專利名稱：制造電磁流量計電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造電磁流量計電極的方法，具體地說，涉及一種用在具有陶瓷測量管的電磁流量計中的電極的制造方法。
用于電磁流量計中的常規(guī)測量管是用不銹鋼等制成的，該管的內(nèi)表面覆蓋有絕緣襯里。但近年來，已研制出一種依靠燒結(jié)作為非導(dǎo)電材料的陶瓷材料(如氧化鋁Al2O3)而制成的測量管。這種測量管與具有襯里的常規(guī)金屬測量管相比具有更高的抗蝕性，而且在高溫下沒有形變。此外，在這種測量管中可以澆鑄電極等。因此，這種具有諸多優(yōu)點的測量管已被廣泛應(yīng)用。已提出多種結(jié)構(gòu)作為利用這種陶瓷管的電磁流量計的電極結(jié)構(gòu)。在日本專利公開第58-501552號中公開了該結(jié)構(gòu)的一個實例。如

圖1a和1b所示，在這種結(jié)構(gòu)中，在由未燒結(jié)陶瓷材料(如氧化物陶瓷)制成的圓柱形模壓體4的周壁的中部形成一對對置的電極插孔3。將電極1插入電極插孔3中，使其內(nèi)端朝向模壓體4的內(nèi)部。在這種情況下，在大約1800℃下燒結(jié)模壓體4，以獲得測量管，與此同時，通過燒結(jié)使電極1整體固定于電極插孔3內(nèi)。即由于燒結(jié)時陶瓷材料收縮(在Al2O3的情況下約收縮17-20%)，電極1與測量管4便形成一個整體，并獲得電極插孔3的液體密封性。利用貴金屬(如鉑或鉑合金)作電極材料，這是因為這些金屬具有令人滿意的抗陶瓷材料燒結(jié)溫度的耐熱性并具有與陶瓷熱膨脹系數(shù)相近的熱膨脹系數(shù)。
參考數(shù)字5表示一對安裝在測量管4外表面上的勵磁線圈。
但根據(jù)以上方法(其中將電極1插入未燒結(jié)的陶瓷模壓體4中，并利用燒結(jié)將電極1整體固定在測量管上，以便可靠地使電極插孔3密封)，必須嚴(yán)格設(shè)定電極1與插孔3之間的尺寸公差，而且每個電極1的外圍表面與每個電極插孔3的內(nèi)表面必須具有預(yù)定的表面粗糙度或更高(即表面起伏必須細(xì)密)。但是，因為電極插孔3未經(jīng)燒結(jié)而比較脆弱，所以難以承受住為得到所需表面粗糙度而進(jìn)行的機械加工，這樣便導(dǎo)致了繁多的制造步驟和較低的產(chǎn)量。此外，當(dāng)電極1插入未燒結(jié)的電極插孔3中時，孔的內(nèi)表面易于損壞。所以，在安裝過程中必須特別小心。而且，陶瓷材料在燒結(jié)時的收縮率因批量，或者即便是在同一批而因制造時間(尤其因季節(jié)或氣候的溫度或濕度的影響)的不同而不同。出于這個原因，在各燒結(jié)步驟中，必須嚴(yán)格控制電極1的外徑和電極插孔3的孔徑。如果尺寸公差不適當(dāng)，則電極1的固定或液體密封性會有缺陷，或由于燒結(jié)時應(yīng)力的作用測量管4斷裂或損壞。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種電磁流量計的電極的制造方法，用這種方法，可以可靠地固定電極和獲得電極插孔的液體密封性，可以獲得不會因燒結(jié)時的應(yīng)力作用而斷裂或損壞的測量管，增加了選擇電極材料的自由度。
為了達(dá)到本發(fā)明以上目的，提供了一種制造電磁流量計的方法，該方法包括有以下步驟將電極部件插入和填入一對從外到內(nèi)穿過由燒結(jié)陶瓷材料制成的測量管的周壁，且相互對置地插入孔內(nèi)，對電極部件加熱和固化以形成電極。
圖1a和圖1b分別是測量管主要部分的截面圖和放大的截面圖，示明了常規(guī)電極的結(jié)構(gòu);
圖2是測量管主要部分的截面圖，示明了按照本發(fā)明實施例制造電磁流量計電極的方法;
圖3a、3b和3c分別是其它電極實施例的截面圖;
圖4是測量管主要部分的截面圖，示明了本發(fā)明另一實施例;
圖5a、5b、5c和5d分別是說明電極中心部分的其它實施例的截面圖;
圖6是測量管主要部分的截面圖，示明了本發(fā)明又一實施例;
圖7a-7e是電極中心部分的又一些其它實施例的截面圖;
圖8是測量管主要部分的截面圖，示明了本發(fā)明又一實施 圖9和10分別是主要部分截面圖，示明了電極的又一些其它實施例;
圖11是測量管的主要部分截面圖，示明了本發(fā)明又一實施例;
圖12a至12d示明了電極的又一些其它實施例。
