专利名称：测量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种测量装置，该测量装置用于测量诸如液体、气体 或粉末等的测量对象的多种特征、状态参数和类似对象。更具体地说， 本发明涉及这样的一种测量装置，该测量装置设有一个具有优良密封 性能的电极安装结构。
背景技术：
已知的一种用来测量液体流量的电磁流量仪是一种用于测量物理 量的常规测量装置。所述的电磁流量仪通过施加电流到线圏中而在测 量管中产生磁场，然后经过采集，利用电极，根据所述测量管内液流 的电导率按比例产生电动势，然后通过检测该电动势的大小测量流速。 通常地，由氟树脂、聚氨酯树脂或类似物形成的树脂衬料，被用于所 述电磁流量仪测量管的内表面，以防止其被腐蚀。
用于所述电磁流量仪中的电极与测量对象直接接触。通常，已知 的电极结构有两种类型。这些结构分别被称为外部插入型和内部插入 型。在所述外部插入型中，电极被从容器外部插入内部，测量对象在 所述容器中流动或被封闭。通过利用弹簧或类似物将所述电极从容器 外部压靠到所述容器上，以保证所述容器的密封性能(参见日本专利 申请公开号Nos.2003-262544， 04-95719和2004-163193 )。在所述内 部插入型中，所述电极从容器的内部插到外部，通过利用弹簧把所述 电极从所述容器的外侧向外拖拉。在这种方法中，电极头紧密地附着
4于所述容器，从而确保所述容器的密封性能(参见日本专利申请公开
号Nos.ll画83569， 04-198816 (图2A )， 2007-240231， 04-95819，以 及03-55865 )。
如上文所述，通过利用弹簧或类似物从外部按压上述外部插入型 电极以确保密封性能。然而，如果由于老化或其它因素而导致所述弹 簧的偏压力减弱，则用以克服所述容器的内压力的按压所述电极的力 同样减弱了。这样，所述密封性能被破坏，且所述测量对象泄漏出所 述容器。
此外，在所述外部插入型的电极中，密封性能护圏(密封单元) 不是由与所述容器内部的测量对象直接接触的电极头构成，而是由位 于接近所述容器外部的位置的O形圏或垫片构成。因此，所述测量对 象渗入所述密封性能护圏。结果，如果所述测量对象具有腐蚀性，则 在所述测量对象渗入的部分上，所述电极因形成氧浓差电池等而被侵 蚀。如果所述测量对象具有沉淀特性，则所述测量对象在其渗入部分 沉淀下来，从而在所述容器和所述电极之间延伸缝隙，并因此破坏了 所述容器的密封性能。
另外，在所述外部插入型的电极的情况下，利用弹簧从所述容器 的外部按压所述电极，因此为了容纳弹簧需要设置壁(通常被称作夹 持器)。从而，由于有将所述夹持器通过焊接或类似工艺附着到所述容 器上的大量需求，所以这就出现了加工成本增加的问题。
另一方面，在所述内部插入型电极的情况下，通过利用位于外部 的弹簧向外拖拉所述电极，使得所述电极头紧密地附着到所述容器的 内表面上。通过按压所述电极头的所述容器的内压力，所述密封性能 进一步得到提高。因此，所述内部插入型电极在获得良好的密封性能 方面具有优势。然而，根据在日本专利申请公开号No.平11-83569中 公开的技术方案，如果所述测量对象具有腐蚀性，则具有设置在分别 形成于所述容器和所述电极上的锥形部分之间的塾片发生软化的问 题。
同时，根据日本专利申请待审公开No.04-198816公开的技术方案，
5凭借通过设在所述电极上的锥形部分和设在所述容器上的锥形部分之 间的接触而建立的区域密封，形成密封性能护圈。因此，如果设置在 所述容器的内表面的树脂衬料采用相对坚硬的树脂、诸如氟树脂，则 不可能获得并保持维持所述密封特性所需的接触压力。
同时，根据日本专利申请待审公开No.2007-240231公开的技术方 案，如图1A和IB以及图2A和2B所示，在与所述测量对象接触的 表面的相对侧，在电极36的电极头30的外周部周围设置有具有半圆 形横截面的突出部31。在这个结构中，密封性能护圏不是位于一个较 宽的区域，而是集中在一个狭窄的区域中。此外，通过利用弹簧32 向上拖拉所述密封性能护圏，即使当设置在容器33的内表面上的衬料 34采用相对坚硬的树脂、如氟树脂制成时，也可以获得维持密封性能 所需的接触压力。此处，图1A显示了包括如图1B所示的容器33的 轴向的横截面图。图2A显示了包括如图2B所示的容器33的径向的 横截面图。
