DE102009001413A1 - Coil assembly for use in magnetic inductive flow-meter used in e.g. hardening system for measuring flow of water, has flat planar coupling plates, where field line density in plates is smaller than field line density in coil cores - Google Patents
Coil assembly for use in magnetic inductive flow-meter used in e.g. hardening system for measuring flow of water, has flat planar coupling plates, where field line density in plates is smaller than field line density in coil cores Download PDFInfo
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Abstract
Description
De Erfindung betrifft eine Spulenanordnung für ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.de The invention relates to a coil arrangement for a magnetic inductive flowmeter according to the Preamble of claim 1.
Magnetisch
induktive Durchflussmesser werden in vielen Bereichen der Prozessmesstechnik
eingesetzt. Bei diesen Durchflussmessgeräten wird als Messsignal
eine Induktionsspannung ausgewertet, die durch das in einem Magnetfeld
strömende Medium hervorgerufen wird. Die Induktionsspannung,
die an Messelektroden abgegriffen wird, hängt von verschiedenen
Faktoren u. a. von der Magnetfeldstärke im Messquerschnitt
zwischen den Messelektroden, der Strömungsgeschwindigkeit
des Mediums und dem Abstand der Messelektroden, ab. Die Messgenauigkeit
bzw. die Messempfindlichkeit wird wesentlich durch die Stärke
und Homogenität des Magnetfeldes im Bereich zwischen den
Messelektroden beeinflusst. Das Magnetfeld wird über Spulen
erzeugt, die in der Regel Teil einer größeren
Spulenanordnung sind. Vor allem bei kompakten magnetisch induktiven
Durchflussmessgeräten ist der Raum für die Spulen
bzw. die gesamte Spulenanordnung sehr beschränkt bzw. fest
vorgegeben. Aus der
Die Magnetfeldstärke korreliert typischerweise mit dem Spulendurchmesser. Eine Erhöhung der Magnetfeldstärke wird zwar durch Erhöhung der Windungszahl (bei gleichem Strom) oder durch Erhöhung des Spulenstromes erzielt. Beide Parameter lassen sich aber bei beschränktem Bauvolumen nicht beliebig erhöhen. Eine Erhöhung des Spulenstromes führt zu höherer Verlustleistung in der Spule und damit zu einer unerwünschten Erwärmung.The Magnetic field strength typically correlates with the coil diameter. An increase in the magnetic field strength is indeed through Increase the number of turns (at the same current) or through Increased coil current achieved. Both parameters leave but do not increase arbitrarily with limited volume. An increase of the coil current leads to higher Power loss in the coil and thus to an undesirable Warming.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Spulenanordnung für ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät anzugeben, das die oben angegebenen Nachteile nicht aufweist, das insbesondere bei vorgegebenem Platzangebot eine hohe Messgenauigkeit bzw. eine hohe Messempfindlichkeit ermöglicht.task The invention is a coil assembly for a magnetic inductive flow meter to indicate the above does not have indicated disadvantages, in particular for a given Space offers a high measuring accuracy or a high measuring sensitivity allows.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.Solved This object is achieved by the features specified in claim 1.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.advantageous Further developments of the invention are in the subclaims specified.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, das Magnetfeld mit einer Spule, deren Spulenkern eine relativ kleine Querschnittsfläche aufweist, zu erzeugen und mit Hilfe einer ebenen Koppelplatte, die eine größere Querschnittsfläche (z. B. mindestens doppelt so groß) aufweist, in den Messkanal einzukoppeln. Dadurch kann bei einer insgesamt sehr kompakte Spulenanordnung ein relativ homogenes und relativ starkes Magnetfeld im Messkanal eines magnetisch induktiven Durchflussmessgerätes realisiert werden, was die Messgenauigkeit bzw. die Messempfindlichkeit erhöht. Durch die ebene Koppelplatte ist bei einem Messkanal mit ebenen Wandbereichen eine optimale Einkopplung des Magnetfeldes möglich.The essential idea of the invention is to use the magnetic field a coil whose coil core has a relatively small cross-sectional area has to generate and with the help of a flat coupling plate, the a larger cross-sectional area (e.g. at least twice as large), in the measuring channel couple. As a result, with an overall very compact coil arrangement a relatively homogeneous and relatively strong magnetic field in the measuring channel realized a magneto-inductive flowmeter which increases the measuring accuracy or the measuring sensitivity. Due to the flat coupling plate is at a measuring channel with even Wall areas optimal coupling of the magnetic field possible.
In vorteilhafter Weise weist das Magnetfeld im Bereich zwischen den Koppelplatten eine Abweichung der Feldstärke von maximal 20% auf, so dass man von einem sehr homogenen Magnetfeld im Messkanal sprechen kann.In Advantageously, the magnetic field in the area between the Coupling plates a deviation of the field strength of maximum 20% on, so that one of a very homogeneous magnetic field in the measuring channel can speak.
Für die Spulen sind verschiedene Spulenformen denkbar, Rundspulen, Rechteckspulen bzw. Spulen mit einer konischen Form, die je nach Raumangebot einsetzbar sind.For the coils are conceivable different coil shapes, round coils, rectangular coils or coils with a conical shape, which can be used depending on the space available are.
Der Spulenträger ist in bevorzugter Weise aus Eisen oder Reineisen hergestellt sein.Of the Coil carrier is preferably made of iron or pure iron be prepared.
In vorteilhafter Weise sind die Spulen in einem Spulenträger angeordnet, der den Messkanal umschließt und mehrere Streben aufweist, die zur Rückführung des Magnetfeldes dienen.In Advantageously, the coils are in a bobbin arranged, which encloses the measuring channel and several struts which is responsible for the return of the magnetic field serve.
In einer Weiterentwicklung der Erfindung weist der Spulenträger eine quaderförmige Außenkontur aufweist, wobei vier Querstreben die Seitenkanten des Quaders bilden. Damit ist die Spulenordnung optimal dem quaderförmigen Wandverlauf des Messkanals angepasst.In a further development of the invention, the bobbin has a cuboid outer contour, wherein four transverse struts form the side edges of the cuboid. This is the coil order optimally the cuboid wall course adapted to the measuring channel.
Die erfindungsgemäße Spulenanordnung ist besonders für magnetisch induktive Durchflussmessgeräte mit relativ kleinen Rohrquerschnitten, typischerweise 40 mm oder kleiner geeignet.The A coil arrangement according to the invention is particular for magnetic inductive flowmeters with relatively small tube cross-sections, typically 40 mm or less suitable.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.following the invention is closer with reference to an embodiment shown in the drawing explained.
Es zeigen:It demonstrate:
In
Die
Auswerteelektronik
Zur
Spannungsversorgung und zur Übertragung der Messerwerte
dient ein Steckeranschluss
In
In
In
Nachfolgend
ist die Funktion der Erfindung näher erläutert.
Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, bei begrenztem
Spulenbauraum und bei einer vorhandenen Auswerteelektronik ein erhöhtes
Magnetfeld im Messkanal zur Verfügung zu stellen. Dies
wird dadurch erreicht, dass die Durchmesser der Spulenkerne
Fertigungstechnisch
ist eine symmetrische Ausgestaltung der Spulenanordnung insbesondere des
Spulenträgers
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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