DE1217638B - Zaehlvorrichtung fuer einen elektromagnetischen Durchflussmesser - Google Patents

Zaehlvorrichtung fuer einen elektromagnetischen Durchflussmesser

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DE1217638B
DE1217638B DEE21011A DEE0021011A DE1217638B DE 1217638 B DE1217638 B DE 1217638B DE E21011 A DEE21011 A DE E21011A DE E0021011 A DEE0021011 A DE E0021011A DE 1217638 B DE1217638 B DE 1217638B
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Germany
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voltage
motor
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compensation voltage
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DEE21011A
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Inventor
Dieter Oechsle
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JC Eckardt AG
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JC Eckardt AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/60Circuits therefor

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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Description

  • Zählvorrichtung für einen elektromagnetischen Durchflußmesser Die Erfindung bezieht sich auf eine Zählvorrichtung für einen elektromagnetischen Durchflußmesser, bei welchem eine der Meßspannung entgegengesetzt gerichtete Kompensationsspannung durch einen Generator erzeugt wird und eine verstärkte Differenzspannung zwischen Meß- und Kompensationsspannung zur Steuerung eines Motors dient, durch welchen die Differenzspannung gegen Null gebracht wird.
  • Bei der Durchflußmessung nach dem elektromagnetischen Meßprinzip, das auf dem Induktionsgesetz von Faraday beruht, strömt die zu messende Flüssigkeit durch ein senkrecht zur Strömungsrichtung herrschendes magnetisches Wechselfeld, und an feststehenden Elektroden wird eine der Strömungsgeschwindigkeit und Feldstärke proportionale Wechselspannung abgegriffen.
  • Im allgemeinen reicht aber die von der Meßspannungsquelle her zur Verfügung stehende Leistung nicht zur Registrierung oder Zählung aus, so daß man sie zunächst verstärken muß. Zur Vermeidung von Linearitätsfehlern bedient man sich hierbei meist eines Kompensationsverfahrens, d. h., man erzeugt eine der Meßspannung entgegengesetzt gerichtete, gleich große Spannung, schaltet diese der Meßspannung entgegen und steuert mit der Differenz zwischen Meß- und Gegenspannung über einen Verstärker die Kompensationsspannung so, daß die Differenz möglichst klein wird. Der Verstärkerausgang liefert hierbei eine für die Anzeigevorrichtung ausreichende Leistung. Zu diesem Zweck wird z. B. der Ausgangsstrom des Verstärkers einem Motor zugeführt, der die Spannungsdifferenz zwischen der Meßspannung und der an einem Spannungsteiler, dessen Stellung angezeigt wird, abgegriffenen Kompensationsspannung durch Verstellen des Spannungsteilers auf Null abgleicht.
  • Diese Vorrichtungen eignen sich direkt nur zur Anzeige der Meßgröße nicht aber zur Zählung. Zur Integration müssen zusätzliche Einrichtungen wie Abtastzählwerke oder Stromzähler herangezogen werden. Die nicht unbeträchtlichen Fehler dieser Zähler können sich zu den übrigen Fehlern der Meßanlage noch addieren, so daß die Mengenzählung nicht die den Aufwand entsprechende Genauigkeit erreicht.
  • Weiterhin ist eine Vorrichtung zur elektrischen Integration von Meßgrößen nach dem Wirbelstromprinzip bekannt, bei welchem die Antriebsgeschwindigkeit eines mechanischen Zählwerkes durch Verändern der Lage von zwei Wirbelstromankern gegenüber gehäusefest angeordneten Magneten von der Meßgröße geändert wird. Dieser Vorrichtung haftet der Nachteil an, daß die zur Verschiebung der Magnete erforderliche Leistung von der Meßgröße aufgebracht werden muß.
  • Zur Vermeidung der erwähnten Nachteile setzt nunmehr die Erfindung bei der eingangs angegebenen Zählvorrichtung für einen elektromagnetischen Durchflußmesser ein. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die von dem Generator erzeugte Kompensationsspannung von der Drehgeschwindigkeit des Motors abhängig gemacht ist und die Umdrehungen des Motors in an sich bekannter Weise zur Anzeige der integrierten Durchflußmenge durch ein Zählwerk erfaßt werden.
  • Die Kompensationsspannung wird beispielsweise hierbei mittels Schleifringen von den Enden einer zylinderförmigen Trommel abgegriffen, deren Mantel vom Motor durch einen Luftspalt eines wechselspannungserregten Magnetjoches gedreht wird. Um ein Kurzschließen der erzeugten Gegenspannung in den Teilen der Trommel, die im Moment nicht im Luftspalt des Magneten stehen, zu verhindern, muß das Magnetfeld genau wie im Durchfiußgeber eine genügende Breite und Länge haben. Die Breite des Magnetfeldes kann schließlich soweit gesteigert werden, daß es den ganzen Trommelumfang bedeckt.