圖2是用本發(fā)明實施例的電極制造方法制造的電極的截面圖。參照圖2，參考數(shù)字14表示由陶瓷材料(如Al2O3或ZrO2)制成的測量管。一對勵磁線圈(見圖1a)安置在測量管14的外表面上，垂直地夾著測量管14，從而在與流經(jīng)測量管14的待測導(dǎo)電液16的流動方向相垂直的方向上產(chǎn)生一個磁場。一對電極插孔13A和13B形成在測量管14的外圍壁中部，它們相互對置在垂直于待測液體16的流動方向并且垂直于勵磁線圈產(chǎn)生的磁場方向的方向上。電極11A和11B分別放入電極插孔13A和13B中。由于電極11A和11B具有相同結(jié)構(gòu)，下面僅描述電極11A。通過金屬化按液體類型決定的導(dǎo)電材料構(gòu)成的各種糊劑來制成電極11A。如果作為電極需要有抗腐蝕性，則采用由鉑、金等構(gòu)成的金屬粉末糊劑。如果不需要抗腐蝕性，則將Mo-Mn基糊劑、W基糊劑、Ag-Pd基糊劑、Ag-Pt基糊劑和Ag糊劑等用于電極部件。電極11A的內(nèi)端面11a朝向測量管14的內(nèi)部，以形成液體接觸表面，其外端面11b固定于信號引線20A的一端上。
下面描述制造以上電極結(jié)構(gòu)的方法。首先，用陶瓷材料(如Al2O3)形成圓柱形模壓體。利用常規(guī)方法，通過對粉狀未燒結(jié)陶瓷材料外部加壓或全同加壓，可便利地形成模壓體，通過燒結(jié)使該模壓體成為測量管14。此時，電極插孔13A和13B的形成要考慮到在下面燒結(jié)步驟中發(fā)生的收縮。但是，可以在燒結(jié)后進(jìn)行研磨來形成電極插孔13A和13B。把如上述那樣獲得的模壓件在預(yù)定溫度(在Al2O3的情況下約為1800℃)下燒結(jié)，以獲得測量管14。
在完成測量管14的燒結(jié)步驟時，電極插孔13A和13B經(jīng)過機械加工以獲得所需孔徑和表面粗糙度。在測量管14的電極插孔13A和13B中填入一種糊劑。在這種情況下，將測量管14在預(yù)定溫度加熱預(yù)定的時間(若糊是鉑糊時，在約1000-1200℃，時間為10-30分鐘)。結(jié)果，糊劑被燒結(jié)在電極插孔13A和13B中，分別形成電極11A和11B。這時，糊劑中的有機成分被蒸發(fā)掉或燒掉。如果一個周期過程不能令人滿意(例如，因熱收縮作用產(chǎn)生凹進(jìn)部分)，則可以再次填入相同類型的糊劑并使其金屬化。
在形成電極11A和11B之后，將信號引線20A(20B)的一端連接至電極11A(11B)的外端，將勵磁線圈如圖1所示那樣安裝到測量管14的外表面上，由此完成測量管14。
圖3a至3c示出了用于增加液體接觸表面的電極11A(11B)的改形。參照圖3a，作為內(nèi)端的半球型伸出部分11d伸入測量管14。在圖3b中，把內(nèi)端部分制成向著測量管14內(nèi)部加寬的圓錐形部分。在圖3c中，內(nèi)端被制成盤狀部分11f。以這種方式，對電極的形狀可作出各種改形。
按照以上制造電極結(jié)構(gòu)的方法，在測量管14被燒結(jié)后，將糊劑填入電極插孔13A和13B并在其內(nèi)金屬化，以形成電極。這樣，可進(jìn)行電極插孔13A和13B的后加工，或如果需要的話，可在燒結(jié)測量管14后形成電極插孔13A和13B。結(jié)果，可獲得所需孔徑和表面粗糙度，解決由于批量不同或制造時間不同而引起的變化問題。此外，因為是在燒結(jié)測量管14之后燒結(jié)電極11A和11B，所以如果需要，可燒結(jié)電極11A和11B多次。這樣，可以可靠地獲得電極插孔13A和13B的液體密封性，以避免待測液體16的泄漏。由于電極11A和11B的燒結(jié)溫度僅根據(jù)使用的糊劑材料來確定，所以不必考慮測量管14的燒結(jié)溫度。因此，由于選擇電極材料的自由度增加了，所以可采用更多的廉價材料。另外，與常規(guī)制造方法(其中，在燒結(jié)電極時將未燒結(jié)的測量管與電極11A和11B進(jìn)行整體燒結(jié))相比，測量管14幾乎不發(fā)生收縮，僅有糊劑的收縮產(chǎn)生小應(yīng)力。由此，可減小或避免測量管14的斷裂或損壞。另外，與測量管一起整體燒結(jié)的電極即便是其由于例如磨損而需要更換也不能更換。但是，根據(jù)本發(fā)明的方法，由于電極11A和11B可依靠添加和燒結(jié)糊劑來更換，所以測量管本身就不必更換。
按照本發(fā)明制造電磁流量計電極的方法，先燒結(jié)陶瓷測量管，然后將糊劑填入測量管的電極插孔，并在其內(nèi)金屬化以形成電極，由此，增加了選擇電極材料種類的自由度。此外，由于單郎戰(zhàn)岵飭抗?，所诣€梢約跎偕戰(zhàn)崾痹詰緙滄安課淮Σ撓αΓ⒁虼思跣〉緙戰(zhàn)崾輩撓α?，磦蝤避免诧喛管诞€狹鴉蛩鴰怠６遙詞故怯捎諗坎煌蛑圃焓奔洳煌鴣嘰綾浠?，也可进袨a蠹庸?，以获得稻~蹇椎乃璩嘰緹群捅礱媧植詼齲傭岣卟俊４送?，由又R綣枰幕翱山腥魏未問牡緙戰(zhàn)?，所诣€苫竦每煽康囊禾迕芊廡?。这样，便可译s煤艿偷姆延帽憷刂圃旄咝閱艿牡緙峁埂 圖4示出了本發(fā)明的另一實施例。參照圖4，參考數(shù)字30表示由例如Al2O3或ZrO2制成的陶瓷測量管。一對勵磁線圈(見圖1a)安裝在測量管30的外表面上，垂直地夾著測量管30，并在與待測的導(dǎo)電液31的流動方向垂直的方向上產(chǎn)生磁場。將一對電極32A和32B插入測量管30周壁的中部，相互對置在垂直于待測液體31的流動方向并且垂直于勵磁線圈產(chǎn)生的磁場方向的方向上，由此取得待測液體31中產(chǎn)生的電動勢。
