DE1231447B

DE1231447B - Induktiver Durchflussmesser

Info

Publication number: DE1231447B
Application number: DEK52171A
Authority: DE
Inventors: Johan Roskam; Wouter Teunis Tromp
Original assignee: Ludwig Krohne GmbH and Co KG
Current assignee: Ludwig Krohne GmbH and Co KG
Priority date: 1964-02-21
Filing date: 1964-02-21
Publication date: 1966-12-29

Description

Induktiver Durchflußmesser Bei den bekannten Verfahren der induktiven Durchflußmessung wird nach dem Faraday'schen Gesetz mit Hilfe eines senkrecht zur Flüssigkeitsbewegung stehenden Magnetfeldes eine Spannung induziert, die der Bewegung der Flüssigkeit proportional ist und an zwei Elektroden abgenommen werden kann, die senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes und senkrecht zur Fortbewegungsrichtung der Flüssigkeit liegen. Die Größe der abgenommenen Spannung ist weiterhin proportional dem Elektrodenabstand, d. h. der Nennweite der Rohrleitung. Besonders bei kleinen Nennweiten muß man deshalb, um noch genügend große Elektrodenspannungen bei den gewöhnlichen Geschwindigkeiten zu erhalten, die magnetische Feldstärke verhältnismäßig groß machen. Will man z. B. bei einer Durchflußgeschwindigkeit von 1,2 m/sec die Elektrodenspannung 1 mV erhalten, sowird eineFeldstärke von 6000 Gauß benötigt.
Das Magnetfeld wird im allgemeinen durch einen mit Netzwechselspannung erregten Elektromagneten erzeugt. Er besteht bei kleinen Nennweiten aus einem Eisenkern, der mit Erregerspulen bewickelt ist und in dessen Luftspalt sich das Meßrohr mit den Elektroden befindet. Besonders bei kleinen Nennweiten ist es nicht möglich, die Wanddicke des Meßrohres klein zu machen, so daß der Luftspalt ein Mehrfaches der Nennweite beträgt. Bei NW2 z. B. muß mit einem Mindestluftspalt von 10 mm gerechnet werden. Die große notwendige Feldstärke in Verbindung mit dem großen notwendigen Luftspalt führt zu einem hohen Wert der magnetischen Durchflutung im magne tischen Kreis und somit zu einer großen Amperewindungszahl. Um die notwendige Amperewindungszahl herstellen zu können, muß deshalb der Eisenkern verhältnismäßig groß sein, da andernfalls der Wickelquerschnitt zu gering ist. Man gelangt aus diesen Überlegungen heraus zu einem ausgesprochenen Mißverhältnis der Abmessungen von Meßrohr und notwendigem Eisenkern.
Die Erfindung betrifft einen induktiven Durchflußmesser und ist dadurch gekennzeichnet, daß durch dasselbe homogene Magnetfeld zwei Meßrohrleitungen geführt sind, deren zur Messung dienende Elektrodenstrecken in einer gemeinsamen Schaltung liegen. Indem man denselben Meßstrom zwei Mal durch das Magnetfeld hindurchführt, erhält man eine Verdoppelung der Empfindlichkeit, so daß sich die Stärke des Magnetfeldes und damit die Dimensionen des Eisenkerns verringern lassen. Die gemeinsame Schaltung für die Elektrodenstrecken kann beispielsweise erfindungsgemäß eine Hintereinander-Schaltung oder eine Brücken-Schaltung sein.
Ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung ist in der Zeichnung dargelegt. In dieser gibt F i g. 1 eine Seitenansicht, Fig. 2 eine Stirnansicht und F i g. 3 eine Draufsicht wieder.
Die Polschuhe 1 des Elektromagneten sind so groß gehalten, daß das homogene Feld sich über die beiden durchgeführten Rohrleitungen 2 und 3 erstreckt.
Die beiden Rohrleitungen sind durch einen Bogen 4 miteinander verbunden, so daß das am Anschluß 5 eintretende Meßmedium zuerst das Rohr 2, danach in umgekehrter Richtung das Rohr 3 durchläuft und am Anschluß 6 wieder abgenommen werden kann.
Im Innern des zwischen den Polschuhen 1 sich ausbildenden homogenen Magnetfeldes sitzen im Meßrohr 2 die Elektroden7 und 8 und im Meßrohr 3 die Elektroden 9 und 10.
Um die beiden Meßstrecken hintereinander zu schalten, müssen die Elektroden 8 und 10 miteinander verbunden werden, während die Meßspannung an den Elektroden 7 und 9 abgenommen werden kann. Um die bekanntlich bei induktiven Durchflußmessern auftretende induktive Störspannung, d. h. die transformatorisch in den Zuleitungsschleifen induzierte Spannung klein zu halten, müssen sich die Elektroden 7, 8 und 9 sowie 10 möglichst in einer zu den Polschuhflächen der Polschuhe 1 senkrechten Ebene befinden. In derselben Ebene muß auch möglichst die Verbindungsleitung der Elektroden 8 und 10 zu liegen kommen. Die Anschlußleitungen an den Elektroden 7 und 9 sind unmittelbar im Magnetfeld zwischen den beiden Meßrohren 2 und 3 verdrillt herauszuführen.
Wegen der oben erwähnten Störspannung muß jeder induktive Durchflußgeber eine mechanische Vorrichtung besitzen, um durch Verschieben der Elektrodenanschlußdrähte die induzierte Störspannung auf den kleinsten Wert zu bringen.
In F i g. 3 ist weiter dargestellt, in welcher Weise bei der oben geschilderten Doppelrohrausführung die Entstörung ausgebildet werden kann. Von den Elektroden 10 und 7 gehen zur Mitte zwischen den beiden Meßrohren 2 und 3 dünne Remanitröhrchen, in denen die Elektrodenleitungen eingezogen sind. Zwischen den Meßrohren 2 und 3 parallel zu diesen ist ein Remanitrohr 13 angeordnet, in welches die kurzen Remanitröhrchen 11, 12 einmünden. Die Rohre nehmen die von den Elektroden kommenden Leitungen auf und führen sie aus dem Feld heraus. Das Remanitrohr 13 ist durch eine Bohrung des Klötzchens 14 geführt, das gleichzeitig als Traverse die Leitungen 2 und 3 zusammenhält. Durch Verschieben des Rohres 13 in der Bohrung des Klötzchens 14 werden gleichzeitig die Elektrodenanschlußleitungen hin und her bewegt, wodurch die induzierte Störspannung auf ihren Kleinstwert eingestellt werden kann. Ist die günstigste Lage des Röhrchens 13 festgestellt, so kann durch eine Schraube 15 im Klötzchen 14 das Rohr 13 festgezogen werden.
Die Anordnung zweier Meßrohre in einem gemeinsamen Magnetfeld beschränkt sich nicht nur auf den oben geschilderten Fall der Rückführung zur Erhöhung der Empfindlichkeit, sondern es können auf einfache Weise auch Differenzmessungen von Flüssigkeitsströmungen durchgeführt werden. So kann z. B. der Flüssigkeitsverlust in einem Meßobjekt dadurch bestimmt werden, daß die ankommende Strömung durch das Meßrohr 2 im induktiven Geber geführt wird, die abgehende durch das Meßrohr 3. Die an den Elektroden abgegriffene Spannung entspricht nunmehr der Differenz der beiden Flüssigkeitsströme und damit dem Flüssigkeitsverlust im Meßobjekt.
Eine andere Anwendungsmöglichkeit ist der Nachweis von Luft- oder Dampfblasen in einem Flüssigkeitsstrom. Durchfließt beispielsweise das Meßrohr 2 eine Flüssigkeit, welche Luftblasen enthält, so fließt scheinbar eine größere Flüssigkeitsmenge durch, da vom induktiven Geber die Luftblasen wie Flüssigkeitsteilchen angesehen werden. Entfernt man nunmehr in einer Vorrichtung die Luftblasen und führt die befreite Flüssigkeit durch das Meßrohr 3, so ergibt sich bei gleichbleibender Flüssigkeitsmenge eine geringere Durchflußgeschwindigkeit als im Rohr 2 und deshalb eine scheinbar geringere Menge. Aus der Differenz der Anzeigen kann wiederum auf den Gehalt an Luftblasen geschlossen werden.
Weiterhin kann die Anordnung als Viskositätsmeßeinrichtung benutzt werden, indem man beide Meßrohr 2 und 3 an dasselbe Druckgefälle eines Flüssigkeitsstromes legt, den Durchfluß durch eines der Rohre jedoch durch einen viskositätsabhängigen Strömungswiderstand drosselt. Die Differenz der Durchflüsse, d. h. die Differenz der Elektrodenspannungen, ist nunmehr ein Maß für die Durchflüsse. In besonderen Fällen kann es zweckmäßig sein, auch mehr als zwei Meßleitungen, z. B. mit mehreren Kehren, zu benutzen.

