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Leitfähigkeitsmesseinrichtung für in Rohrleitungen strömende Flüssigkeiten
Einrichtungen für die Leitfähigkeitsmessung von Flüssigkeiten mit einer Induktionsspule und einer
Messspule, die so angeordnet sind, dass die von der Flüssigkeit gebildete stromleitende Bahn durch beide
Spulen hindurchführt, sind bekannt. Die Induktionsspule induziert dabei in der Flüssigkeit einen elektri- schen Wechselstrom, der durch die Messspule fliesst und dort eine wechselspannung induziert. Die wech- selspannung in der Messspule ist ein Mass für die Leitfähigkeit der Flüssigkeit.
Bei einer bekannten Messeinrichtung ist der Flüssigkeitsstrom an der Messstelle in zwei parallele Strömungswege von gleicher Länge und gleichem Querschnitt aufgeteilt, die sich hinter der Messstelle wieder vereinigen. Der eine Stromungsweg wird von der Induktionsspule und der andere von der Messspule umfasst.
Wenn hiebei über die Anschlussrohrleitungen ein geschlossener Strömungsweg für die Flüssigkeit gebildet wird, ist nicht sichergestellt, dass der elektrische Strom der Induktionsspule nur auf einem vorgegebenen
Flüssigkeitsweg verlaufen kann und Parallelwege über die anschliessenden Rohrleitungen ausgeschlossen sind. In diesem Fall treten Messfehler auf, wenn sich die Leitfähigkeit im angeschlossenen Rohrnetz ändert.
Derartige Messfehler werden gemäss der Erfindung dadurch vermieden, dass die Induktionsspule in elektrisch und magnetisch gleiche Teilspulen aufgeteilt und jedem Flüssigkeitsweg eine Teilspule zugeordnet ist, wobei die einzelnen Flüssigkeitswege mindestens annähernd gleichen Querschnitt und gleiche Länge bzw. gleiches Verhältnis von Länge zu Querschnitt aufweisen und in einer geraden Anzahl vorhanden sind. Zweckmässig ist auch die Messspule in unter sich gleiche Teilwicklungen aufgeteilt und jedem der Flüssigkeitswege eine Teilwicklung zugeordnet.
Die neue Einrichtung eignet sich besonders gut zur Leitfähigkeitsmessung an strömenden Flüssigkeiten. Wenn nämlich bei den bekannten Einrichtungen die durch ein Rohr strömende Flüssigkeit auf je einem von zwei parallelen Wegen durch nur eine Induktionsspule und durch eine Messspule hindurchgeführt wird, so kann sich innerhalb der Flüssigkeit ausser dem geschlossenen Stromweg über die Parallelzweige ein Stromweg ausbilden, der sich über die Flüssigkeit in den angeschlossenen Rohrleitungen schliesst. Die elektrischen Eigenschaften des äusseren Kreises ändern sich während des Betriebes, z. B. durch Abschaltenoder Zuschalten von Teilen des Rohrnetzes. Ausserdem können im äusseren Kreis, z.
B. infolge magnetischer Einstreuungen auftretende Störströme die Messspule unmittelbar beeinflussen. Beide Einflüsse verursachen Messfehler. Der äussere Schliessungskreis bleibt jedoch ohne Einfluss, wenn im Sinne der Erfindung die Induktionsspule in Teilwicklungen auf jeweils zwei Parallelzweige verteilt wird, da jetzt bei gleichartiger Ausbildung der Teilwicklungen in beiden Parallelzweigen der gleiche Strom erzwungen wird. Wird auch diemessspule auf jeweils zwei Parallelzweige aufgeteilt, so heben sich auch die Wirkungen der Störströme aus dem äusseren Kreis auf. Ein Ausführungsbeispiel einer gemäss der Erfindung aufgebauten Einrichtung soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden.
Ein Flüssigkeitsstrom tritt an der Stelle 12 in die Messstrecke ein, wird in zwei Parallelzweige 1 und 2 von gleichem Querschnitt und gleicher Länge unterteilt und verlässt die Messstrecke durch die Austritts- öffnung 13. Damit beide Parallelzweige den gleichen Leitwert haben, muss in ihnen das Verhältnis von Länge zu Querschnitt der Flüssigkeitssäule den gleichen Wert haben. Der äussere Strömungskreis ist schematisch mit der Linie 7 angedeutet. Die Wände der die Flüssigkeit innerhalb der Messstrecke fuhren-
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den Leitungen bestehen zweckmässig aus einem chemisch beständigen Isolierstoff ; beispielsweise aus dem unter dem Warennamen Teflon bekannten Stoff.
Würde z. B. nur eine Induktionsspule im Zweig 2 und eine Messspule im Zweig 1 angeordnet werden, so könnte sich zusätzlich zu dem Strom im Kreis 1... 2 ein Strom im äusseren Schliessungskreis der Flüssigkeit über den Weg 7 ausbilden. Um dies zu verhindern, ist die Induktionsspule in gleichartig aufgebaute, d. h. in bezug auf die elektrischen und magnetischen Eigenschaften vollständig gleiche Teil-
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kern mit magnetisch besonders guten Eigenschaften verwendet. Die Teilwicklungen der Induktionsspule erzwingeninjedemderbeiden Teilzweige den gleichen Strom, jeweils in entgegengesetzter Richtung, und der Aussenkreis über die Strecke 7 bleibt stromlos, d. h. er kann das Messergebnis nicht beeinflussen.
Damit der mittlere Eisenweg für die Messspule möglichst klein wird, ist diese jeweils innerhalb der Teilwicklungen der Induktionsspule angeordnet. Die Messspule wirkt als Stromwandler, dessen Primärleiter vom Flüssigkeirskreis gebildet wird. Da in der Flüssigkeit nur sehr kleine Ströme fliessen, muss der Stromwandler besonders hochwertig ausgebildet sein. Als Kernmaterial für die Kerne 5 und 6 der Teilwicklungen 10 und 11 ist daher ein Bandringkern mit sehr hochwertigen magnetischen Eigenschaften zu wählen. Die Teilwicklungen von Induktionsspule und Stromwandler werden in geeigneter Weise elektrisch zusammengeschaltet.
Statt in zwei parallele Wege kann die Flüssigkeit auch in Parallelzweige aufgeteilt werden, die ein Vielfaches der Zahl zwei umfassen und mit einer entsprechenden Anzahl von Induktionsspulen und Messspulen versehen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Leitfähigkeitsmesseinrichtung für in Rohrleitungen strömende Flüssigkeiten mit einer Induktionsspule und einer Messspule, durch die eine von der Flüssigkeit gebildete, in sich geschlossene stromleitende Bahn hindurchführt, welche an der Messstelle aus mindestens zwei parallelen Flüssigkeitswegen besteht, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsspule in elektrisch und magnetisch gleiche Teilspulen (8, 9) aufgeteilt und jedem Flüssigkeitsweg (1, 2) eine'Teilspule (8. 9) zugeordnet ist, wobei die einzelnen Flüssigkeitswege (l, 2) mindestens annähernd gleichen. Querschnitt und gleiche Länge bzw. gleiches Verhältnis von Länge zu Querschnitt aufweisen und in einer geraden Anzahl vorhanden sind.