專(zhuān)利名稱：用于電磁流量傳感器的電極部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電磁流量傳感器的電極部件。
眾所周知，電磁流量計(jì)測(cè)量導(dǎo)電液體的體積流速。測(cè)量原理是法拉第感應(yīng)定律。液體流過(guò)磁場(chǎng)而在其中感應(yīng)出電壓，通過(guò)至少兩個(gè)電極部件將電壓取出。
呈量管形式的用于引導(dǎo)液體的裝置，產(chǎn)生磁場(chǎng)的裝置，電極部件，以及其他可能的元件構(gòu)成了電磁流量傳感器。
至少在磁場(chǎng)區(qū)內(nèi)，量管內(nèi)表面由絕緣材料制成，以便感應(yīng)電壓不被短路。因此，金屬量管襯以合適的絕緣材料。
此外，金屬量管不準(zhǔn)用鐵磁材料制造，使得通過(guò)放置在量管外的線圈部件產(chǎn)生的磁場(chǎng)能到達(dá)并穿過(guò)液體。因此它們一般由優(yōu)質(zhì)鋼制成，使得它們的外表面是不銹的，一般不需進(jìn)行再處理。
電極部件包括具有頭和柄的測(cè)量電極。測(cè)量電極以與量管的壁電絕緣的方式裝配在量管壁的孔中。由于感應(yīng)電壓值僅小至1mV級(jí)且內(nèi)部電阻為100κΩ級(jí)，因此所述絕緣必須非常好。
絕緣質(zhì)量的量度標(biāo)準(zhǔn)通常是測(cè)量電極和量管之間的絕緣電阻。在干燥的條件下，絕緣電阻通常為100MΩ級(jí)。
已經(jīng)證明，在流量傳感器工作期間，這些值可以退化到感應(yīng)電壓內(nèi)電阻級(jí)，從而后者減少為大致一半。本發(fā)明者的研究表明，這主要出現(xiàn)在量管溫度低于環(huán)境空氣溫度時(shí)。即使包圍電極部件的外殼中充滿泡沫，環(huán)境空氣也常常滲透到外殼中。
因此，濕氣將停留在量管上，特別是在測(cè)量電極附近；這甚至?xí)?dǎo)致形成小水滴；由于毛細(xì)力，濕氣一方面會(huì)滲入測(cè)量電極和絕緣之間的空隙中，另一方面會(huì)滲入絕緣和量管之間的空隙中。再者，由于附著力的結(jié)果，在絕緣和測(cè)量電極外表面會(huì)形成濕氣薄膜。
因此，本發(fā)明的目的是通過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)電極部件來(lái)避免減小測(cè)量電極的絕緣電阻。
為了達(dá)到這一目的，本發(fā)明提供了一種用于電磁流量傳感器的電極部件，所述電磁流量傳感器包括由金屬非鐵磁材料制成的量管，所述量管襯以絕緣材料且具有未經(jīng)處理的外表面；線圈部件，產(chǎn)生以大致直角穿過(guò)量管的磁場(chǎng)且具有中心軸；以及兩個(gè)電極部件，在垂直于中心軸的量管直徑上彼此相對(duì)設(shè)置，所述電極部件包括測(cè)量電極，具有頭和設(shè)有外螺紋且半徑小于頭的柄，所述測(cè)量電極通過(guò)絕緣體裝配在量管壁的孔中以便與所述壁絕緣，所述絕緣體具有盤(pán)形部分和配合孔的管形擴(kuò)展部分；以及圓柱形部分，由電絕緣的疏水性材料制成，且具有底和壁部分，所述底具有直徑小于盤(pán)形部分直徑的中央開(kāi)口，所述壁部分的內(nèi)徑略大于盤(pán)形部分的直徑，在擴(kuò)展部分裝配在孔中的情況下，通過(guò)將螺母擰在柄的外螺紋上的方式將圓柱形部分、絕緣體和彈簧部分依次固定，盤(pán)形部分和底支撐在量管的外表面上。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，絕緣體盤(pán)形部分的擴(kuò)展部分與圓柱形部分的中央開(kāi)口相配合。圓柱形部分最好由全氟烷氧化物制成。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于在疏水性的圓柱形部分上不能形成液體薄膜，避免了絕緣電阻的減小和感應(yīng)電壓的削弱。這也阻止了出現(xiàn)長(zhǎng)期絕緣電阻變化，而這種變化會(huì)導(dǎo)致疊加于感應(yīng)電壓上的干擾電壓。
通過(guò)以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明最佳實(shí)施例的描述可以更清楚地理解本發(fā)明，在附圖中

圖1是第一種電極部件的局部剖視圖；圖2A是第二種電極部件的第一變形例的局部剖視圖；圖2B是第二種電極部件的第二變形例的局部剖視圖。
