申请/专利权人：恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司

申请日：2016-06-22

公开（公告）日：2021-01-19

公开（公告）号：CN108291827B

主分类号：G01F1/58(20060101)

分类号：G01F1/58(20060101);G01F15/00(20060101);B22F5/00(20060101)

优先权：["20150723 DE 102015112018.6"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.01.19#授权;2018.08.10#实质审查的生效;2018.07.17#公开

摘要：本发明涉及一种用于在磁感应流量计中使用的混合型电极图1c，其特征在于所述混合型电极由基底和电极头制成，其中所述电极头通过基于选择性材料涂敷的方法来产生，并且所述电极头至少在边缘区域中被一体地连接到所述基底的本体。

主权项：1.一种用于测量管道中介质的流速或体积流量的磁感应流量测量装置，所述磁感应流量测量装置包括：测量管20，在所述测量管上布置有磁体系统，其中所述测量管的内表面由绝缘的介质接触材料21构成；以及至少一对混合型电极10，其中所述混合型电极被布置在所述绝缘材料21中，其中，混合型电极10包括至少一个第一材料制成的本体15并且具有至少一个电极头11，所述电极头接触所述介质并且与所述本体连接，其中所述电极头具有背向所述本体的表面并且由第二金属材料构成；其中，所述混合型电极的特征在于，所述电极头至少在边缘区域中通过材料结合与所述本体连接起来，其中，所述电极头11至少部分地通过选择性材料沉积来产生，其中金属粉末通过材料结合熔覆法而被转变成金属层，其中，所述混合型电极10具有至少一个中空空间14，所述中空空间尤其被布置在本体15和电极头11之间或者被布置在所述电极头中，其中，所述混合型电极10具有通到所述至少一个中空空间14的至少一个开口17，其中所述开口通过所述绝缘材料与所述介质隔离，其中，所述电极头11在它的面向所述流量测量装置的管壁的端部上包括轴向抵接表面12，其特征在于，所述电极头在它的抵接表面上具有密封唇13，所述密封唇用于将所述电极头密封抵靠在所述绝缘材料21上。

