DE1220160B

DE1220160B - Elektromagnetischer Stroemungsmesser

Info

Publication number: DE1220160B
Application number: DEE21981A
Authority: DE
Inventors: Ferdy Mayer
Original assignee: Neyrpic SA
Current assignee: Neyrpic SA
Priority date: 1960-11-18
Filing date: 1961-11-17
Publication date: 1966-06-30

Description

Elektromagnetischer Strömungsmesser Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Strömungsmesser, bestehend aus einem Rohr, das von einer elektrisch leitenden Flüssigkeit durchströmt wird, deren Strömungsmenge gemessen werden soll, aus zwei einander diametral gegenüberliegenden Elektroden und einem magnetischen Feld, das in der durchströmenden, elektrisch leitenden Flüssigkeit eine elektromotorische Kraft induziert, welche zwischen den Elektroden eine elektrische Spannung aufbaut.
Bei bekannten elektromagnetischen Strömungsmessern dieser Art ist die von den Elektroden abgegebene Leistung so gering, daß ein Meßgerät nur nach vorheriger elektronischer Verstärkung der Ausgangsgröße betätigt werden kann. Ein elektronischer Verstärker ist jedoch ein empfindliches Gerät, das sich nicht für die Anwendung im rauhen Werkstattbetrieb eignet. Insbesondere ist ein elektronischer Verstärker bei der Strömungsmengenmessung von Bohrschlamm unerwünscht, wo mit einer besonders rauhen Behandlung des Gerätes gerechnet werden muß.
Sonach ist es Ziel der Erfindung, einen elektromagnetischen Strömungsmesser der eingangs genannten Gattung zu schaffen, der eine Ausgangsgröße liefert, die ohne vorherige Verstärkung zur Betätigung eines Meßgerätes ausreicht.
Hierzu sieht die Erfindung vor, daß die Elektroden eine in Strömungsrichtung ausgedehnte Form haben mit einer Länge, die größer ist als der Rohrdurchmesser. Durch diese Ausbildung wird der Innenwiderstand zwischen den Elektroden so weit herabgesetzt, daß die abgegebene elektrische Leistung ausreichend ist, um eine elektrische Anzeigevorrichtung unmittelbar zu betätigen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Länge der Elektroden etwa das Vierfache des Rohrdurchmessers.
Das Rohr ist vorzugsweise aus isolierendem Material hergestellt, und die Elektroden sind am inneren Umfang des Rohres angeordnet. Weiter wird vorzugsweise die Länge der Elektroden proportional dem spezifischen Widerstand der Flüssigkeit gewählt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Feldlinien des magnetischen Feldes im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der leitenden Flüssigkeit und zu jener Ebene, die von den in Strömungsrichtung liegenden Mittelachsen der beiden Elektroden aufgespannt wird. Das magnetische Feld ist vorzugsweise ein Wechselfeld.
Um eine optimale Impedanzanpassung zwischen dem Strömungsmesser und dem Anzeigeteil zu er- zielen, kennzeichnet sich eine weitere Ausführungsform der Erfindung durch einen Übertrager, der die an den Elektroden verfügbare elektrische Spannung heraufsetzt, bevor sie gleichgerichtet und auf ein Anzeigeinstrument gegeben wird.
Zur Kompensation des Störfeldes kann ein System vorgesehen und in Reihe mit der Erregerspule des magnetischen Feldes gespeist werden, welches eine von der Erwärmung unabhängige Kompensation ergibt.
Mit dem Strömungsmesser gemäß der Erfindung kann bei einer gut leitenden Flüssigkeit, wie z. B.
Bohrschlamm, an den Klemmen der Elektroden eine Spannung in der Größenordnung von einigen zehn Millivolt bei einer Erregung in der Größenordnung von einigen hundert Watt erzielt werden.
Der innere Widerstand des Generators ist sehr gering. In dem betrachteten Fall von Bohrschlamm liegt er unter 100 Ohm.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines Strömungsmessers gemäß der Erfindung mit einem Wechselfeld für die Strömungsmengenmessung von Schlamm in einer Bohranlage an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt eines Rohres, in dem die zu messende Strömungsmenge fließt, mit den Elektroden gemäß der Erfindung und den Erregungsspulen, Fig. 2 einen schematischen Querschnitt der Vorrichtung von F i g. 1 und Fig.3 das elektrische Schaltschema des Meßkreises des Strömungsmessers.
Nach den Fig. 1 und 2 fließt in dem Rohr 1 die zu messende Strömungsmenge. Das Rohr hat z. B. einen Durchmesser in der Größenordnung von 100 mm und besteht aus unmagnetischem Stahl, um das magnetische Feld nicht zu stören. Der Stahl besitzt weiter einen erhöhten Widerstand, um die Foucault-Ströme zu begrenzen.