  • Die hierbei erzielte Gegenspannung hat wie die Meßspannung des magnetischen Durchflußgebers eine Phasenverschiebung von 900 gegen die erregende Spannung. Die Feldstärke ist wiederum wie beim Durchfiußgeber proportional der Erregerspannung, so daß Spannungsschwankungen keinen Einfluß auf die Messung haben, wenn beide Erregerspannungen aus demselben Netz entnommen werden.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung der drehzahlabhängigen Kompensationsspannung bietet ein Kollektorgenerator, der bei Erregung mit Wechsel- spannung an den Stromabnehmern ebenfalls eine drehzahlabhängige Wechselspannung abgibt, deren Frequenz der Erregerfrequenz entspricht. Hierbei ist die Phasenlage allerdings nicht der des Gebers gleich, doch kann eine Phasenverschiebung bei den in Frage kommenden kleinen Spannungen und Leistungen ohne Schwierigkeit im erforderiichen Maße verwirklicht werden.
  • Weiterhin können Induktionsgeneratoren zur Gegenspannungserzeugung verwendet werden. Diese Generatoren sind wie Einphasen-Induktionsmotoren mit Hilfswicklung (Steuerwicklung) aufgebaut. Wird die Hauptwicklung (Erregerwicklung) mit Wechselspannung erregt, so entsteht an der Hilfs-(Steuer-) Wicklung eine von Drehzahl und Erregung abhängige Wechselspannung mit der Frequenz der Erregung.
  • Der Rotor eines solchen Induktionsgenerators kann sowohl als Kurzschlußläufer wie auch als Wirbelstromläufer ausgebildet sein. Auch gekuppelte Einheiten, wie z. B. steuerbare Induktionsmotore mit angebautem als Induktionsgenerator ausgeführtem Tachogenerator können Verwendung finden. Dabei kann außer der bekannten Vereinigung der Welle für Motor- und Generatorteil auch noch der Läufer und/oder die Erregerwicklung beider Teile vereinigt werden.
  • Bei der beschriebenen Anordnung ist es in einfacher Weise möglich, neben der Zählvorrichtung eine Anzeigevorrichtung vorzusehen, indem man die Generatorspannung anzeigt oder mit der Motorwelle z. 3. ein Wirbelstrom- oder Fliehkrafttachometer kuppelt.
  • Die Ein- bzw. Umschaltung des Meßbereiches kann mit Hilfe eines ohmschen Spannungsteilers erfolgen. Weiterhin erlaubt die Zählvorrichtung Kombinationen mitVorwahlkontakten und umschaltbaren Zählwerken, sowie den Einbau von Impulskontakten zur Fernzählung.
  • Die Erfindung ist an Hand eines in der Abbildung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
  • Die zu messende Flüssigkeit in einem Rohr 1 strömt durch ein senkrecht zur Strömungsrichtung bestehendes Wechselmagnetfeld2. An Elektroden3 wird eine der Strömungsgeschwindigkeit - proportionale Meßwechselspannung UM abgegriffen. Ein Motor 4 treibt eine mit der Motorwelle 5 starr verbundene Trommel 6 an, die um einen radialmagnetisierten Magnetkern 7 gedreht wird. Durch einen magnetischen Rückschluß 8 wird der magnetische Fluß durch die Trommel verstärkt. Die Magnetspule 9 wird vornehmlich wie der Erregermagnet des Feldes 2 von der Netzspannung gespeist. Die in der Trommel infolge ihrer Drehung im Magnetfeld induzierte Spannung wird mittels Schleifringen 10 abgegriffen und einem festen oder zur Meßbereichswahl umschaltbaren Spannungsteiler 11 zugeführt, an dem die Kompensationsspannung UK abgegriffen wird.
  • Die Differenz zwischen Meß- und Kompensationsspannung wird mittels eines Verstärkers 12 verstärkt und dem Motor 4 zugeführt, der damit auf eine solche Drehgeschwindigkeit gesteuert wird, daß Meß- und Kompensationsspannung übereinstimmen. Die Drehzahl des Motors wird mittels eines mit der Motorwelle gekuppelten Zählwerkes 13 erfaßt, das bei entsprechender Eichung die integrierte Durchflußmenge anzeigt. Eine Anzeige der momentanen Durchfluß-. werte kann durch einen zu. m Spannungsteiler 11 parallelgeschalteten Spannungsmesser 14 erfolgen.
  • Der besondere Vorteil der Erfindung liegt darein, den Meßwert primär durch eine Zählung erfassen zu können. Die DrehgeschEwindigkeit bzw. Drehzahl des Motors bestimmt gleichzeitig Kompensationsspannung und Zählergebnis unter Einsparung zusätzlicher Umwandlungsvorrichtungen, wie sie etwa Abtastzähler oder Stromzähler verlangen würden.
  • Im Falle der elektromagnetischen Durchflußmessung bietet die beschriebene Anordnung noch den besonderen Vorzug, daß Meß- und Kompensationsspannung nach dem gleichen physikalischen Gesetz der Spannungsinduktion in bewegten Leitern gewonnen wird, womit auch theoretische Anforderungen an höchste Genauigkeit erfüllt sind.