由于電極32A和32B具有相同結(jié)構(gòu)，下面僅描述電極32A。電極32A由棒狀電極中心部分32a和金屬層32b構(gòu)成，該電極中心部分與測量管30相似由陶瓷材料(如Al2O3或ZrO2)制成，并插在電極插孔33A中，該金屬層32b利用燒結(jié)形成在電極中心部分32a的周圍表面和內(nèi)端表面上，使電極插孔33A密封。電極中心部分32a朝向測量管的內(nèi)部，形成液體接觸面，其外端通過帽蓋35A連接至信號引線34A的一端。
下面描述以上所述電極結(jié)構(gòu)的制造方法。首先，用陶瓷材料(如Al2O3)制成未燒結(jié)的測量管(即模壓體)。依靠用常規(guī)方法外部加壓或全同加壓來壓縮粉狀未燒結(jié)陶瓷材料，可以便利地獲得該模壓體，此時，要考慮到下面燒結(jié)步驟中出現(xiàn)的收縮，形成電極插孔33A和33B。但是可以通過在燒結(jié)之后的研磨來形成電極插孔33A和33B。將如上述那樣制成的模壓體在約1800℃的燒結(jié)溫度下燒結(jié)，以形成測量管30。
在完成測量管30的燒結(jié)步驟之后，以與形成測量管相同的方式，利用陶瓷材料(如Al2O3)形成未燒結(jié)電極的中心部分，然后將該中心部分在約1800℃的燒結(jié)溫度下進(jìn)行燒結(jié)，以形成電極中心部分32a。在燒結(jié)之后，如果需要的話，對測量管30和電極中心部分32a進(jìn)行研磨，以獲得所需的尺寸和表面粗糙度。然后，把金屬粉末糊劑涂覆在測量管30的電極插孔33A(33B)的內(nèi)表面上和電極中心部分32a的表面上。
如果待測液體31是酸或堿，則電極32A和32B必須具有抗腐蝕性，因而采用由鉑、金等構(gòu)成的金屬粉末糊劑。如果不需有抗腐蝕性，則可用Mo-Mn糊劑、W基糊劑、Ag-Pd基糊劑、Ag-Pt基糊劑、Ag糊劑等作為電極部件。將涂覆有鉑糊劑的電極中心部分32a插入燒結(jié)過的陶瓷測量管30的電極插孔33A(33B)中。在這種情況下，將測量管30在約1100℃溫度下加熱(金屬化)一個預(yù)定時間。由于糊劑的有機物被蒸發(fā)或燒掉，糊劑便變成為薄金屬層32b。依靠該金屬層32b，電極中心部分32a燒結(jié)在電極插孔33A(33B)中，插孔33A(33B)被密封。
此后，把由金屬或由金屬和絕緣材料構(gòu)成的帽蓋35A和35B安裝在電極32A和32B的外端上，將勵磁線圈安裝在測量管30的外表面上，由此，完成測量管30。
按照上述的電極制造方法，測量管30和電極中心部分32a相互獨立地?zé)Y(jié)，將糊劑涂覆在電極中心部分32a上和電極插孔33A(33B)上，然后把中心部分32a插入，并利用燒結(jié)使其固定在電極插孔33A(33B)中。這樣，測量管30和電極中心部分32a可以在象燒結(jié)普通金屬一樣燒結(jié)后經(jīng)受機械加工。確切地說，電極插孔33A和33B可以具有在普通金屬制作中獲得的精度和表面粗糙度，從而解決因批量不同或制造時間不同而引起的偏差問題。此外，在電極中心部分32a插入孔中時，電極插入孔33A和33B不會損壞。這樣，由于依靠金屬層32b可以可靠地進(jìn)行電極中心部分32a的燒結(jié)/固定以及電極插孔33A(33B)的密封，所以可以防止待測液體31的泄漏。而且，由于預(yù)先進(jìn)行燒結(jié)，電極中心部分32a燒結(jié)時的收縮量小，并且與常規(guī)制造方法(其中測量管和電極被整體燒結(jié))相比，電極處僅產(chǎn)生小的應(yīng)力，由此可以減小或避免測量管30的破裂或損壞。再者，與測量管一起整體燒結(jié)的電極即便是由于例如磨損而需要更換也不能更換。但在本發(fā)明方法中，依靠對金屬層32b加熱，使其熔化，就可以更換電極中心部分32a，以便有效地利用測量管30。
圖5a至5d示出了幾種改形，其中外徑相對于電極中心部分32a的位置有局部變化。在圖5a和5d中，外端部分的直徑增大，形成外部插入中心部分。在圖5b和5c中，內(nèi)端部分的直徑增大，形成內(nèi)部插入中心部分。在圖5a和圖5b中，電極插孔33A(33B)在整個長度方向上直徑大小均勻。在圖5c和5d中，在電極插孔33A(33B)的內(nèi)、外開口端處分別形成位置37和38，使得電極中心部分32a的大直徑部分位于位置37或38中。圖5b或5c中所示的內(nèi)部插入電極中心部分32a具有較大的液體接觸表面，從而有利于測量低異電性的待測液體。
