CH668476A5 - Elektromagnetischer durchflussmesser. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Durchflussmesser, dessen Magnetsystem aus zwei von aussen an ein Messrohr ansetzbaren Magnetpolen, die je einen Polschuh und einen eine Wicklung tragenden Kernabschnitt aufweisen, und einem äusseren Joch besteht sowie mindestens eine Trennfuge aufweist.

Bei einem bekannten Durchflussmesser dieser Art (EU-OS 80 535) liegen die Polschuhe zweier Magnetpole diametral gegenüber an einem keramischen Messrohr an. Ein Stahlgehäuse dient als Joch für den magnetischen Rückfluss. Zwischen dem radial äusseren Ende des Kernabschnitts jedes Magnetpols und dem zugehörigen Joch befindet sich eine Trennfuge. Durch die Trennung längs der Trennfuge ist es möglich, das Magnetsystem funktionsgerecht zu montieren, obwohl das Messrohr stirnseitig Anschlussflansche mit grösserem Durchmesser besitzt.

Bei dieser Konstruktion ragt das Magnetsystem radial erheblich über die Flansche des Messrohres hinaus. Dies ergibt verhältnismässig grosse Aussenabmessungen. Ausserdem behindert das Magnetsystem in vielen Fällen die Durchführung von Spannbolzen, die dazu dienen, den Durchflussmesser zwischen den Flanschen zweier

Anschlussrohre festzuspannen. Die Lage und Anzahl solcher Spannbolzen ist durch die jeweils verwendete Norm vorgeschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Magnetsystem bei einem elektromagnetischen Durchflussmesser der eingangs beschriebenen Art derart zu verkleinern, dass sich unter sonst gleichen Verhältnissen kleinere Gesamtabmessungen ergeben und insbesondere eine Unterbringung innerhalb des durch die Spannbolzen vorgegebenen Raumes möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Kernabschnitt am radial äusseren Ende trennfugenfrei mit dem anschliessenden Magnetsystemteil verbunden und die Trennfuge ausserhalb des magnetischen Pfades für den Streufluss angeordnet ist.

Bei einem elektromagnetischen Durchflussmesser teilt sich der magnetische Gesamtf luss in einen Nutzf luss, der von Polschuh zu Polschuh fliesst und das Messrohr durchsetzt, und einen Streufluss auf, der vom Polschuh unmittelbar zu dem an dem Kernabschnitt anschliessenden Magnetsystemteil fliesst. Weil der Streufluss einen wesentlich kürzeren Weg durch nicht magnetisches Material zurücklegen muss, ist er im allgemeinen wesentlich grösser als der Nutzfluss, beispielsweise dreimal so gross. Bisher musste der Gesamt-fluss über dieTrennfuge geleitet werden. Dies ergab eine sehr hohe Induktion in der Trennfuge. Sorgt man dagegen erfindungsgemäss dafür, dass nur der Nutzfluss, nicht aber der Streufluss, über die Trennfuge geht, ist die Induktion geringer. Dies hat zur Folge, dass eine erheblich geringere magnetische Spannung ausreicht, um einen ausreichenden Nutzfluss zu erzeugen. Die Ampèrewindungszahl ist kleiner. Die Abmessungen der Wicklung können kleiner gehalten werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sollte sich die Trennfuge über eine grössere Fläche als der Querschnitt des Kernabschnitts erstrecken. Anzustreben ist eine erheblich grössere Fläche, beispielsweise eine um das Vier- bis Zwanzigfache grössere Fläche. Auf diese Weise sinkt die Induktion in der Trennfuge nochmals ganz erheblich. Ferner kann die magnetische Spannung und damit die Ampèrewindungszahl nochmals reduziert werden.

Wendet man beide Massnahmen gleichzeitig an, lässt sich die Ampèrewindungszahl um 20 bis 30% verkleinern. Dies entspricht einer Volumenverkleinerung der Wicklung bis auf etwa die Hälfte. Dies hat seinen Grund darin, dass einerseits die äusseren, längeren Windungen entfallen können und dass andererseits bei Beibehaltung des Drahtwiderstandes wegen der geringeren Drahtlänge der Drahtquerschnitt kleiner gemacht werden kann.

Derjenige Teil der magnetischen Spannung, der erforderlich ist, um den Nutzfluss über die Trennfuge zu bringen, kann ohne Schwierigkeiten auf 1% oder weniger, vorzugsweise sogar auf weniger als 0,3% der gesamten magnetischen Spannung reduziert werden. Hierbei kann die Trennfuge eine Weite von sogar etwa 0,2 mm aufweisen. Dieser Wert lässt sich auch in der Massenfabrikation ohne Schwierigkeiten einhalten. Wenn die Trennfuge aufgrund unvermeidlicher Toleranzen unterschiedliche Abmessungen hat, sind die hiervon abhängigen Fehler so gering, dass sie für das Messergebnis keine Rolle spielen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, dass der Kernabschnitt trennfugenfrei mit einer Zwischenplatte verbunden ist, welche die Wicklung zwecks Aufnahme des Streuflusses überragt sowie zwischen sich und dem Joch die Trennfuge bildet. In diesem Fall geht der Streufluss vom Rand des Polschuhes direkt zur Zwischenplatte und braucht daher keine Trennfuge zu durchsetzen.

