellungstechnisch einfacher und zuverlässiger außerhalb des Rohr
stückes angebracht werden können.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine das
Rohrstück umgebende, aus keramischem Material bestehende Schicht vorgesehen ist,
daß die Meßelektroden im wesentlichen im Inneren der Schicht angeordnet sind und
daß die Abschirmelektroden sowohl im Inneren der Schicht und als auch an der äuße
ren Oberfläche der Schicht so angeordnet sind, daß die Meßelektroden nach außen
abgeschirmt sind. In einer solchen Schicht ist es also möglich, die Flächen der Meß
elektroden und der Abschirmelektroden in unterschiedlichen Abständen von der
Oberfläche des Rohrstückes anzuordnen, so daß eine Abschirmung der Meßelektro
den sowohl radial nach außen als auch umfangseitig zur Seite hin möglich ist.
Da eine solche umfangreiche Abschirmung durch Anbringen der Schicht mit den
darin integrierten Meßelektroden und Abschirmelektroden möglich ist, ergeben sich
verschiedene Vorteile. Zum einen kann durch einen Arbeitsschritt die gesamte Meß
elektroden- und Abschirmelektrodenanordnung hergestellt werden, so daß das aus
dem Stand der Technik bekannte Anlöten zusätzlicher Abschirmelektroden vermie
den wird. Zum anderen weist die das Rohrstück umgebende Schicht nur eine geringe
Dicke auf, so daß die Größe des Durchflußmeßgerätes nur geringfügig durch diese
Schicht vergrößert wird.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsweise der vorliegenden Erfindung
werden nun die oben beschriebenen, bei niedriger Temperatur sinternden, flexiblen
LTCC-Keramikfolien verwendet, um die das Rohrstück umgebende Schicht aufzu
bauen. Dabei können in besonderer Weise die Vorteile der Verwendung dieser
LTCC-Keramikfolien auf den Bau von magnetisch-induktiven Durchflußmeßgeräten
übertragen werden. Die ungebrannten LTCC-Keramikfolien werden, bevor sie auf
das Rohrstück aufgebracht werden, in geeigneter Weise mit einer leitenden Schicht
versehen, so daß die zuvor beschriebene Anordnung der Meßelektroden und Ab
schirmelektroden erzeugt wird, wenn beispielsweise zwei dieser LTCC-Keramikfolien
übereinander auf dem Rohrstück angebracht werden. Dabei ist es weiterhin vorteil
haft, daß die so gebildeten Meßelektroden und Abschirmelektroden zwischen den
LTCC-Keramikfolien, also an deren Grenzfläche, sowie auf der äußeren Oberfläche
der außenliegenden LTCC-Keramikfolien angeordnet sind. Denn bei dem anschlie
ßenden Sintervorgang entsteht eine die das Rohrstück umgebende Schicht bildende
Mehrschichtkeramik, in der die Anordnung der Meß- und Abschirmelektroden inte
griert ist. Die Anwendung der LTCC-Technologie bei der Herstellung des erfin
dungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes ermöglicht also in be
sonders vorteilhafter Weise, daß der Herstellungsprozeß erheblich vereinfacht und
gleichzeitig eine sehr genaue Positionierung der Meß- und Abschirmelektroden er
möglicht wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung werden
darüber hinaus die für die für jede Meßelektrode vorgesehenen Vorverstärker not
wendigen Leiter- und Widerstandsbahnen in der Schicht mit Hilfe der LTCC-Techno
logie hergestellt. Dadurch werden extrem kurze Leiterbahnen ermöglicht, so daß eine
zuverlässige Vorverarbeitung der von den Meßelektroden erzeugten elektrischen Si
gnale sozusagen vor Ort ermöglicht wird. Die für den Aufbau der Vorverstärker not
wendigen Bauelemente können somit direkt auf der Schicht, also sozusagen direkt
auf dem als Meßleitung dienenden Rohrstück installiert werden. Der Mantel des
Rohrstückes wird somit selbst zum Träger von elektronischen Bauteilen. Wird nun
auch die leitende Verbindung von jeder Meßelektrode zu dem zugeordneten Vorver
stärker mit Hilfe der LTCC-Technologie hergestellt, so werden sämtliche zuvor auf