圖6示出了由鉑(或鉑合金)制成并且依靠鉑粉末糊劑(或鉑合金粉末糊劑)燒結(jié)/固定的電極中心部分32a。在這種情況下，由于電極中心部分32a本身由導(dǎo)電材料制成，所以只需在周圍表面上涂覆鉑粉末糊劑(或鉑合金粉末糊劑)，而不必在液體接觸表面涂覆。此外，如圖4中所示實施例那樣，電極中心部分32a的燒結(jié)步驟在陶瓷測量管30被燒結(jié)后進(jìn)行。如果需要有抗腐蝕性，則鉑糊劑(或鉑合金粉末糊劑)最好含有較多的Pt(重量比大于或等于85%)。如果不需要有抗腐蝕性，則Pt的含量可較小。
圖7a-7e表示具有不同形狀的金屬電極中心部分32a，在圖7a中，電極中心部分32a是一個帶有底的圓柱形部件，其外端是開口的。在圖7b中，電極中心部分32a形成一個盤形部件來增加液體接觸面和接受液壓，與電極中心部分32a整體形成的棒狀導(dǎo)電部分32c從測量管30的外表面向外部突出。在圖7c中，在電極插孔33A(33B)的外開口端部形成一個錐形孔39以獲得抗壓性能，并且錐形孔39由金屬層32b覆蓋。在這種情況下，在金屬部件插入插孔后，在錐形部分填充金屬。在圖7d中，電極中心部分32a外端直徑增加，使之大于插孔的直徑來定位電極芯32a，如圖5a所示。在圖7e中，電極插孔33A(33B)是錐形的，并且電極中心部分32a的插入端部也形成為錐形的。除了上述變化以外，象電極中心部分32a的形狀一樣，插孔也可以有各種其他的變化。
根據(jù)上述本發(fā)明的制造電磁流量計的電極的方法，圓柱形模壓體由未燒結(jié)陶瓷材料制成，并將其燒結(jié)制成陶瓷測量管，然后，將糊劑涂覆在測量管圓周表面形成的電極插孔內(nèi)和電極中心部分的圓周表面上。電極中心部分插入到電極插孔中，并通過使糊劑金屬化使其燒結(jié)固定在插孔中。因此可以可靠地固定電極和使電極插孔密封，以防止待測量液體泄漏。另外，由于電極是在燒結(jié)測量管以后再進(jìn)行燒結(jié)，所以選擇電極材料的自由度增加了。而且，由于單獨燒結(jié)測量管，所以可以減小燒結(jié)時在電極處產(chǎn)生的應(yīng)力并因此減小電極燒結(jié)時產(chǎn)生的應(yīng)力，從而避免測量管的破裂或損壞。再者，由于批量或制造時間不同出現(xiàn)尺寸變化時，可以進(jìn)行后處理，形成具有所需尺寸精度和表面粗糙度的電極插孔，從而改善成品率。其結(jié)果，可以容易地以低成本生產(chǎn)出高性能電極。
圖8表示本發(fā)明的另一實施例。參考圖8，參考號50A和50B分別代表通過使糊劑金屬化而作為導(dǎo)電材料燒結(jié)在測量管40的電極插孔43A和43B內(nèi)表面上所形成的金屬層。51A和51B分別為釬接部件用來使電極41A和41B連接到金屬層50A和50B上。52A和52B分別為帽蓋，帽蓋連接到信號引出線53A和53B的端部并分別安裝在電極41A和41B的外端。
由于電極41A和41B具有同樣的結(jié)構(gòu)，所以，下面僅描敘電極41A。電極41A由電極主體41a和金屬層41b構(gòu)成，其中電極主體41a類似于測量管40通過燒結(jié)陶瓷材料例如Al2O3形成，金屬層41b是通過將一種由導(dǎo)電材料組成的糊劑燒結(jié)在電極主體41a的圓周表面和內(nèi)端面上形成的。形成金屬層41b的導(dǎo)電材料根據(jù)待測液體的種類來選擇，即如果電極41A必須具有耐腐蝕性，則應(yīng)使用含鉑、金或類似物的金屬粉末糊劑。如果不要求耐腐蝕性，則可使用Mo-Mn基糊劑，W基糊劑、Ag-Pd基糊劑、Ag-Pt基糊劑，Ag糊劑等用于電子部件。金屬層41b和電極主體41a一起整體地?zé)Y(jié)形成。另一方面，在電極主體41a燒結(jié)以后，把一種所要求的糊劑涂覆在電極主體41a上，加熱和燒結(jié)電極主體41a，形成金屬層41b。
與電極41A(41B)的金屬層41b類似，如果在電極插孔43A和43B內(nèi)表面上形成的金屬層50A和50B也各自必須具有耐腐蝕性，則應(yīng)涂覆和燒結(jié)含有鉑、金等的金屬粉末糊劑，反之可以涂覆和燒結(jié)Mo-Mn基糊劑，W基糊劑等。
釬接部件51A和51B可采用熔點(500-600℃)低于糊劑的導(dǎo)電材料，例如銀釬料合金，低溫焊料和金硅(goldsilicon)這些導(dǎo)電材料。