在该技术方案中，在电极轴35和所述突出部31之间存在有一个 平面。从而，在如图1A所示的轴向的横截面Sl中(参见图1B)，所 述平面紧密地贴附于所述容器上。然而，在如图2A所示的径向的横 截面S2中(参见图2B)，所述容器33呈现圆形。因此，该技术方案 存在一个问题，即，由于在所述平面和所迷圓筒形容器33内表面之间 形成了缝隙，因而所述密封性能会丧失。
另外，根据在日本专利申请待审公开No.04-95819中公开的技术 方案，电极头埋入容器中，并且密封性能护圏是一个比所述电极头处 于更深位置的密封件。与所述外部插入型的电极相类似，这个结构具 有以下问题，即，由氧浓差电池引起的电极腐蚀，由沉积物造成的所 述密封性能的破坏，以及由腐蚀而产生的所述密封件的软化。
此外，根据日本已审实用新型申请公开号No.03-55865公开的技 术方案，电极头形成为具有一个平面。因此，如果设置在所述容器的 内表面的树脂衬料采用相对坚硬的树脂、如氟树脂制成，则难以获得 维持密封性能所需的接触压力。此外，由于所述容器在其径向的横截面内形成为圆形，所以在所述电极头的平面和所述圆筒形容器的内表 面之间形成缝隙，该缝隙将损坏所述密封性能。
发明内容
本发明用于解决上述问题。本发明的目的是提供一种低成本的测 量装置，该测量装置设置有一个具有优良的密封性能的电极安装结构。
本发明一个方面提供一种测量装置，包括容器，测量对象在该 容器中流动或被封闭，所迷容器包括一个孔；衬料，被用于所述容器 的内表面；电极，设置在所述孔中；弹簧，构成为在从所述容器的内 部到外部的方向上对所述电极进行偏压，其中，所述电极包括电极
头，该电极头设置有第一表面和第二表面，该第一表面暴露于所述容 器内部并与所述测量对象接触，该第二表面位于所述第一表面的相对
侧；固定部，成形于所述电极头的外周部分，以便从所述第二表面突 出并埋入所述衬料中；电极轴，与所述电极头一体形成，以便向所述 第一表面的相对侧延伸；以及电极锥形部分，其直径从所述固定部到 所述电极轴逐渐地缩小而呈锥形，以便安装在所述孔中；其中，所述 电极从所述容器的内部插入，以便将所述电极轴的一部分暴露到所述 容器的外部。
所述第一表面可以形成为半球形和平面形中的任意一种。 所述固定部可以在其包括所述电极的轴线的横截面内形成为半圆
形和三角形中的任意一种。
所述V形槽沿所述电极锥形部分的周向、形成在所述电极锥形部
分的表面上。
所述测量装置还可以包括密封件，其中，所述孔还包括锥形部 分，其直径从所述容器的外表面到内表面逐渐地缩小而呈锥形，并且 所述密封件可安装至所述孔的锥形部分，并且由所述弹簧从所述容器 的外部向内部偏压。
根据本发明，可以提供一种低成本的测量装置，该测量装置设置 有具有优良密封性能的电极安装结构。
图1A是常规电磁流量仪的电极及其周围部件的横截面图。图IB 是图1A所示的横截面的位置的示意图。
图2A是另一常规电磁流量仪的电极及其周围部件的横截面图。 图2B是图2A所示的横截面的位置的示意图。
图3是表示用作本发明的第 一 实施例的测量装置的电磁流量仪的 原理的示意图。
图4是所述电磁流量仪的外部透视图。
图5是本发明第一实施例的电极及其周围部件的结构的横截面图。
图6是本发明第一实施例的电极的外部透视图。
图7是本发明第二实施例的电极及其周围部件的结构的横截面图。
图8是本发明第三实施例的电极及其周围部件的结构的横截面图。
图9是本发明第四实施例的电极及其周围部件的结构的横截面 图10是本发明第五实施例的电极及其周围部件的结构的横截面图。
具体实施例方式
下文中，将参照附图详细地描述本发明的实施例。在以下说明中， 电磁流量仪将作为测量装置的一个例子而使用，该测量装置包括本发 明的电极安装结构。
(第一实施例)
如图3所示，在本发明的第一实施例的电磁流量仪中，作为流动 测量对象的流体流动穿过测量管1，该测量管1设置有一对相对的线 圏21a和21b。所述测量管1由金属或者例如陶瓷材料的绝缘体等制成。此外， 一对相对的电极3A和3B与所述一对线圏21a和21b正交 设置。