Das Rohr ist innen mit einem isolierenden Überzug 2 bedeckt, durch den ein Kurzschluß der Elektroden vermieden wird. Dieser isolierende Überzug überragt die Elektrodenenden.
Die Länge der beiden Elektroden 3 gemäß der Erfindung liegt in der Größenordnung von 400 mm; sie sind in dem Rohr längs angeordnet, wobei ihre Anschlußdrähte 4 und 5 mit dem Meßkreis des Gerätes verbunden sind.
Die Erregerspulen 6 werden durch einen Wechselstrom gespeist, dessen Leistung ungefähr 200 Watt beträgt. Dabei wird ein Wechselfeld entsprechend den Pfeilen f erzeugt.
Nach dem in Fig.3 dargestellten elektrischen Schaltschema des Meßkreises liegt die Erregerspule 6 an den Netzklemmen a und b.
Ein Transformator 7 speist ein System 8 zur Kompensation des Störfeldes; er liegt in Reihe mit der Spule, so daß er eine von der Erwärmung des Aufbaues unabhängige Korrektur liefert.
Der Kompensationslrreis 8 umfaßt eine Amplituden- und Phasen-Kompensationsregelung. Bei 11 ist ein Phasenverschiebungskondensator dargestellt; die Regelung der Phasenverschiebung erfolgt durch ein Potentiometer 10, die Amplitudenregelung durch ein Potentiometer 9.
Die zu messende Strömungsmenge fließt in Richtung der Pfeile d. Die von den Klemmen der Elektroden 3 ausgehenden Drähte 4 und 5 sind über das Kompensationssystem 8 mit einem besonderen Transformatorl2 verbunden, der dazu bestimmt ist, die an den Elektrodenklemmen auftretende Signalspannung (in der Größenordnung von 35 mV bei einer maximalen Strömungsmenge von 40001/min) auf einige Volt zu erhöhen. Das ist notwendig, um einen besseren Gleichrichtungswirkungsgrad zu erhalten. Dieser Transformator hat geringe Verluste und ist zweckmäßigerweise gegen die äußeren Felder gekapselt.
Der Ausgang des Transformators 12 liegt an den Klemmen einer Gleichrichterbrückenschaltung 13 mit Dioden sehr geringen inneren Widerstandes. Diese Brücke speist über einen Eichregler 14 ein übliches Drehspulgalvanometer 15 mit Gleichspannung; das Galvanometer bildet die Strömungsmengenmeßvorrichtung.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Anwendung beschränkt, die sich auf die Messung von Bohrschlamm-Strömungsmengen bezieht; sie erstreckt sich vielmehr auf alle leitenden Flüssigkeiten von den wenig leitenden bis zu den gut leitenden. Sie kann auch auf anderen Gebieten als auf dem Erdölsektor Anwendung finden, z. B. bei der metallurgischen, chemischen, pharmazeutischen oder einer sonstigen Technik.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektromagnetischer Strömungsmesser, bestehend aus einem Rohr, das von einer elektrisch leitenden Flüssigkeit durchströmt wird, deren Strömungsmenge gemessen werden soll, aus zwei einander diametral gegenüberliegenden Elektroden und einem magnetischen Feld, das in der durchströmenden, elektrisch leitenden Flüssigkeit eine elektromotorische Kraft induziert, welche zwischen den Elektroden eine elektrische Spannung aufbaut, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (3) eine in Strömungsrichtung ausgedehnte Form haben mit einer Länge, die größer ist als der Rohrdurchmesser.
2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Elektroden (3) etwa das Vierfache des Rohrdurchmessers beträgt.
3. Strömungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (1) aus isolierendem Material ist und die Elektroden (3) am inneren Umfang des Rohres angeordnet sind.
4. Strömungsmesser nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Elektroden (3) proportional dem spezifischen Widerstand der Flüssigkeit ist.
5. Strömungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldlinien des magnetischen Feldes im wesentlichen senkrecht zur Strömungsrichtung der leitenden Flüssigkeit und zu jener Ebene verlaufen, die von den in Strömungsrichtung liegenden Mittelachsen der beiden Elektroden aufgespannt wird.
6. Strömungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Feld ein Wechselfeld ist.
7. Strömungsmesser nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Übertrager (13), der die an den Elektroden verfügbare elektrische Spannung heraufsetzt, bevor sie gleichgerichtet und auf ein Anzeigeinstrument (15) gegeben wird.
8. Strömungsmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein System (8) zur Kompensation des Störfeldes vorgesehen ist und in Reihe mit der Erregerspule(6) des magnetischen Feldes gespeist wird, so daß sich eine von der Erwärmung unabhängige Kompensation ergibt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1038 769; USA.-Patentschriften Nr. 2149 847, 2734380.