下面描述上述電極結(jié)構(gòu)的制造方法。首先，由未燒結(jié)陶瓷材料例如，Al2O3，制成圓柱形模壓體。被燒結(jié)來作為測量管的該模壓體可以通過用常規(guī)方法對粉末狀未燒結(jié)陶瓷材料外部加壓或全同加壓而容易地形成。這時，電極插孔43A和43B的形成要考慮到在下列燒結(jié)步驟中發(fā)生的收縮。然而，可以在燒結(jié)后，進(jìn)行研磨來形成電極插孔43A和43B。如上所述形成的模壓體在預(yù)定溫度(在Al2O3的情況下約為1，800℃)下燒結(jié)以得到測量管40。在測量管燒結(jié)完成后，若需要獲得所需孔徑和表面粗糙度，可對電極插孔43A和43B進(jìn)行機械加工。
將金屬粉末糊劑涂覆在電極插孔43A和43B的內(nèi)表面，并在預(yù)定溫度對測量管加熱預(yù)定的時間間隔(如果金屬粉末糊為鉑糊劑，則為1，000-1，200℃，10-30分鐘)。其結(jié)果，金屬粉末糊劑燒結(jié)在電極插孔43A和43B中分別形成薄金屬層50A和50B，這時，金屬粉末糊劑所含的有機成分被蒸發(fā)或燒掉。
然后，將電極41A和41B分別插入電極插孔43A和43B中，從而它們的內(nèi)端面朝著測量管40的內(nèi)部。電極41A(41B)提前制備從而具有燒結(jié)過的電極主體41a和金屬層41b。當(dāng)電極41A(41B)插入電極插孔43A(43B)時，熔化的釬接部件51A(51B)流入孔43A(43B)，并在其中冷卻、固化，從而填充了金屬層41b和50A(50B)之間的空隙。其結(jié)果，釬接部件51A(51B)牢牢地把電極51A(41B)固定在電極插孔43A(43B)中，使電極插孔43A(43B)密封。在這種情況下，釬接在溫度為250℃-600℃下進(jìn)行。
此后，帽蓋52A和52B分別安裝在電極41A和41B的外端并將一對激勵線圈裝在測量管的外表面，從而完成測量管40。
根據(jù)上述制造電極結(jié)構(gòu)的方法，在燒結(jié)陶瓷測量管后，電極41A(41B)插入并釬接在電極插孔43A(43B)中，這樣在燒結(jié)后對電極插孔43A(43B)進(jìn)行機械加工以獲得所需孔徑和表面粗糙度，從而解決了由于批量不同或制造時間不同引起變化所產(chǎn)生的問題。另外，如果需要，金屬層50A和50B的燒結(jié)可進(jìn)行任意次，因為它是在測量管40被燒結(jié)后進(jìn)行的。而且，在燒結(jié)步驟以后，由于釬接部件51A(51B)填充并固定在電極插孔43A(43B)中使之封閉，所以可以獲得可靠的液體密封性，從而防止待測液體46從電極插孔43A和43B中泄漏。
由于金屬層50A和50B的燒結(jié)溫度僅根據(jù)材料，即糊劑的成份來決定，所以不考慮測量管40的燒結(jié)溫度，因而，由于材料選擇的自由度增加了，則金屬層50A和50B可以由更便宜的材料制成。另外，當(dāng)燒結(jié)金屬層50A和50B及釬接電極43A和43B時，幾乎沒有出現(xiàn)收縮，因為這時測量管40已經(jīng)燒結(jié)過了。因此，與常規(guī)制造方法(其中測量管與電極整體燒結(jié))相比，只產(chǎn)生一個小的應(yīng)力，從而減少或避免測量管40的破裂或損壞。而且這種與測量管整體燒結(jié)的電極即使由于電極的磨損或類似情況，它們需要更換也無法更換。但根據(jù)本發(fā)明的方法，電極41A和41B可以通過分別熔化釬接部件51A和51B得以更換。因此測量管40可以多次使用。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明的電極的另一個實施例。參考圖9，一個金屬帽蓋60A(60B)裝在電極41A(41B)的內(nèi)端面即液體接觸面41C上，從而防止液體接觸面41C的磨損、腐蝕等。在制造電極41A和41B時便裝上金屬帽蓋60A和60B。在如圖10所示的情況，一個安裝凸塊60a可以在金屬帽60A(60B)上整體形成，并裝配在電極主體41a的液體接觸面41C上形成的凹部41d中。
其它布置與圖8所示的實施例相同。
圖11表示另一個實施例，其中由鉑或鉑合金制成的電極41A(41B)通過釬接部件51A(51B)插入電極插孔43A(43B)。在這種情況下，由于電極41A(41B)本身是由導(dǎo)電金屬制成的，所以不必形成圖8實施例中的金屬層41b。其它布置和制造方法與圖8所示實施例相同，因此具體描敘在此省略。