Claims

Patentansprüche: 1. Induktiver Durchflußmesser, d a d u r c h gekennzeichnet, daß durch dasselbe homogene Magnetfeld zwei Meßrohrleitungen (2, 3) geführt sind, deren zur Messung dienende Elektrodenstrecken in einer gemeinsamen Schaltung (Hintereinanderschaltung, Brückenschaltung) liegen.
2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsstrom zuerst das eine Meßrohr (2) in der einen Richtung und dann das andere Meßrohr (3) in umgekehrter Richtung in bezug auf das Magnetfeld durchläuft, und daß an den Elektroden die Summe der induzierten Spannungen abgegriffen wird.
3. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelektroden (7 bis 10) in einer Ebene parallel zur Richtung der Feldlinien des magnetischen Feldes liegen.
4. Durchflußmesser nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen und Anschlußleitungen der Elektroden durch verschiebbare, formstabile Röhrchen (11, 12) aus nichtmagnetischem Material in die Mitte zwischen den beiden Meßrohren geführt sind, daß die Abgangsleitungen verdrillt in ein Röhrchen (13) aus gleichem Material eingeführt sind, das parallel in der Mitte zwischen den beiden Meßrohren aus dem Magnetfeld herausläuft, und daß durch Verschieben des letztgenannten Röhrchens und anschließendes mechanisches Feststellen (14, 15) die in den Verbindungsleitungen und Anschlußleitungen der Elektroden induzierte Störspannung auf den kleinsten Wert gebracht ist.
5. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Meßrohrleitungen (2 und 4) in verschiedenen Flüssigkeitsströmen und die Elektroden (7 bis 10) in einer Differenzmeßschaltung liegen.
6. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gleichem äußerem Druckgefälle für beide Meßrohrleitungen in der Zuleitung zu einem der beiden Leitungen ein viskositätsabhängiger Strömungswiderstand angeordnet ist.