gezeigten Vorteile für das gesamte System, bestehend aus Meß- und Abschirmelek
troden und Vorverstärker, ausgenutzt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Aufbaus des Durchflußmeßgerätes liegt
darin, daß die bekannten, störenden Mikrophonieeffekte durch die Verwendung der
Dickschichttechnik ausgeschlossen werden. Die Störungen durch Mikrophonieef
fekte werden infolge Spalt- oder Rißbildung, d. h. feinste Hohlräume zwischen Elek
trodenoberfläche und Dielektrika und/oder durch geringfügige Relativbewegungen
der Elektrodenanschlüsse gegen das magnetische und/oder elektrische Feld der Erre
geranordnung des Durchflußmeßgerätes, hervorgerufen, die eine Messung des Volu
menstromes aufgrund der geringen Größe der Meßsignale praktisch unmöglich ma
chen. Wird nun dagegen - wie zuvor beschrieben - die LTCC-Technologie verwen
det, so werden durch den Sintervorgang feste keramische Strukturen erzeugt, die die
zu Mikrophonieeffekten führenden Spalt- oder Rißbildungen sowie die Relativbe
wegungen der Elektrodenanschlüsse unmöglich machen.
Schließlich soll noch hervorgehoben werden, daß das zuvor beschriebene erfin
dungsgemäße magnetisch-induktive Durchflußmeßgerät eine sehr hohe Zuverlässig
keit bis zu sehr hohen Temperaturen aufweist und daß darüber hinaus dann, wenn
auch die Leiter- und Widerstandsbahnen für den Aufbau der Vorverstärker in LTCC-
Technologie hergestellt sind, eine gute Temperaturkopplung zwischen den beiden
Vorverstärkern gegeben ist, die in vorteilhafterweise den Temperaturgleichlauf ver
bessert.
Im folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel un
ter Hinzunahme der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch das Rohrstück eines ersten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Durchflußmeßgerätes,
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Rohrstück eines zweiten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Durchflußmeßgerätes,
Fig. 3 in einer Draufsicht das Rohrstück des in Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels,
Fig. 4 einen Querschnitt durch das Rohrstück eines dritten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Durchflußmeßgerätes und
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Rohrstück eines vierten Ausführungsbei
spiels eines erfindungsgemäßen Durchflußmeßgerätes.
In Fig. 1 ist das als Meßleitung dienende und aus keramischem Material bestehende
Rohrstück 1 im Querschnitt dargestellt. Die Verwendung von Keramik als Material
des Rohrstückes 1 bietet sich gerade dann an, wenn es sich bei den zu messenden
strömenden Medien um aggressive, beispielsweise stark korrodierende Flüssigkeiten
oder um Medien mit hoher Temperatur handelt. Ein im wesentlichen senkrecht zur
Rohrachse verlaufendes Magnetfeld wird von einem in der Zeichnung nicht darge
stellten Magneten erzeugt, wobei in Fig. 1 mit Hilfe der Pfeile der Verlauf des Magnet
feldes schematisch dargestellt ist. Aufgrund dieses Magnetfeldes und aufgrund der
Geschwindigkeit der in dem Medium vorhandenen geladenen Teilchen werden diese
aufgrund der Lorentz-Kraft von ihrer Bahn senkrecht zur Rohrachse und senkrecht
zur Magnetfeldrichtung abgelenkt. Dadurch werden unterschiedlich geladene Teil
chen voneinander getrennt, so daß sich im strömenden Medium eine Ladungspolari
sation und somit ein elektrisches Feld ausbildet.
Dieses elektrische Feld kann von in der Nähe des strömenden Mediums vorzugsweise
senkrecht zur Rohrachse und vorzugsweise senkrecht zur Magnetfeldrichtung an
geordneten Meßelektroden 2 und 3 gemessen werden. Bei dem erfindungsgemäßen
magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät befinden sich die Meßelektroden 2 und 3
nicht in einem direktem Kontakt mit dem strömenden Medium, sondern sie sind au
ßerhalb des Rohrstückes angeordnet.