圖12a和12b表示不同形狀的由導(dǎo)電材料構(gòu)成的電極41A(41B)的改形。在圖12a和12b中，電極41A(41B)的內(nèi)端部形成一個盤狀部分41e和一個錐形部分41f，以增加液體接觸面。在圖12c中，在電極41A(41B)的外端部形成一個大直徑部分41g。在圖12d中，電極插孔43A(43B)是朝著測量管40的內(nèi)部變窄的錐形，并且電極41A(41B)也形成錐形。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的制造電磁流量計的電極的方法，首先燒結(jié)陶瓷測量管，然后將電極插入測量管的電極插孔中，因此，選擇電極材料的自由度增加。另外，由于測量管單獨燒結(jié)，可以減小燒結(jié)時電極安裝部位處產(chǎn)生的應(yīng)力并且因此減小釬接電極時產(chǎn)生的應(yīng)力，從而避免測量管的破裂或損壞。而且，即褂捎諗坎煌橢圃焓奔洳煌魷殖嘰綾浠?，也可裔jü緣緙蹇捉瀉蟠砘竦盟璩嘰緹群捅礱媧植詼齲傭岣叱善仿?，链撯，由釉懢~喬ソ庸潭ǖ?，不需要高精洱x梢醞üソ硬考溝緙蹇諄竦每煽康拿芊?。其结果，可以揖壗y(tǒng)殺救菀椎厴齦咝閱艿緙峁埂 圖13表示本發(fā)明的另一實施例，參照圖13，參考號74代表由陶瓷材料，如Al2O3或ZrO2制成的測量管。在測量管74的外表面設(shè)置一對勵磁線圈(見圖1a)，使測量管74垂直夾在中間，該勵磁線圈產(chǎn)生一個垂直于流過測量管74的待測導(dǎo)電液體76的流動方向的磁場。一對電極插孔73A和73B在測量管74的周壁的中間部分形成;在與待測液體76的流動方向和勵磁線圈所產(chǎn)生的磁場方向均相垂直的方向上相對而置。電極71A和71B分別放入電極插孔73A和73B中。由于電極71A和71B具有同樣的結(jié)構(gòu)，下面僅對電極71A進(jìn)行描述。
電極71A包括把糊劑金屬化(燒結(jié))在電極插孔73A的內(nèi)表面上作為導(dǎo)電材料而形成的圓柱形金屬層71b和填充在金屬層71b內(nèi)的釬接部件71a。信號引線72A的一端與金屬層71b的外端相連。
用于形成金屬層71b的導(dǎo)電材料可以根據(jù)待測液體的類型任意選擇。例如，如果電極71A和71B必須具有耐腐蝕性，則應(yīng)使用含鉑、金或類似物的金屬粉末糊劑。如果不要求耐腐蝕性，則Mo-Mn基糊劑、W基糊劑、Ag-Pd基糊劑、Ag-Pt基糊劑、Ag糊劑等可用于電極部件。通過將所需糊劑涂覆在電極插孔73A(73B)內(nèi)表面上，并且在預(yù)定溫度燒結(jié)預(yù)定的時間(對于鉑糊劑為1，000-1，200℃，10-30分鐘)而形成金屬層71b。在Al2O3的情況下，測量管74的燒結(jié)溫度為1，800℃。
釬接材料71a可以用熔點低于糊劑的導(dǎo)電材料，如銀釬料合金，低溫焊料和金硅等，這種導(dǎo)電材料在熔化狀態(tài)下填入金屬層71b并在其中冷卻和固化。在這種情況下，上述導(dǎo)電材料(即銀釬料合金、低溫焊料、金硅)的釬接溫度分別為500-600℃，約200℃和300～400℃。
圖14表示電極結(jié)構(gòu)的改形。參考圖14，在圓柱形金屬層71b的兩個開口端部形成兩個凸緣73a和73b，并且該兩個凸緣蓋住電極插孔73A(73B)的兩個開口端部的外圍。結(jié)果，電極內(nèi)端面71d的面積(即液體接觸面積)增加，從而在端面獲得令人滿意的強度以反抗內(nèi)壓力。
根據(jù)上述布置的電極結(jié)構(gòu)，糊劑填入燒結(jié)陶瓷測量管74上的電極插孔73A(73B)中，并且金屬化以形成圓柱形金屬層71b，釬接部件71a填充在其中以構(gòu)成電極71A(71B)。因此，在燒結(jié)測量管74以后，可象普通金屬材料一樣對電極插孔73A(73B)進(jìn)行機械加工，從而獲得類似于加工普通金屬材料時所獲得的尺寸精度和表面粗糙度。結(jié)果，由于批量不同或制造時間不同造成測量管74變化的問題可以解決。另外，由于僅根據(jù)所用糊劑的材料燒結(jié)金屬層71b，所以不必考慮測量管74的燒結(jié)溫度。因此，由于選擇電極材料的自由度增加，所以可以使用更便宜的材料，而且，如果需要，金屬層71b的燒結(jié)可以重復(fù)進(jìn)行許多次。從而，電極插孔73A和73B可以可靠地密封，防止待測液體76從插孔73A(73B)的內(nèi)表面和金屬層71b之間泄漏。進(jìn)一步地，由于電極71A和71B在燒結(jié)過的測量管74中形成，所以在糊劑燒結(jié)時，測量管74的收縮量很小。因而，由于糊劑的收縮僅產(chǎn)生很小的應(yīng)力，所以可以減少或避免測量管74的破裂或損壞。另外，在常規(guī)結(jié)構(gòu)中，與測量管74整體燒結(jié)的電極71A和71B即使由于磨損或類似情況需要更換也不能更換。然而，本發(fā)明的電極結(jié)構(gòu)中，可以通過加熱和熔化金屬層71b和釬接部件71a重新制造電極71A(71B)，從而有效地利用測量管74。
電極71A(71B)的截面形狀并非限制為如圖13，14所示，而是可以如圖15a-15d所示進(jìn)行變化。這些變化與圖12a-12d所示的相同，其具體描述在此省略。