圖1中，以局部剖視圖示出了第一種電極部件，電極部件已裝配在電磁流量傳感器的量管1中。僅示出了量管1的靠近部件的部分，量管1是由金屬非鐵磁材料特別是優(yōu)質(zhì)鋼制成。
量管1襯以絕緣材料2，絕緣材料2可以是電磁流量計(jì)中通常為此目的所使用的任一種材料，例如聚四氟乙烯、硬橡膠、軟橡膠等。在圖1的實(shí)施例中，聚四氟乙烯用作絕緣材料2。在制造量管1的過(guò)程中，管的外表面11是未經(jīng)處理的，即裸露的。
電極部件3包括具有頭41和柄42的測(cè)量電極4。柄42的直徑小于頭41并沒(méi)有外螺紋43。測(cè)量電極4通過(guò)絕緣體5固定在量管1壁的孔12中，使得測(cè)量電極4和量管1彼此電絕緣。
絕緣體5具有盤(pán)形部分51和固定在孔12中的管形擴(kuò)展部分52。盤(pán)形部分51的直徑大于擴(kuò)展部分52的外徑。擴(kuò)展部分52稍短于量管1的壁厚。但是，由于絕緣材料2通過(guò)頭41壓緊量管1的壁，所以在圖1所示測(cè)量電極4的固定狀態(tài)下，擴(kuò)展部分52向下到達(dá)絕緣材料2。在這種方式下，首先填滿了擴(kuò)展部分52端部和量管1外表面之間的空腔。
圓柱形部分6具有底61和壁部62，由電絕緣的疏水材料制成，全氟烷氧化物尤其適于實(shí)現(xiàn)此目的。底61具有中央開(kāi)口63，開(kāi)口63的直徑小于絕緣體5的盤(pán)形部分51的直徑。這樣，底61位于盤(pán)形部分51的下面并且壓抵量管1的外表面11。
如圖1所示，盤(pán)形部分51以如下方式成階梯狀低頸53的直徑等于中央開(kāi)口的直徑，使得頸53與該開(kāi)口精確配合。頸53的厚度略小于底61的厚度，使得在成品的狀態(tài)下，底61如上所述可靠壓抵量管1的外表面11。
圓柱形部分6的壁部分62的內(nèi)徑略大于盤(pán)形部分51的直徑，使得后者與圓柱形部分6配合。
電極部件3還包括彈簧部分7、兩個(gè)墊圈8和螺母9，在該實(shí)施例中，彈簧部分7為雙向作用的彈簧件。電極部件3的組件裝配順序如下首先，測(cè)量電極4從內(nèi)部穿過(guò)量管1的孔12并保持在其中。在柄42下部形成的槽44用于將測(cè)量電極4所用的不同材料區(qū)分開(kāi)來(lái)，這些材料如優(yōu)質(zhì)鋼1.4435，優(yōu)質(zhì)鋼Hast C 22，鉻鎳鋼，具有20原子％銠的鉑銠合金，或者鉭等。
然后，圓柱形部分6和絕緣體5滑過(guò)柄42，擴(kuò)展部分52位于孔12的中央。下一步，兩個(gè)墊圈8中一個(gè)墊圈、彈簧部分7、第二個(gè)墊圈8依次滑過(guò)柄42。最后，擰上螺母9并擰緊使彈簧部分7承受壓應(yīng)力。
通過(guò)該壓應(yīng)力，一方面，圓柱形部分6的底61壓抵量管1的外表面11，另一方面，測(cè)量電極4的頭41被緊緊拉靠絕緣材料2所用的聚四氟乙烯，在那里形成一個(gè)小凹陷。
因此，頭41將量管1內(nèi)的液體流動(dòng)緊密封起來(lái)，保護(hù)位于量管1外部的那部分電極部件3免受，例如趨于從量管1的外表面11蔓延到測(cè)量電極4的濕氣。此外，疏水性圓柱體部分5可靠地阻止了冷凝水薄膜聚集在外表面11和測(cè)量電極4之間。
圖1還示出了在成品狀態(tài)下電極部件3如何連接到導(dǎo)線10。這是通過(guò)另一螺母13、焊接片14和彈性墊圈15來(lái)實(shí)現(xiàn)的，導(dǎo)線10焊接到焊接片14上。如圖所示，通過(guò)擰緊螺母13將這些部件固定在測(cè)量電極4的螺紋43上。
圖2A為第二種電極部件3′的第一變形例的局部剖視圖。僅能看到該變形例左手側(cè)的半個(gè)部分。在圖2A中，僅對(duì)說(shuō)明圖2A所必須的那些附圖標(biāo)記以圖1中的附圖標(biāo)記加上單撇號(hào)加以表示。下面僅對(duì)區(qū)別于圖1之處加以解釋。
在圖2A的變形例中，絕緣體5′與圓柱形部分6′的整個(gè)內(nèi)部輪廓相適應(yīng)，即它延伸到圓柱形部分6′的上邊緣。作為彈簧部分7′，設(shè)置彈性墊圈代替圖1的雙向作用彈簧件。當(dāng)然，這兩類(lèi)彈簧是可互換的。
電極部件3′的組件裝配順序如下首先，測(cè)量電極4′從內(nèi)部穿過(guò)量管1′的孔并保持在其中。然后，墊圈81′、彈性墊圈7′和另一墊圈82′插入絕緣體5′中。接著，圓柱形部分6′和如剛剛所述制備的絕緣體5′滑過(guò)柄42′。最后，擰上螺母9′并擰緊使彈性墊圈7′承受壓應(yīng)力。