Claims (6)

  1. Patentansprüche: 1. Zählvorrichtung für einen elektromagnetischen Durchflußmesser, bei welchem eine der Meßspannung entgegengesetzt gerichtete Kompensationsspannung durch einen Generator erzeugt wird und eine verstärkte Differenzspannung zwischen Meß- und Kompensationsspannung zur Steuerung eines Motors dient, durch welchen die Differenzspannung gegen Null gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Generator (6, 7, 10) erzeugte Kompensationsspannung von der Drehgeschwindigkeit des Motors (4) abhängig gemacht ist und die Umdrehungen des Motors (4) in an sich bekannter Weise zur Anzeige der integrierten Durchflußmenge durch ein Zählwerk.(13) erfaßt werden.
  2. 2. Zählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (4) mit einer zylinderförmigen Trommel (6) zu deren Drehung um einen radial magnetisierten wechselspannungserregten Magnetkern (7) verbunden ist und daß die zwischen den Enden der Trommel (6) abgreifbare induzierte Spannung für die Kompensationsspannung (UK) benutzt wird.
  3. 3. Zählvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen magnetischen Rückschluß (8) zur Verstärkung des magnetischen Flusses durch die Trommel (6).
  4. 4. Zählvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspannung an einem wechselspannungserregten Kollektorgenerator oder an einem wechselspannungserregten Induktionsgenerator abgegriffen ist.
  5. 5. Zählvorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Motor und Generator eine Baueinheit bilden mit in an sich bekannter Weise gemeinsamer Welle und/oder gemeinsamer Erregerwicklung und/oder gemeinsamem Läufer,
  6. 6. Zählvorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene umschaltbare Zählwerke nach der Art von Mehrtarifzählern mit dem Motor gekuppelt sind.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1035370.
DEE21011A 1961-04-28 1961-04-28 Zaehlvorrichtung fuer einen elektromagnetischen Durchflussmesser Pending DE1217638B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3675911A (en) * 1968-11-11 1972-07-11 Wiener Schwachstromwerke Gmbh Arrangement for discharging predetermined amounts of molten metal from a vessel

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1035370B (de) * 1954-08-09 1958-07-31 Licentia Gmbh Vorrichtung zur elektrischen Integration von Messgroessen nach dem Wirbelstromprinzip

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