Die an den Meßelektroden 2 und 3 gemessenen Spannungswerte weisen lediglich
eine geringe Amplitude auf, so daß es notwendig ist, die Meßelektroden 2 und 3 ge
genüber äußeren elektrischen Feldern gut abzuschirmen. Dazu sind mindestens zwei
die Meßelektroden 2 und 3 abschirmende Abschirmelektroden 4 und 5 vorgesehen,
die ebenfalls außerhalb des Rohrstückes 1 angeordnet sind.
Erfindungsgemäß ist nun eine aus einem keramischen Material bestehende Schicht 6
vorgesehen, die das Rohrstück 1 umgibt. In dieser Schicht 6 sind die Meßelektroden
2 und 3 im wesentlichen im Inneren der Schicht 6 angeordnet. Jedoch ist es auch
möglich, die Meßelektroden 2 und 3 so an der Innenfläche der Schicht 6 anzuordnen,
daß sie an der Grenzfläche zwischen dem Rohrstück 6 und der Schicht 6 liegen. Des
weiteren sind auch die Abschirmelektroden 4 und 5 in der Schicht 6 angeordnet, wo
bei die Abschirmelektroden 4 und 5 sowohl teilweise im Inneren der Schicht 6 als
auch an der Grenzfläche zwischen der Schicht 6 und dem Rohrstück 1 bzw. an der
äußeren Oberfläche der Schicht 6 angeordnet sind. Durch diese Anordnung der Me
ßelektroden 2 und 3 und der Abschirmelektroden 4 und 5 wird eine nahezu voll
ständige Abschirmung der Meßelektroden 2, 3 nach außen hin erreicht.
In weiter bevorzugter Weise ist die Schicht 6 aus mindestens einer bei niedriger Tem
peratur sinternden, flexiblen LTCC-Keramikfolie 7, 8 gebildet. Dadurch werden die
zuvor aufgezeigten, mit der Verwendung dieser Keramikfolien verbundenen Vorteile
auf die Herstellung von Durchflußmeßgeräten übertragen.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Durchflußmeßgerätes wird nun die Schicht 6 im wesentlichen aus der LTCC-Keramik
folie 7 gebildet. Die LTCC-Keramikfolie 7 weist flächige metallische Beschichtungen
auf, die so angeordnet sind, daß, nachdem die LTCC-Keramikfolie 7 auf dem Rohr
stück 1 angebracht worden ist, diese metallischen Flächen die Meßelektroden 2 und 3
sowie die Abschirmelektroden 4 und 5 bilden. Dabei sind einerseits zwischen dem
Rohrstück 1 und der LTCC-Keramikfolie 7, also an deren Grenzfläche, und anderer
seits auf der Außenseite der LTCC-Keramikfolie 7 Teile der Meßelektroden 2 und 3
und Teile der Abschirmelektroden 4 und 5 angeordnet. Um nun von den innen ange
ordneten Teilen der Meßelektroden 2 und 3 und der Abschirmelektroden 4 und 5
eine leitende Verbindung mit den auf der äußeren Oberfläche der LTCC-Keramikfolie
7 angeordneten Teilen der Meßelektroden 2 und 3 und der Abschirmelektroden 4
und 5 zu erzeugen, sind in der LTCC-Keramikfolie 7 an geeigneten Stellen Durch
kontaktierungen 9 für die Meßelektroden 2 und 3 sowie Durchkontaktierungen 10
für die Abschirmelektroden 4 und 5 vorgesehen.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist nun die Schicht 6 aus
zwei LTCC-Keramikfolien 7 und 8 zusammengesetzt. Die LTCC-Keramikfolien 7 und
8 weisen flächige metallische Beschichtungen auf, die so angeordnet sind, daß, nach
dem die LTCC-Keramikfolien 7 und 8 auf dem Rohrstück 1 angebracht worden sind,
diese metallischen Flächen die Meßelektroden 2 und 3 sowie die Abschirmelektroden
4 und 5 bilden. Dabei sind einerseits zwischen den LTCC-Keramikfolien 7 und 8, also
an deren Grenzfläche, und andererseits auf der Außenseite der äußeren LTCC-Kera
mikfolie 8 Teile der Meßelektroden 2 und 3 und Teile der Abschirmelektroden 4 und
5 angeordnet. Da also die Schicht 6 aus den übereinanderliegenden LTCC-Keramik
folien 7 und 8 gebildet wird, befinden sich die im Inneren der Schicht 6 liegenden
Teile der Meßelektroden 2 und 3 und der Abschirmelektroden 4 und 5 in einem fest
definierten Abstand zum Rohrstück 1 in der Schicht 6. Um nun von den innen ange
ordneten Teilen der Meßelektroden 2 und 3 und der Abschirmelektroden 4 und 5
eine leitende Verbindung mit den auf der äußeren Oberfläche der LTCC-Keramikfolie
8 angeordneten Teilen der Meßelektroden 2 und 3 und der Abschirmelektroden 4
und 5 zu erzeugen, sind - in gleicher Weise wie zuvor beschrieben - in der äußeren
LTCC-Keramikfolie 8 an geeigneten Stellen Durchkontaktierungen 9 für die Meß
elektroden 2 und 3 sowie Durchkontaktierungen 10 für die Abschirmelektroden 4
und 5 vorgesehen.
Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen des erfindungsge
mäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerätes sind die Meßelektroden 2 und 3
mit Hilfe der Durchkontaktierungen 9 mit Kontaktflächen 11 und 12 leitend verbun
den, an denen die von den Meßelektroden 2 und 3 erzeugten Spannungssignale ab
greifbar sind. Die Kontaktfläche 11 ist auch in der in Fig. 3 dargestellten Draufsicht
des erfindungsgemäßen magnetisch induktiven Durchflußmeßgerätes zu erkennen. In
dieser besonderen Ausgestaltung ist die Kontaktfläche 11 rechteckig. Wie ebenfalls
gut in Fig. 3 zu erkennen ist, ist es natürlich notwendig, daß die Abschirmelektrode 4
in einem Bereich um die Kontaktfläche 11 herum ausgespart ist. Im übrigen Bereich,
also entlang des die Meßelektroden 2 und 3 umfassenden Abschnitts auf der Außen
seite des Rohrstückes 1, bildet die Abschirmelektrode 4 eine durchgehende Fläche.
Wegen der symmetrischen Anordnung sowohl der Meßelektroden 2 und 3 als auch
der Abschirmelektroden 4 und 5 gilt die dargestellte Ausgestaltung der Abschirm
elektrode 4 auch für die Abschirmelektrode 5.
Die beiden in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele eines erfindungs
gemäßen Durchflußmeßgerätes können weiter erfindungsgemäß mit einer weiteren
LTCC-Keramikfolie 13 umgeben sein, wie es bei den Fig. 4 und 5 dargestellten dritten
und vierten Ausführungsbeispielen der Fall ist. Diese weitere LTCC-Keramikfolie 13
dient dabei hauptsächlich einer zusätzlichen Abschirmung. Dazu weist - wie in Fig. 5
dargestellt - die Schicht 6 beim vierten Ausführungsbeispiel eine weitere Abschirm
elektrode 14 auf, die vorzugsweise die Abschirmelektroden 4 und 5 nach außen ab
schirmt.
Schließlich kann die Wirkung der Abschirmung der Abschirmelektroden 4, 5 und 13
noch dadurch verstärkt werden, daß einerseits die Abschirmelektroden 4 und 5 mit
den Meßelektroden 2 und 3 elektrisch mitgeführt werden (Bootstrap) und daß ande
rerseits die Abschirmelektrode 14 mit einem festen Bezugspotential, vorzugsweise
mit der Erde, elektrisch leitend verbunden ist.
Da - wie bereits beschrieben - die Amplitude der elektrischen Signale, die an den Me
ßelektroden 2 und 3 zur Verfügung stehen, sehr gering ist, ist es vorteilhaft, diese
Meßsignale vor einer Weiterverarbeitung mit Hilfe von Vorverstärkern zu verstärken,
wobei weiterhin vorteilhaft ist, wenn die Signalleitungen zwischen den Meßelektro
den 2 und 3 und den zugeordneten Vorverstärkern möglichst kurz gehalten werden.