正如上面所述，根據(jù)本發(fā)明制造電磁流量計的電極結(jié)構(gòu)，糊劑被涂覆在燒結(jié)后的陶瓷測量管的電極插孔內(nèi)表面上，并且使其金屬化形成圓柱形金屬層，一個釬接部件被填充和固化在其中以形成電極，因此可以可靠地固定電極并且使電極插孔密封，以防止待測液體的泄漏，和增加選擇電極材料的自由度。另外，在金屬層金屬化時，可以減小測量管的電極安裝部位處產(chǎn)生的應(yīng)力，從而防止測量管的破裂或損壞。而且，由于可以對電極插孔進(jìn)行機械加工，所以可以獲得所需尺寸精度和表面粗糙度，提高測量管的生產(chǎn)成品率。其結(jié)果，可以以低成本容易地生產(chǎn)高性能的電極結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種制造電磁流量計的方法，包括步驟把電極部件插入和填入到彼此相對的一對插孔中，從外向內(nèi)穿過一個由燒結(jié)陶瓷材料制成的測量管的環(huán)形壁，加熱并固化所述電磁部件，以形成電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的每個電極部件都是由金屬糊劑構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的每個電極部件具有一個圓錐形內(nèi)端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的每個電極部件具有一個圓盤形內(nèi)端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的每個電極部件包括一個棒狀部件，和在相應(yīng)的一個所述插孔的內(nèi)表面與所述棒狀部件之間形成的金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的金屬層是在所述棒狀部件的周圍表面涂上金屬糊劑以后，通過把棒狀部件插入到所述的插孔中形成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中把連接到所述金屬層的金屬帽安裝在所述棒狀部件的外端。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述棒狀部件的外端有一個大的直徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在所述每一插孔的外開口端形成一個座，并把所述棒狀部件的大直徑部分通過所述金屬層安裝到所述座上。
10.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述棒狀部件的內(nèi)端具有一個大直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，在所述每一插孔的內(nèi)側(cè)開口端形成一個座，并把所述棒狀件的大直徑部分通過所述金屬層安裝到所述座上。
12.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的金屬層是在所述棒狀部件的周圍表面和內(nèi)端面上涂上金屬糊劑以后，通過把棒狀部件插入到所述插孔中形成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的棒狀部件包括一個具有一個底和一個開口外端的圓柱形部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述插孔的外端部分是錐形的，并在把涂過所述金屬層的所述棒狀部件插入所述插孔以后填入一個金屬部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中在所述棒狀部件的外端形成一個用來相對于所述插孔定位的大直徑部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的插孔是錐形的，所述棒狀部件的末梢端是圓錐形的。
17.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的棒狀部件包括一種陶瓷材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的棒狀部件包括一個金屬部件。
19.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的每個電極構(gòu)件包括一個棒狀部件，和在相應(yīng)的一個所述插孔的內(nèi)表面與所述棒狀部件之間形成的一個金屬層，把所述插孔做得足夠大于所述電極部件的外徑，把所述電極部件插入所述插孔以后，將一個比所述金屬層的熔點低的釬接部件填入其中。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，在所述插孔的由表面上形成第二金屬層以后，將所述電極構(gòu)件插入其中。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中在把金屬糊劑涂到所述棒狀部件的周圍表面以后，通過把該棒狀部件插入所述插孔中來形成所述金屬層。