圖2B是第二種電極部件3″的第二變形例的局部剖視圖。僅能看到該變形例右手側(cè)的半個(gè)部分。在圖2B中，僅對(duì)說(shuō)明圖2B所必須的那些附圖標(biāo)記以圖1中的附圖標(biāo)記加上雙撇號(hào)加以表示。下面僅對(duì)區(qū)別于圖1之處加以解釋。
在圖2B的變形例中，絕緣體5″與圓柱形部分6″的整個(gè)內(nèi)部輪廓相適應(yīng)，即它延伸到圓柱形部分6″的上邊緣。對(duì)于彈簧部分7″，設(shè)置彈性墊圈代替圖1的雙向作用彈簧件。當(dāng)然，這兩類(lèi)彈簧是可互換的。
電極部件3″的組件裝配順序如下首先，測(cè)量電極4″內(nèi)部穿過(guò)從量管1″的孔并保持在其中。然后，墊圈81″、彈性墊圈7″和另一墊圈82″插入絕緣體5″中。接著，圓柱形部分6″和如剛剛所述制備的絕緣體5″滑過(guò)柄42″。最后，擰上螺母9″并擰緊使彈性墊圈7″承受壓應(yīng)力。
圖2A的第一變形例與圖2B的第二變形例不同之處在于第一變形例與第二變形例相比是為較大的標(biāo)稱直徑而設(shè)計(jì)的，因此，測(cè)量電極4′更長(zhǎng)，絕緣材料2′更厚。
在兩種變形例中，絕緣材料2′、2″使用硬橡膠或軟橡膠。因此圖2A的頭41′需要聚四氟乙烯的密封墊16′。密封墊16′安裝在量管1′壁的孔中擴(kuò)展部分52′之下，該孔稍微伸入絕緣材料2′。它有助于頭41′和測(cè)量電極4′的柄42′的鄰接部分的密封。
圖2B示出了類(lèi)似的密封墊16″，但適當(dāng)?shù)脑捯部梢允÷?。密封墊16″安裝在量管1″壁的孔中擴(kuò)展部分52″之下，該孔稍微伸入絕緣材料2″。它有助于頭41″和測(cè)量電極4″的柄42″的鄰接部分的密封。
權(quán)利要求
1.用于電磁流量傳感器的電極部件，所述電磁流量傳感器包括由金屬非鐵磁材料制成的量管，所述量管襯以絕緣材料且具有未經(jīng)處理的外表面；線圈部件，產(chǎn)生以大致直角穿過(guò)量管的磁場(chǎng)且具有中心軸；以及兩個(gè)電極部件，在垂直于中心軸的量管直徑上彼此相對(duì)設(shè)置，所述電極部件包括測(cè)量電極，具有頭和設(shè)有外螺紋且半徑小于頭的柄，所述測(cè)量電極通過(guò)絕緣體裝配在量管壁的孔中以便與所述壁絕緣，所述絕緣體具有盤(pán)形部分和配合孔的管形擴(kuò)展部分；以及圓柱形部分，由電絕緣的疏水性材料制成，且具有底和壁部分，所述底具有直徑小于盤(pán)形部分直徑的中央開(kāi)口，所述壁部分的內(nèi)徑略大于盤(pán)形部分的直徑，在擴(kuò)展部分裝配在孔中的情況下，通過(guò)將螺母擰在柄的外螺紋上的方式將圓柱形部分、絕緣體和彈簧部分依次固定，且盤(pán)形部分和底支撐在量管的外表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極部件，其特征在于，絕緣體盤(pán)形部分的擴(kuò)展部分與圓柱形部分的中央開(kāi)口相配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極部件，其特征在于，圓柱形部分由全氟烷氧化物制成。
全文摘要
電極部件通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)避免了減小電極的絕緣電阻.該部件是包含金屬非鐵磁材料管的電磁流量傳感器的一部分。管具有絕緣里襯,管的外表面是未經(jīng)處理的。每個(gè)電極具有頭和設(shè)有螺紋且半徑小于頭的柄。電極通過(guò)絕緣體裝配在管壁的孔中。絕緣體具有盤(pán)形部分和配合孔的管形部分。圓柱形部分由絕緣疏水性材料制成且具有底和壁部分。底具有半徑小于盤(pán)形部分半徑的開(kāi)口。壁部分的內(nèi)徑略小于盤(pán)形部分的內(nèi)徑。通過(guò)將螺母擰到柄的螺紋上使圓柱形部分、絕緣體和彈簧部分依次固定。因此,擴(kuò)展部分固定在孔中,盤(pán)形部分和底支撐在量管的外表面上。
文檔編號(hào)G01F1/58GK1249423SQ99119559
公開(kāi)日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1999年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月27日
發(fā)明者奧利弗·格雷夫, 米夏埃爾·肖夫 申請(qǐng)人:安德雷斯和霍瑟·弗羅泰克有限公司