Dafür ist nun bei dem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflußmeßgerät
in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, die für den Aufbau der Vorverstärker
notwendigen Leiter- und Widerstandsbahnen in der Schicht 6 mit LTCC-Technolo
gie herzustellen. Dazu werden auf den LTCC-Keramikfolien 7 und 8 vor dem An
bringen auf dem Rohrstück 1 außerhalb der durch die metallischen Flächen der Meß
elektroden 2 und 3 und der Abschirmelektroden 4 und 5 bedeckten Bereiche ent
sprechende Strukturen gebildet. Dazu kann - so vorhanden - in bevorzugter Weise
auch von der zusätzlichen LTCC-Keramikfolie 13 Gebrauch gemacht werden.
In besonders vorteilhafter Weise ist eine leitende Verbindung von jeder Meßelektrode
2 bzw. 3 zu dem jeweiligen zugeordneten Vorverstärker ebenfalls in der Schicht 6,
vorzugsweise in der LTCC-Keramikfolie 13, mit LTCC-Technologie hergestellt, wobei
vorzugsweise auch die notwendige Abschirmung dieser leitenden Verbindung in
gleicher Weise realisiert ist. Dadurch ergibt sich nach dem Sintern eine komplexe
Struktur in der Schicht 6, die sowohl die Anordnung der Meßelektroden 2 und 3 und
der Abschirmelektroden 4 und 5 als auch die Signalleitung und die für den Aufbau
des Vorverstärkers notwendigen Leiter- und Widerstandsbahnen beinhaltet. Es ist
dann lediglich noch erforderlich, die elektronischen Bauteile direkt auf der Schicht 6
anzuordnen, um vorverstärkte Meßsignale der beiden Meßelektroden 2 und 3 zu er
halten.
Mit anderen Worten ist im Rohrstück 1 zusammen mit der Schicht 6 ein großer Teil
des Meßsystems integriert, wobei die keramische Schicht 6 sogar als "Trägerplatine"
für die elektronischen Bausteine des Vorverstärkers dient.
Für sämtliche in den Fig. 1, 2, 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele gilt, daß je
weils die LTCC-Keramikfolien 7, 8 und 13 übertrieben dick dargestellt worden sind,
um die Anordnung der metallischen Flächen anschaulich darzustellen.
Claims (12)
1. Magnetisch-induktives Durchflußmeßgerät für strömende Medien
mit einem als Meßleitung dienenden, aus keramischem Material bestehenden Rohr
stück (1),
mit einem Magneten zur Erzeugung eines zumindest im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Magnetfeldes,
mit mindestens zwei vorzugsweise senkrecht zur Rohrachse und vorzugsweise senk recht zur Magnetfeldrichtung angeordneten Meßelektroden (2, 3) und
mit mindestens zwei die Meßelektroden (2, 3) gegenüber äußeren elektrischen Fel dern abschirmenden Abschirmelektroden (4, 5),
wobei die Meßelektroden (2, 3) und die Abschirmelektroden (4, 5) außerhalb des Rohrstückes (1) angebracht sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine das Rohrstück (1) umgebende, aus keramischem Material bestehende Schicht (6) vorgesehen ist,
daß die Meßelektroden (2, 3) im wesentlichen im Inneren der Schicht (6) und insbe sondere an der Grenzfläche zwischen der Schicht (6) und dem Rohrstück (1) ange ordnet sind und
daß die Abschirmelektroden (4, 5) im Inneren der Schicht (6), insbesondere an der Grenzfläche zwischen der Schicht (6) und dem Rohrstück (1) und insbesondere an der Außenfläche der Schicht (6) so angeordnet sind, daß die Abschirmelektroden (4, 5) die Meßelektroden (2, 3) nach außen abschirmen.