全文数据：用于测量管道中介质的流速或体积流量的磁感应流量计和用于制造这种流量计的方法技术领域[0001]本发明涉及一种包括混合型电极的磁感应流量测量装置以及用于制造这种混合型电极的方法。背景技术[0002]磁感应测量装置使用电极，以便当介质正在流动通过所施加的磁场时感测介质中产生的电压。由于这种测量装置的应用通常涉及恶劣环境，诸如例如存在腐蚀性和或热的介质，因此对这种电极的材料提出了高要求。现有技术中的电极经常由诸如例如在文献TO2010015534A1和W02009071615中公开的工件制造。制造电极的优选材料是贵金属，例如铂、金或钽，这是由于它们的良好的导电性和对恶劣的化学环境的耐受性。由于这些金属的高材料成本，由这些金属制成的电极非常昂贵。发明内容[0003]本发明的一个目的是制造一种由两部分（S卩，有利材料制成的本体和优选用于电极头的材料制成的电极头组成的混合型电极，其中电极头与本体至少部分地通过材料结合来连接起来。以这种方式，更昂贵的材料的应用可以被限制于制造电极头。该目的根据本发明通过如独立权利要求1中限定的磁感应流量测量装置的形式的设备和如独立权利要求13中限定的用于制造混合型电极的方法来实现。[0004]本发明的设备以磁感应流量测量装置的形式提供，该磁感应流量测量装置包括：测量管和至少一对混合型电极，该测量管具有磁体系统;其中磁体系统被布置在测量管上，其中测量管的内表面由绝缘的介质接触材料构成，并且其中混合型电极被布置在绝缘表面中；其中，混合型电极包括至少一个第一材料制成的本体并且具有至少一个电极头，该电极头接触介质并且与本体连接;其中电极头具有背向本体的表面并且由第二金属材料构成；其中所述混合型电极的特征在于，电极头至少在边缘区域中通过材料结合与本体连接起来。[0005]在流量测量装置的一个实施例中，电极头至少部分地通过选择性材料沉积来产生，其中金属粉末通过材料结合熔覆melt-on法而被转变成金属层。材料结合熔覆法可以基于例如激光烧结或激光熔化。[0006]在流量测量装置的一个实施例中，包括金属粉末的材料是铂，或者优选是钽，或者特别是钛。[0007]在流量测量装置的一个实施例中，混合型电极具有至少一个中空空间，该中空空间尤其被布置在本体和电极头之间或者被布置在电极头中。以这种方式，可以显著减少用于制造混合型电极的昂贵材料的消耗。[0008]在流量测量装置的一个实施例中，混合型电极具有通到所述至少一个中空空间的至少一个开口，其中开口通过所述绝缘材料与介质隔离。在通过选择性材料沉积制造的混合型电极的情况下，通过在中空空间的区域中保持金属粉末粉末化并且在材料沉积方法结束之后去除粉末来产生中空空间。通过具有通到中空空间的至少一个开口，存在于中空空间中的金属粉末例如可以通过冲洗而被去除，并且用于其它制造工艺。[0009]在流量测量装置的一个实施例中，本体具有至少部分地带外螺纹的圆柱形轴，其中外螺纹在轴的长度的至少10%上延伸，特别是在轴的长度的至少2〇%上延伸，并且在轴的长度的至多100%上延伸，特别是在轴的长度的至多70%上延伸。外螺纹适合于通过力互锁例如摩擦互锁而将混合型电极锚固在测量管中。[0010]在流量测量装置的一个实施例中，电极头与本体的表面积之比为至少3:1，特别是至少4:1，并且至多6:1，特别是至多5:1。[0011]在流量测量装置的一个实施例中，电极头在它的面向流量测量装置的管壁的端部上包括轴向抵接表面，其特征在于，电极头在它的抵接表面上具有密封唇，该密封唇用于将电极头密封抵靠在管壁上。这样就确保了腐蚀介质不会与本体进行接触，并且保持混合型电极的功能性能力。[0012]在流量测量装置的一个实施例中，电极头的轴向抵接表面的形状与管壁的内部的横截面一致。特别是在流量测量装置具有小管壁内径的情况下，平面的轴向抵接表面与测量管的内表面之间的形状差异是重要的，使得电极头必须压靠于绝缘的介质接触材料，以确保电极头和内表面之间的足够密封。通过使轴向抵接表面的形状与测量管的内表面的形状相匹配，可以显著地减小需要的压紧力以及由此对绝缘材料的负荷。[0013]在流量测量装置的一个实施例中，电极头的朝向介质指向的表面具有流动优化形状。特别是在小测量管内径的情况下，测量电极可能由于该测量电极而显著地影响介质流动的流量。本发明的混合型电极的与介质接触的表面的特征例如可以是，该表面提供最小的流动阻力。在层流的情况下，出现涡流意味着增大的流动阻力。本发明的混合型电极可以具有如下的表面，该表面防止在该表面的区域中的流动中出现涡流，并且因此有助于低流动阻力。本发明的混合型电极也可以例如适合用于在湍流中保持湍流密度恒定。[0014]在流量测量装置的一个实施例中，与介质接触的金属表面具有至少0.5mm的涂层厚度，尤其是至少0.8mm的涂层厚度，并且至多5mm的涂层厚度，尤其是至多2mm的涂层厚度。[0015]在流量测量装置的一个实施例中，与介质接触的表面具有达到至少30%的恒定涂层厚度，优选达到至少50%的恒定涂层厚度，并且特别是达到至少70%的恒定涂层厚度。[0016]本发明的用于制造混合型电极的方法的特征在于，用于制造混合型电极的方法基于选择性材料沉积并且包括如下的方法步骤：[0017]在本体或电极头上涂敷金属粉末，[0018]熔覆金属粉末，以实现材料结合，[0019]重复前述步骤，直到实现期望形状的金属层为止；[0020]其中结合后金属粉末的结构密度实现金属粉末的材料的完全金属本体的结构密度的至少95%，特别是至少99%。[0021]在该方法的一个实施例中，用于选择性材料沉积的方法基于选择性激光熔化并且包括如下的方法步骤：[0022]在本体或电极头上涂敷金属粉末，[0023]通过激光熔化来选择性熔覆金属粉末，以实现材料结合，[0024]重复前述步骤，直到实现期望的形状为止。[0025]因此，本发明提供了一种包括至少一对混合型电极的磁感应流量测量装置以及一种用于制造混合型电极的方法。附图说明[0026]现在将基于附图中所示的实施例的示例更详细地解释本发明，附图显示如下：[0027]图la是穿过本发明的混合型电极的横截面；[0028]图lb是电极头的轴向抵接表面和本体的背向电极头的端部的平面图；[0029]图lc是混合型电极的透视外部视图；以及[0030]图2示出了将混合型电极10成对插入测量管2〇中，测量管20具有绝缘和介质接触材料21，绝缘和介质接触材料21用作测量管的内表面的内衬。具体实施方式[0031]图la中所示的混合型电极10的横截面示出了电极头11和具有圆柱形轴的本体15，其中电极头11通过材料结合而在接触区域18处与本体15连接;其中电极头11具有中空空间14和在轴向抵接表面12上的密封唇13;其中本体具有外螺纹16和多个开口17。在选择性材料沉积期间在中空空间14的区域中保持粉末化的金属粉末在材料沉积方法结束之后例如通过冲洗而通过中空空间14的开口17被去除，并且可以用于其它目的。[0032]图lb中的平面图示出轴向抵接表面12和本体的背向电极头11的端部，图lb示出了在轴向抵接表面12上延伸的密封唇13和四个开口17。[0033]图lc中所示的混合型电极的透视外部视图集合了图la和图lb中所示的混合型电极的特征。[0034]附图标记列表[0035]10混合型电极[0036]11电极头[0037]12轴向抵接表面[0038]13密封唇[0039]14中空空间[0040]15本体[0041]16外螺纹[0042]17开口[0043]18接触区域[0044]20测量管[0045]21绝缘材料