励磁电流被从激励单元22供给到所述一对线圏21a和21b中。所 述激励单元22对应于发自计时电路23的方波定时信号而产生励磁电 流，并且如上文所述地传递所述电流到所述一对线圏21a和21b。所 述计时电路23例如由微型电子计算机形成，其被构成为产生方波定时 信号以定义测量时刻，并且所述计时电路23发送所述信号至所述激励 单元22以及流量操作单元25。
由所述一对电极3A和3B检出的信号被发送到信号处理器24。 所述信号处理器24利用从所述一对电极3A和3B发出的所述信号执 行处理，诸如放大和噪声过滤，然后检测信号之间的电位差，将所述 电位差转换为数字信号，并且将所述数字信号发送到所述流量操作单 元25。根据发自所述计时电路23的所述定时信号，所述流量操作单 元25根据发自所述信号处理器24的信号计算出流量，并且发送指示 所述流量的信号到显示单元26。所述显示单元26例如由LCD (液晶 显示器)构成，并被设置成根据发自所述流量操作单元25的所述流量 指示信号来显示所述流量。
接下来将要描述具有上述结构的电磁流量计的操作。首先，所述 计时电路23在预定测量时刻产生一定时信号，并发送所述定时信号到 所述激励单元22和所述流量操作单元25。所述激励单元22对应于发 自所述计时电路23的定时信号产生励磁电流，并且发送所述励磁电流 到所述一对线圏21a和21b。从而，在所述测量管l的内部，在所述 线圏21a和线圏21b之间产生磁场。所述测量对象流体在这个磁场中 流动，并切割磁通量，这样在所述测量对象流体中产生电动势。用以 指示在所述测量对象流体中产生的电动势的信号通过所述一对电极 3A和3B被发送到所述信号处理器24。
通过计算发自所述一对电极3A和3B的信号之间的电位差，所述 信号处理器24检测所述电动势的大小，并将所述电位差转换为数字信 号，然后将所述数字信号发送到所述流量操作单元25。响应发自所述计时电路23的所述定时信号，所述流量操作单元25根据发自所述信 号处理器24的信号计算流量，并且发送指示所述流量的信号到所述显 示单元26。所述显示单元26根据发自所述流量操作单元25的流量指 示信号显示所述流量。
如图4所示，在所述测量管1的两端上i殳置有凸缘la和lb，以 便与所述管(未示出)相连结。此外，在所述测量管1的大约中心处 设有容纳所述电极3A的电极单元20。这里，所述电磁流量仪还包括 容纳所述电极3B的电极单元。然而，图4仅示出了一个电极单元20。
如图5所示，所述电极单元20包括所述电极3、弹簧7、垫片8， 以及螺母9。图6是所述电极3的一个外部透视图。
作为容器的所述测量管l设置有孔6a，所述测量对象在所述容器 中流动或被密封。所述孔6a包括容器锥形部分6，其直径从所述测量 管1的内表面向其外表面逐渐地缩小而呈锥形。衬料2附着于所述测 量管1的内表面和孔6a，以防止所述测量管l被所述测量对象腐蚀。 所述电极3从所述测量管1的内部插入到这个孔6a中。
所述电极3包括电极头3a,以及延长到这个电极头3a的电极轴 3b。所述电极头3a暴露在所述测量管1内部，并且设置有与所述测量 对象直接接触的表面。成形于所述电极轴3b的一部分上的螺紋3c位 于所述测量管1的外部，所述螺母9拧紧到这些螺紋3c上。所述电极 头3a的与所述测量对象接触的表面，即，暴露在所述测量管1内部的 表面(第一表面顶面)形成为半球形、突出到所述测量管1的内部。
所述电极头3a的外缘形成有固定部4，其是与所述测量对象接触 的表面的相对面(第二表面)。所述固定部4是突出部。该突出部形成 为半圓形，其小于其横截面内的所述电极轴3b的半径，上述横截面包 括所述电极3的轴线。
此外，在所述电极头3a的固定部4和所述电极轴3b之间的一部 分上设置有电极锥形部分5。所述电极锥形部分5，其直径从所述固定 部4到所述电极轴3b逐渐地缩小而呈锥形，以便安装到所述孔6a上 的容器锥形部分6中。当把所述弹簧7夹入所述垫片8之间，所述螺母9拧紧到所述测 量管1外部的电极轴3b的部分上，所述电极轴3b被从所述测量管1 的内部插入。从而，所述电极3在从所述测量管1的内部到外部的方 向上始终是被偏压的。