mit einem Magneten zur Erzeugung eines zumindest im wesentlichen senkrecht zur Rohrachse verlaufenden Magnetfeldes,
mit mindestens zwei vorzugsweise senkrecht zur Rohrachse und vorzugsweise senk recht zur Magnetfeldrichtung angeordneten Meßelektroden (2, 3) und
mit mindestens zwei die Meßelektroden (2, 3) gegenüber äußeren elektrischen Fel dern abschirmenden Abschirmelektroden (4, 5),
wobei die Meßelektroden (2, 3) und die Abschirmelektroden (4, 5) außerhalb des Rohrstückes (1) angebracht sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine das Rohrstück (1) umgebende, aus keramischem Material bestehende Schicht (6) vorgesehen ist,
daß die Meßelektroden (2, 3) im wesentlichen im Inneren der Schicht (6) und insbe sondere an der Grenzfläche zwischen der Schicht (6) und dem Rohrstück (1) ange ordnet sind und
daß die Abschirmelektroden (4, 5) im Inneren der Schicht (6), insbesondere an der Grenzfläche zwischen der Schicht (6) und dem Rohrstück (1) und insbesondere an der Außenfläche der Schicht (6) so angeordnet sind, daß die Abschirmelektroden (4, 5) die Meßelektroden (2, 3) nach außen abschirmen.
2. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß mindestens eine bei niedriger Temperatur sinternde, flexible LTCC-
Keramikfolie (7, 8) die Schicht (6) bildet.
3. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßelektroden (2, 3) und die Abschirmelektroden (4, 5) im we
sentlichen auf den Oberflächen und insbesondere im Inneren der LTCC-Keramikfo
lien (7, 8) angeordnet sind.
4. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß einerseits an der Grenzfläche zwischen der LTCC-Keramikfolie (7)
und dem Rohrstück (1) und andererseits auf der Außenseite der LTCC-Keramikfolie
(7) Teile der Meßelektroden (2, 3) und Teile der Abschirmelektroden (4, 5) angeord
net sind, wobei durch die LTCC-Keramikfolie (7) verlaufende Durchkontaktierungen
(9, 10) vorgesehen sind.
5. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß einerseits an der Grenzfläche zwischen den LTCC-Keramikfolien
(7, 8) und andererseits auf der Außenseite der äußeren LTCC-Keramikfolie (8) Teile
der Meßelektroden (2, 3) und Teile der Abschirmelektroden (4, 5) angeordnet sind,
wobei durch die äußere LTCC-Keramikfolie (8) verlaufende Durchkontaktierungen
(9, 10) vorgesehen sind.
6. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Meßelektroden (2, 3) so ausgestaltet sind, daß sie auf der äuße
ren Oberfläche der Schicht (6) eine Kontaktfläche (11, 12) aufweisen.
7. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abschirmelektroden (4, 5) in dem die Meßelektroden (2, 3) um
gebenden Abschnitten auf der Außenseite der Schicht (1) außer in einem Bereich um
die Kontaktflächen (11, 12) der Meßelektroden (2, 3) herum eine durchgehende Flä
che bilden.
8. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Schicht (6) eine weitere, außen angeordnete LTCC-Keramikfo
lie (13) aufweist.
9. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die LTCC-Keramikfolie (13) eine weitere Abschirmelektrode (14)
aufweist und daß die Abschirmelektrode (14) die Abschirmelektrode (4, 5) umgibt.
10. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abschirmelektrode (4, 5) elektrisch mit der Meßelektrode (2, 3)
mitgeführt ist und daß die Abschirmelektrode (14) mit einem festen Bezugspotential
verbunden und vorzugsweise geerdet ist.
11. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß für jede Meßelektrode (2, 3) ein Vorverstärker vorgesehen ist und
daß die für den Aufbau des Vorverstärkers notwendigen Leiter- und Widerstands
bahnen in der Schicht (6) und vorzugsweise in der LTCC-Keramikfolie (13) mit
LTCC-Technologie hergestellt sind.
12. Durchflußmeßgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine leitende Verbindung von jeder Meßelektrode (2, 3) zu dem
zugeordneten Vorverstärker, sowie vorzugsweise auch die notwendige Abschirmung
dieser leitenden Verbindung, in der Schicht (6) und vorzugsweise in der LTCC-Ke
ramikfolie (13) mit LTCC-Technologie hergestellt ist.