22.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，把所述金屬層嵌到所述插孔中以后，把連接到所述金屬層上的金屬帽安裝到所述棒狀部件的外端。
23.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，把金屬糊劑涂到所述棒狀部件的周圍表面和內(nèi)側(cè)端面以后，通過把該棒狀部件插到所述插孔中來形成所述金屬層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中，通過所述的金屬糊劑將金屬帽安裝在所述棒狀部件的內(nèi)側(cè)端面上。
25.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中所述的插孔是錐形的，所述棒狀部件的末梢端是圓錐形的。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的每個電極構(gòu)件包括一個棒狀部件。把每個所述插孔做得足夠大于所述電極部件的尺寸，以及在把所述棒狀部件插入到所述插孔中以后，將一個低熔點的釬接部件填入其中。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中在所述插孔的外開口端形成一個座，并通過所述金屬層將所述棒狀部件的大直徑部分安裝到所述座上。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中在所述插孔的內(nèi)開口端部分形成一個座，并通過所述金屬層將所述棒狀部件的大直徑部分安裝到所述座上。
29.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中所述的插孔是錐形的，所述棒狀部件的末梢端是圓錐形的。
30.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的每個電極部件包括一個金屬部件，和一個比所述金屬部件的熔點低的釬接部件，在所述每個插孔的內(nèi)表面上形成一層所述金屬部件以后，將比所述金屬層的熔點低的所述釬接部件填入其中。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述的金屬層是由一種金屬糊劑構(gòu)成的。
32.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中在所述插孔的內(nèi)端邊緣上所述的金屬層具有一個凸邊。
33.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述的插孔在內(nèi)端部分是錐形的。
34.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中在所述插孔的內(nèi)開口端形成一個座。
35.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中在所述插孔的外端部分制成一個座。
36.根據(jù)權(quán)利要求30的方法，其中所述的插孔從外向內(nèi)成錐形的。
37.一種制造電磁流量計的方法，包括步驟把電極部件插入和填入到彼此相對的一對插孔中，從外向內(nèi)穿過一個由燒結(jié)陶瓷材料制成的測量管的環(huán)形壁;加熱并固化所述電極部件以形成電極;其中所述每個電極包括至少一個金屬化層。
38.一種電磁流量計包括;一個由燒結(jié)陶瓷材料構(gòu)成的測量管，具有一對彼此相對的插孔，從外向內(nèi)穿過測量管的環(huán)形壁;安裝在所述插孔中的電極;其中，每個所述的電極包括至少一個金屬化層，并且緊緊地封焊在一個對應(yīng)的所述插孔中。
全文摘要
一種制造電磁流量計的方法，包括步驟把電極部件插入到彼此相對的一對插孔中，該對插孔從外向內(nèi)穿過由燒結(jié)陶瓷材料構(gòu)成的測量管的環(huán)形壁，加熱并固化所述電極構(gòu)件以形成電極。
文檔編號G01F1/58GK1034995SQ8810887
公開日1989年8月23日 申請日期1988年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月25日
發(fā)明者后藤勊, 井波利英, 根本政幸 申請人:山武·霍尼韋爾公司