在如上所述的第一实施例中，所述电极头3a的暴露于所述测量管 1的内部的部分形成为半球形。因此，当所述测量对象在所述测量管1 内部流动时，这个形状增加了所述测量对象在所述电极头3a顶面的流 速。
所述固定部4形成在所述电极头3a上，该固定部4包括具有相对 小的直径的半圆形突出部。因此，所述固定部4可以通过相对较小的 力而容易地埋入所述衬料2中，从而把所述电极3从所述测量管1的 内部向外部拖拉。因此，所述固定部4用线密封代替了面密封，从而 增加了接触压力。
此外，当所述测量管1内部压力增加并因此按压所述电极头3a 时，通过压力的增加所述电极头3a上的电极锥形部分5紧贴于所述测 量管1上的容器锥形部分6。这样，所述电极锥形部分5和所述容器 锥形部分6之间的接触压力增大。
如上所述，根据本发明的第一实施例，所述电极头3a通过将其顶 面形成为半球形而增加了所述测量对象的流速。因此，可以减少所述 测量对象在所述电极头3a上的粘着或沉淀，并且可减少所述测量对象 在所述电极头3a上的沉积。
此外，即使当所述衬料2用相对坚硬的树脂、诸如氟树脂制成时， 在所述电极头3a上形成的所述固定部4通过小的力也能容易地被埋入 所述衬料2中。因此，能够获得为维持所述测量管1的密封性能所需 的接触压力。
进一步，当所述测量管1的内部压力增加时，施加到所述电极头 3a上的压力也增加。所述压力相应地增加了推压所述电极头3a的电 极锥形部分5到所述容器锥形部分6的力。因此，所述电极锥形部分 5和所述容器锥形部分6之间的接触压力变得更强，从而提高了密封性能。因此，自密封功能得以实现。
此外，所述弹簧7始终从所述测量管1的内部向外部拖拉所述电 极3。因此，即使所述衬料2的厚度由于老化而改变，或即使由于推 压所述电极头3a的力变化而导致所述电极3的位置移动，仍然能够通 过使所述电极3跟随所述位置变化而确保并保持所述密封性能，所述 推压所述电极头3a的力的变化是由于所述测量管l的内压力的变化而
产生的。
(第二实施例)
如图7所示，在本发明的第二实施例的测量装置中，所述电极3 的电极头3a的结构与第一实施例相比有变化。在下文描述中，与第一 实施例相同的要素用与第 一 实施例相同的附图标记来表示，且省略对 其的说明。
在第二实施例中，所述电极头3a形成为具有平面，该平面暴露于 所述测量管的内部，并且与所述测量对象(第一表面顶面)直接接 触。
第二实施例所实现的作用和效果与第 一 实施例相似，尽管防止所 述测量对象的粘附、沉淀和沉积的效果可能降低。可以注意到如果 所述测量对象不具有胶粘性质、沉淀特性或沉积特性，第二实施例可 实现与第一实施例正好相同的作用和效果。
(第三实施例)
如图8所示，在本发明的第三实施例的测量装置中，第一实施例 中的形成于所述电极3的电极头3a上的固定部4净皮固定部4a替fC。 在下文描述中，与第一实施例相同的要素通过用与第一实施例相同的 附图标记来表示，且省略对其的说明。
所述固定部4a在其包含所述电极3的轴线的横截面内成形为三角 形突出部。
除了那些与第 一 实施例相似的作用和效果之外，就固定效果而言， 所述第三实施例在维持密封状态方面实现了比第一实施例更好的效 果。
12在第三实施例中，第一实施例中的形成于电极头3a上的固定部4 被固定部4a替代。然而，也可以将第二实施例中的形成于电极头3a 上的固定部4替换成固定部4a。
(第四实施例)
如图9所示，在发明的第四实施例的测量装置中，第一实施例中 的所述电极3上的电极锥形部分5沿其周向设置有V形槽10。在下文 描述中，与第一实施例相同的要素用与第一实施例相同的附图标记来 表示，且省略对其的说明。
在第四实施例中，所述衬料2被埋入所述V形槽10中。因此， 除了那些与第一实施例相似的作用和效果以外，第四实施例通过在所 述电极锥形部分5和所述容器锥形部分6之间形成的封闭表面，进一 步实现了更高的密封特性。
在第四实施例中，在第一实施例的所述电极头3a的电极锥形部分 5上设有V形槽10。然而，所述V形槽IO也可以设置在根据第二或 第三实施例的所述电极3的电极锥形部分5上。
(第五实施例)
如图10所示，本发明的第五实施例的测量装置是所述第四实施例 的改进。在下文描述中，与第一实施例相同的要素用与第一实施例相 同的附图标记来表示，且省略对其的说明。