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997046852A1 (en) * | 1996-06-01 | 1997-12-11 | Severn Trent Water Limited | Capacitively coupled magnetic flowmeter |
DE102007004827A1 (de) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Ifm Electronic Gmbh | Kompaktes magnetisch induktives Durchflussmessgerät |
WO2013023947A1 (de) * | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Altek Ges. Für Allgem. Landtechnik Mbh | Abschaltventil für eine fluidführende vorrichtung eines nutzfahrzeugs |
DE102019122210B3 (de) * | 2019-08-19 | 2021-01-28 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Messrohr eines Coriolis-Messaufnehmers mit einer LTCC-Keramik, Coriolis-Messaufnehmer mit einem solchen Messrohr und Coriolis-Messgerät mit einem solchen Coriolis-Messaufnehmer. |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1548918B2 (de) * | 1966-09-23 | 1971-11-18 | Cushmg, Vincent Jerome, Kensing ton, Md (V St A ) | Vorrichtung zur elektromagnetischen durchflussmessung |
WO1983002000A1 (en) * | 1981-11-27 | 1983-06-09 | Bittner, Franz | Measuring probe for inductive magnetic flowmeters |
DE3337151A1 (de) * | 1983-10-12 | 1985-04-25 | Fischer & Porter GmbH, 3400 Göttingen | Induktiver durchflussmesser |
DE4303402A1 (en) * | 1992-02-05 | 1993-08-12 | Hitachi Ltd | Electromagnetic flow meter - comprises ceramic tube, pair of electromagnetic coils, pair of measuring electrodes and pair of metallic screens |
US5337607A (en) * | 1991-07-31 | 1994-08-16 | The Foxboro Company | Monolithic flow tube with improved dielectric properties for use with a magnetic flowmeter |
-
1994
- 1994-12-20 DE DE4445591A patent/DE4445591C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1548918B2 (de) * | 1966-09-23 | 1971-11-18 | Cushmg, Vincent Jerome, Kensing ton, Md (V St A ) | Vorrichtung zur elektromagnetischen durchflussmessung |
WO1983002000A1 (en) * | 1981-11-27 | 1983-06-09 | Bittner, Franz | Measuring probe for inductive magnetic flowmeters |
DE3337151A1 (de) * | 1983-10-12 | 1985-04-25 | Fischer & Porter GmbH, 3400 Göttingen | Induktiver durchflussmesser |
US5337607A (en) * | 1991-07-31 | 1994-08-16 | The Foxboro Company | Monolithic flow tube with improved dielectric properties for use with a magnetic flowmeter |
DE4303402A1 (en) * | 1992-02-05 | 1993-08-12 | Hitachi Ltd | Electromagnetic flow meter - comprises ceramic tube, pair of electromagnetic coils, pair of measuring electrodes and pair of metallic screens |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
DE-Z: Markt & Technik-Wochenzeitung für Elektronik, Nr. 23 (1994) S. 36 * |
JP 2-99829 (A). In: Pat.Abstr. of Japan, Sect. P, Vol. 14 (1990) Nr. 309 (P-1071) * |
JP 58-196419 (A). In: Pat.Abstr. of Japan, Sect. P, (1984), Vol. 8, Nr. 45 (P-257) * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997046852A1 (en) * | 1996-06-01 | 1997-12-11 | Severn Trent Water Limited | Capacitively coupled magnetic flowmeter |
DE102007004827A1 (de) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Ifm Electronic Gmbh | Kompaktes magnetisch induktives Durchflussmessgerät |
US8033183B2 (en) | 2007-01-31 | 2011-10-11 | Ifm Electronic Gmbh | Compact magnetic inductive flowmeter device |
DE102007004827B4 (de) * | 2007-01-31 | 2012-04-12 | Ifm Electronic Gmbh | Kompaktes magnetisch induktives Durchflussmessgerät |
WO2013023947A1 (de) * | 2011-08-12 | 2013-02-21 | Altek Ges. Für Allgem. Landtechnik Mbh | Abschaltventil für eine fluidführende vorrichtung eines nutzfahrzeugs |
DE102019122210B3 (de) * | 2019-08-19 | 2021-01-28 | Endress+Hauser Flowtec Ag | Messrohr eines Coriolis-Messaufnehmers mit einer LTCC-Keramik, Coriolis-Messaufnehmer mit einem solchen Messrohr und Coriolis-Messgerät mit einem solchen Coriolis-Messaufnehmer. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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