Bei einer Alternative ist der Kernabschnitt trennfugenfrei

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mit dem Joch verbunden und das Joch zur Bildung der Trennfuge geteilt. Hier geht der Streufluss vom Rand des Polschuhs direkt in das Joch. Er braucht ebenfalls keine Trennfuge zu durchsetzen.

Um Trennfugen zwischen dem Kernabschnitt und dem s anschliessenden Magnetsystemteil zu vermeiden, gibt es verschiedene Möglichkeiten. So können beide Teile einstückig ausgebildet sein. Man kann auch zur Messrohrachse senkrecht verlaufende Lamellen verwenden, die jeweils den Kernabschnitt und den anschliessenden Magnetsystemteil 10 überdecken. Kernabschnitte und anschliessender Magnetsystemteil können auch in magnetisch leitender Weise miteinander verbunden sein. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass man sie mittels eines magnetisch leitenden Metallots verbindet. Eisenteile können auch miteinander verschweisst 15 werden, sei es durch Elektronenstrahlschweissung oder durch Pressschweissung.

Mit besonderem Vorteil ist die Wicklung eine Scheibenwicklung. Da die Windungszahl unter Einhaltung eines relativ niedrigen Wirkwiderstands erheblich gesenkt werden 20 kann, ist es möglich, die Wicklung sehr flach auszubilden und dadurch den Durchmesser des Gerätes ausserordentlich klein zu halten. Ausserdem kann der Durchmesser des Kernabschnitts verringert werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung 25 dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäss ausgestalteten elektromagnetischen Durchflussmesser, 30 Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie A-A in Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt entsprechend Fig. 2 durch das Magnetsystem einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform und 3s

Fig. 5 eine abgewandelte Form eines Magnetpols in Seitenansicht.

Gemäss den Fig. 1 und 2 ist ein Messrohr 1 vorgesehen, das einen axialen Durchflusskanal 2 und an den Enden je einen 40 Flansch 3 bzw. 4 aufweist. Dieses Messrohr besteht aus einem elektrisch isolierenden Kunststoff oder vorzugsweise Keramik.

Auf einander gegenüberliegenden Seiten befindet sich je ein Magnetpol 6 und 7. Diese Magnetpole besitzen je einen 45 Polschuh 8 bzw. 9, der am Aussenumfang des Messrohres 1 anliegt, und einen Kernabschnitt 10 bzw. 11, der von einer Scheibenwicklung 12 bzw. 13 umgeben ist. Einstückig hiermit ist eine Zwischenplatte 14 bzw. 15 verbunden, die sowohl in Axialrichtung als auch in Umfangsrichtung über so die Wicklung 12 bzw. 13 und den Polschuh 8 bzw. 9 hinausragt. Ein zylindrisches Joch 16, das ebenso wie die Teile 8,9, 10,11,14,15 aus magnetisch leitendem Material besteht, umschliesst die Flansche 3 und 4 sowie die Magnetpole 6 und 7. 55

Infolgedessen ergibt sich eine erste Trennfuge 17 zwischen Joch 16 und Zwischenplatte 14 und eine zweite Trennfuge 18 zwischen Joch 16 und Zwischenplatte 15.

Zwei Messelektroden 19 und 20 befinden sich an der Innenwand des Messrohres 1 an einander gegenüberliegendeneo Seiten. Ihre Achse steht senkrecht zur Symmetrieebene der

Magnetpole 6 und 7. Im Betrieb wird mittels eines Stromes, der durch die Wicklungen 12 und 13 geleitet wird, ein den Kanal 2 radial durchsetzendes magnetisches Feld erzeugt. Zwischen den Messelektroden 19 und 20 kann dann ein von der Strömungsgeschwindigkeit abhängiges Spannungssignal abgegriffen werden.

Der Durchflussmesser wird unter der Zwischenlage von Dichtungen 21 und 22 zwischen zwei Anschlussleitungen 23 und 24 eingespannt. Spannbolzen 25, die auf einem Kreis um die Messrohrachse herum angeordnet sind, durchsetzen Flansche der Anschlussleitungen. Das hülsenförmige Joch 16 hat einen Aussendurchmesser, der vollständig radial innerhalb der Spannbolzen liegt.