在第五实施例的测量装置中，所述测量管1的孔6a包括第二锥形 部分12，该第二锥形部分12的直径从所述测量管1的外表面向其内 表面逐渐地缩小而呈锥形。所述衬料2附着于如下范围内，即，从所 述测量管1的内表面到所述容器锥形部分6与所述第二锥形部分12 之间的位置。此外，所述垫片8中的一个被插入到所述第二锥形部分 12和所述弹簧7之间，并且密封件(如O形圏)11被装配于此。所 述密封件11用于防止流入的气体透过所述衬料，并且保持所述密封性 能。即使在所述电极3和所述衬料2之间形成缝隙，所述密封件依然 能保持所述容器的密封性能。具体而言，例如，当所述测量对象如虚 线A所示那样发生泄漏，或者当液体或气体如虚线B所示那样透过所
13述衬料2时，可以防止这些材料进一步泄露。
除了那些与第四实施例相似的作用和效果之外，第五实施例还可 以避免透过所述衬料2的液体或气体进一步地泄露，或避免所述测量 对象泄漏到所述测量管l外部，以及避免所述测量对象意外地通过设 置在所述电极头3a上的密封性能保持机构。
在第五实施例中，所述第二锥形部分12被加到所述第四实施例 中，以便安装所述密封件11。然而，所述第二锥形部分12也可以被 加到第一至第三实施例中的任何一个中，以便安装所述密封件11。
需要指出的是，本发明并不仅仅局限于第一至第五实施例的电磁 流量仪。尽管所述容器锥形部分6形成于第一至第五实施例中的所述 容器1上，但也可以仅形成所述电极锥形部分5而不在所述容器1上 形成容器锥形部分6。在第一至第五实施例中描述的类似的效果同样 可以在这种情况下获得。
工业实用性
本发明适用于水表、煤气表等。
权利要求
1、一种测量装置，包括容器，测量对象在该容器中流动或被封闭，所述容器包括一个孔；衬料，被用于所述容器的内表面；电极，设置在所述孔中；弹簧，构成为在从所述容器的内部到外部的方向上对所述电极进行偏压，其中，所述电极包括电极头，该电极头设置有第一表面和第二表面，该第一表面暴露于所述容器内部并与所述测量对象接触，该第二表面位于所述第一表面的相对侧；固定部，成形于所述电极头的外周部分，以便从所述第二表面突出并埋入所述衬料中；电极轴，与所述电极头一体形成，以便向所述第一表面的相对侧延伸；以及电极锥形部分，其直径从所述固定部到所述电极轴逐渐地缩小而呈锥形，以便安装在所述孔中；其中，所述电极从所述容器的内部插入，以便将所述电极轴的一部分暴露到所述容器的外部。
2、 如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述第一表面形成为半球形和平面形中的任意一种。
3、 如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述固定部在其包括所述电极的轴线的横截面内形成为半圓形和三角形中的任意一种。
4、 如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，V形槽沿所述电极锥形部分的周向、形成在所述电极锥形部分的表面上。
5、 如权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括密封件，其中，所述孔还包括锥形部分，其直径从所述容器的外表面到内表面逐渐地缩小而呈锥形，并且所述密封件被安装至所述孔的锥形部分，并且由所述弹簧从所述容器的外部向内部偏压。
全文摘要
一种测量装置，包括具有一个孔(6a)的容器(1)；被用于所述容器(1)的内表面的衬料(2)；设置在所述孔中的电极(3)；以及在从所述容器(1)的内部到外部的方向上偏压所述电极(3)的弹簧(7)。所述电极(3)包括电极头(3a)；形成于所述电极头(3a)的外周部的固定部(4)；与所述电极头(3a)一体形成的电极轴(3b)；以及电极锥形部分(5)，其直径从所述固定部(4)到所述电极轴逐渐地缩小而呈锥形，以便安装在所述孔中。所述电极(3)从所述容器(1)的内部插入，以便将所述电极轴(3b)的一部分暴露到所述容器(1)的外部。
文档编号G01F15/00GK101498594SQ20091000374
公开日2009年8月5日 申请日期2009年2月1日 优先权日2008年1月30日
发明者饭岛拓也 申请人:株式会社东芝