权利要求：1.一种用于测量管道中介质的流速或体积流量的磁感应流量测量装置，所述磁感应流量测量装置包括：测量管20，在所述测量管上布置有磁体系统，其中所述测量管的内表面由绝缘的介质接触材料21构成；以及至少一对混合型电极（10，其中所述混合型电极被布置在所述绝缘材料21中，其中，混合型电极1〇包括至少一个第一材料制成的本体（15并且具有至少一个电极头11，所述电极头接触所述介质并且与所述本体连接，其中所述电极头具有背向所述本体的表面并且由第二金属材料构成；其中，所述混合型电极的特征在于，所述电极头至少在边缘区域中通过材料结合与所述本体连接起来。2.根据权利要求1所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，所述电极头（11至少部分地通过选择性材料沉积来产生，其中金属粉末通过材料结合熔覆法而被转变成金属层。3.根据权利要求1或2所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，包括所述金属粉末的材料是铂，或者优选是钽，或者特别是钛。4.根据权利要求2所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，所述混合型电极（1〇具有至少一个中空空间（14，所述中空空间尤其被布置在本体15和电极头（11之间或者被布置在所述电极头中。5.根据权利要求3所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，所述混合型电极1〇具有通到所述至少一个中空空间（14的至少一个开口（17，其中所述开口通过所述绝缘材料与所述介质隔离。6.根据权利要求3所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，所述本体（15具有至少部分地带外螺纹（16的圆柱形轴，其中所述外螺纹在所述轴的长度的至少1〇%上延伸，特别是在所述轴的长度的至少20%上延伸，并且在所述轴的长度的至多1〇〇%上延伸，特别是在所述轴的长度的至多70%上延伸。7.根据前述权利要求中的一项所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，电极头（11与本体15的表面积之比为至少3:1，特别是至少4:1，并且至多6:1，特别是至多5:1。8.根据前述权利要求中的一项所述的磁感应流量测量装置，其中，所述电极头（11在它的面向所述流量测量装置的管壁的端部上包括轴向抵接表面（12，其特征在于，所述电极头在它的抵接表面上具有密封唇13，所述密封唇用于将所述电极头密封抵靠在所述绝缘材料21上。9.根据前述权利要求中的一项所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，所述电极头11的所述轴向抵接表面12的形状与所述管壁的内部的横截面一致。10.根据前述权利要求中的一项所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，所述电极头11的朝向所述介质指向的表面具有流动优化形状。11.根据前述权利要求中的一项所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，与所述介质接触的金属表面具有至少0.5mm的涂层厚度，尤其是至少〇•8mm的涂层厚度，并且具有至多5mm的涂层厚度，尤其是至多2mm的涂层厚度。12.根据权利要求11所述的磁感应流量测量装置，其特征在于，与所述介质接触的所述绝缘材料21具有达到至少30%的恒定涂层厚度，优选达到至少50%的恒定涂层厚度，并且特别是达到至少70%的恒定涂层厚度。13.—种用于制造尤其如权利要求1-12中的一项所述的混合型电极的方法，其特征在于，用于制造所述混合型电极（10的方法基于选择性材料沉积，并且所述方法包括如下的方法步骤：在所述本体15或电极头11上涂敷金属粉末，熔覆所述金属粉末，以实现材料结合，重复前述步骤，直到实现期望形状的金属层为止；其中结合后所述金属粉末的结构密度实现所述金属粉末的材料的完全金属体的结@密度的至少95%，特别是至少99%。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，用于选择性材料沉积的方法基于选择性激光熔化并且包括如下的方法步骤：在所述本体15或电极头11上涂敷金属粉末，通过激光熔化来选择性熔化所述金属粉末，以实现材料结合，重复前述步骤，直到实现期望的形状为止。

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