Fig. 3 unterschneidet sich von der Ausführungsform der Fig. 1 und 2 dadurch, dass das Joch 26 durch eine Spannschelle gebildet ist, die mittels einer Spannschraube 27 zusammengespannt werden kann. Die Spannschelle ist axial kürzer als das Joch 16 und wirkt nur auf die beiden Magnetpole 6 und 7, nicht aber auf die Flansche 3 und 4. Infolgedessen können die Trennfugen 17 und 18 zwischen dem Joch und den Zwischenplatten 14und 15der Magnetpole 6 und 7 verkleinert werden.

In Fig. 3 sind die magnetischen Flüsse eingetragen. Es gibt den magnetischen Nutzfluss 0n, der den Kanal 2 durchsetzt und seinen Kreis über das Joch 26 und die beiden Trennfugen 17 und 18 schliesst. Der Streufluss 0si geht direkt vom Polschuh 8 zur Zwischenplatte 15, durchsetzt also nicht die Trennfuge 17. Der Streufluss 0s2 geht direkt von der Zwischenplatte 15 zum Polschuh 9 und durchsetzt daher ebenfalls nicht die Trennfuge 18. Die Induktion in den beiden Trennfugen 17 und 18 ist um ein Vielfaches kleiner als in den bekannten Fällen, weil der sehr viel grössere Streufluss nicht über die Trennfuge geht und weil die die Trennfuge begrenzende Fläche erheblich grösser ist als die Querschnittsfläche des Kernabschnitts 10 bzw. 11. Infolgedessen genügt ein sehr kleiner Teil der magnetischen Spannung, um die Trennfugen zu überwinden. Die verminderte Ampèrewindungszahl führt zu sehr kleinen Querschnittsabmessungen der Wicklungen 12 und 13 und damit zu einem sehr kleinen Aussenumfang des Joches.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das Magnetsystem aus Lamellen 35 aufgebaut. Die Magnetpole 36 bzw. 37 bestehen wiederum aus Polschuhen 38 bzw. 39 und Kernabschnitten 40 bzw. 41. Diese sind einstückig mit Jochhälften 42 bzw. 43 verbunden, die zusammen das Joch 44 bilden. Die Trennfugen 47 und 48 befinden sich an Umfangsstellen, die um etwa 90° gegenüber den Kernabschnitten 40,41 versetzt sind. Zur Vergrösserung ihrer Begrenzungsfläche liegen die Trennfugen 47 und 48 schräg zur Radialrichtung und in einem Bereich vergrösserter radialer Breite.

In Fig. 5 ist veranschaulicht, dass ein Magnetpol 56 auch aus Einzelteilen zusammengesetzt sein kann, nämlich einem Polschuh 58, einem Kernabschnitt 60 und einer Zwischenplatte 64, wenn dafür gesorgt ist, dass an den Verbindungsstellen eine magnetisch leitfähige Naht 65 bzw. 66 vorgesehen ist. Diese Naht kann mit Hilfe eines magnetisch leitenden Lots oder durch eine Schweissung erfolgen.

Das Joch muss nicht eine zylindrische Form haben, sondern kann beispielsweise auch mehreckig, z.B. quadratisch, sein, sofern es die Platzverhältnisse zulassen.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

668476 PATENTANSPRÜCHE

1. Elektromagnetischer Durchflussmesser, dessen Magnetsystem aus zwei von aussen an ein Messrohr ansetzbaren Magnetpolen, die je einen Polschuh und einen eine Wicklung tragenden Kernabschnitt aufweisen, und einem äusseren Joch besteht sowie mindestens eine Trennfuge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernabschnitt (10, 11 ; 40,41) am radial äusseren Ende trennfugenfrei mit dem anschliessenden Magnetsystemteil (14,15; 42,43) verbunden und dieTrennfuge (17,18;47,48) ausserhalb des magnetischen Pfades für den Streufluss (0si, 0si) angeordnet ist.

2. Durchflussmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Trennfuge (17,18 ; 47,48) über eine grössere Fläche als der Querschnitt des Kernabschnitts erstreckt.

3. Durchflussmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernabschnitt (10,11) trennfugenfrei mit einer Zwischenplatte (14,15) verbunden ist, welche die Wicklung (12,13) zwecks Aufnahme des Streuflusses (011,0s2) überragt sowie zwischen sich und dem Joch (16 ; 26) dieTrennfuge (17,18) bildet.

4. Durchflussmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernabschnitt (40,41) trennfugenfrei mit dem Joch (44) verbunden ist und das Joch zur Bildung der Trennfuge (47,48) geteilt ist.

5. Durchflussmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernabschnitt (10,11) mit dem anschliessenden Magnetsystemteil (14,15) einstückig ausgebildet ist.

6. Durchflussmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Messrohrachse senkrecht verlaufende Lamellen (35) jeweils den Kernabschnitt (40,41) und den anschliessenden Magnetsystemteil (42,43) überdecken.

7. Durchflussmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Kernabschnitt (60) und anschliessender Magnetsystemteil (64) in magnetisch leitender Weise miteinander verbunden sind.

8. Durchflussmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklung (12,13) eine Scheibenwicklung ist.