DE1300321B - Vorrichtung zum Messen der Stroemungsgeschwindigkeit eines elektrisch leitenden stroemenden Mediums - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fig.5 eine Vorderansicht eines Teiles der Ge-

Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines elektrisch schwindigkeits-Meßvorrichtung nach F i g. 3.
leitenden strömenden Mediums mit Einrichtung zur Die an einer Wand anbringbare, in F i g. 1 gezeigte

Erzeugung eines Magnetfeldes mit einer in dem strö- Geschwindigkeits-Meßvorrichtung 10 weist eine dünne menden Medium unter rechtem Winkel zur Strö- 5 Platte 12 aus nicht magnetisierbarem (nichtmagnemungsrichtung liegenden Komponente und mit tischem) Metall auf, die außen an einer Schiffsseiteneiner Elektrodenanordnung, die wenigstens eine wand 14 über einer öffnung darin an einer Stelle Elektrode zur Aufnahme des sich ergebenden unter dem Wasserspiegel angebracht ist. Die Platte elektrischen Potentials in dem Strömungsmittel auf- 12 ist durch beliebige geeignete Mittel befestigt, im weist. ίο Ausführungsbeispiel durch Schrauben 16, die durch

Wenn ein elektrisch leitendes, strömendes Medium Löcher am Rand der Platte hindurchgehen und in über ein Magnetfeld strömt, wird in dem Strömungs- Gewindelöcher in der Wand 14 eingeschraubt sind, mittel ein elektrisches Potential erzeugt, das von der Auf die äußere Seite der Platte 12 ist eine Schicht

Strömungsgeschwindigkeit abhängt. Durch Feststel- 20 aus Isoliermaterial, vorteilhaft aus Kunststoff, auflung und geeignete Behandlung dieses Potentials kann 15 gebracht bzw. aufgeklebt. Die Platte 12 muß die elekein Signal erzeugt werden, das die Strömungs- irische Spannung des Wassers außerhalb der unmitgeschwindigkeit anzeigt, d. h. die Geschwindigkeit telbaren Nachbarschaft der Vorrichtung aufweisen, oder die Relativbewegung zwischen dem Medium und und daher bedeckt die Schicht 20 nicht die ganze dem Magnetfeld. Die Mittel zur Feststellung der- Oberfläche, sondern läßt eine Umfangszone 22 frei, artiger Potentiale müssen notwendigerweise mit dem ao Wo die Wandung 14 eine Metallfiäche in elektrischer Strömungsmittel in Berührung stehen und müssen da- Berührung mit dem Wasser hat, kann die Platte 12 her eine Begrenzung für das Medium bilden. elektrisch mit dieser Fläche durch Befestigungsmittel

Bekannte Ausführungen unterliegen daher dem oder in irgendeiner anderen geeigneten Weise verNachteil, daß Grenzwertbedingungen einfließen und bunden sein, wobei die Schicht 20 dann die ganze keine richtige Geschwindigkeitsangabe erzielt wird. 25 Oberfläche der Platte bedecken kann. In der Mitte ist Bei bekannten Vorrichtungen, bei denen eine Ma- in die Schicht 20 eine Elektrode 24 in Form einer gnetf eldkomponente senkrecht zur Strömungsrichtung Metallscheibe eingebettet. Die Außenfläche der Elekerzeugt wird, ergeben sich daher Fehler. trode liegt frei und steht in Berührung mit dem

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wasser.

Vorrichtung zu schaffen, welche eine genaue Messung 30 Auf der Innenseite der Platte 12 ist eine Einrichder Strömungsgeschwindigkeit, unabhängig von tung26 zur Erzeugung eines Magnetfeldes in der Grenzwerterscheinungen, auch bei Anordnung der Zone unmittelbar neben der Außenseite der Platte Vorrichtung in der Strömung des Mediums gewähr- befestigt. Die das magnetische Feld erzeugende Einleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch richtung weist einen Kern 28 aus Weicheisen oder gelöst, daß die das Magnetfeld erzeugenden Einrich- 35 anderem magnetischem Material auf, dem zwei äußere tungen für eine Umkehr der Richtung der Magnet- Windungen oder Leiter 30 und eine einzige innere feldkomponente neben der einen Elektrode ausge- Windung oder Leiter 32 zugeordnet sind, die in parführt sind und wenigstens der größere Teil des auf- allelen Schlitzen 34 in der Oberfläche des Kerns, der genommenen Potentials aus der Strömung des Me- an der Platte 12 anliegt, enthalten sind. Die Leiter diums im Abstand von der Vorrichtung aufgenom- 40 30, 32 sind in den Schlitzen durch Isoliermaterial, men wird. beispielsweise Kunststoff 36, versiegelt. Die gezeigten

Es wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung die Windungsabschnitte erstrecken sich in der Strömungs-Umkehr des Magnetfeldes nahe der Oberfläche der richtung des Strömungsmittels bzw. Mediums, die als das Potential feststellenden, mit dem Medium in Be- außerhalb der Ebene der F i g. 1 rechtwinklig zu rührung stehenden Vorrichtung vorsieht, so daß ein 45 dieser Ebene liegend oder in der Richtung der dritten Beitrag zum aufgenommenen Potential des Mediums den in der Figur gezeigten Achsen χ und y zugeordin der Grenzschicht in den beiden entgegengesetzt neten Achse betrachtet werden kann,
gerichteten, aber ungleiche Größe aufweisenden Eine Leitung 38 ist mit ihrem äußeren Ende mit

Teilen vorhanden ist und das aufgenommene Poten- der Elektode 24 verbunden und erstreckt sieh eintial dem Strömungsmittel außerhalb der Grenzschicht 50 wärts von der Schiffswandung 14 durch ausgerichtete entspricht. Durch Vergrößerung der physikalischen Löcher in der Platte 12 und dem Kern 28 zu einer Abmessung der Vorrichtung kann das Maß, bis zu elektrischen Schaltung, die schematisch bei 40 gedem sich die Grenzschichtwirkungen in den beiden zeigt ist. Die Schaltung 40 ist ebenfalls mit dem UmTeilen des Feldes auslöschen, unbegrenzt vergrößert fangsabschnitt 22 der Platte 12 durch eine Leitung 42 werden. 55 verbunden und spricht auf die Potentialdifferenz an,

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an die von der Elektrode 24 im magnetischen Feld und Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigt vom Abschnitt 22 festgestellt wird und die außerhalb

F i g. 1 einen schematischen Schnitt einer an einer dieses Abschnitts wirksam ist, um ein Signal zu er-Schiffswand angebrachten erfindungsgemäßen Ge- zeugen, das von dieser Potentialdifferenz abhängt und schwindigkeits-Meßvorrichtung, 60 die Geschwindigkeit der Relativbewegung zwischen

F i g. 2 einen schematischen Schnitt einer ähnlichen der Vorrichtung und dem Wasser infolge der Bewe-Vorrichtung, die für eine stationäre Verwendung ge- gung des Schiffes anzeigt. Der Abschnitt der Leitung eignet ist, 38, der in der Nähe der das magnetische Feld erzeu-

F i g. 3 einen schematischen, auseinandergezogenen genden Einrichtung 26 liegt, ist durch einen geerdeten Schnitt einer weiteren erfindungsgemäßen Geschwin- 65 Schirm 44 abgeschirmt, wobei das Ende der Leitung digkeits-Meßvorrichtung, und der Schirm in die Schicht 20 eingebettet sind.

F i g. 4 die Magnetfeldverteilung der Vorrichtung Um Schaltungsschleifen, die sich mit dem magnenach F i g. 3, tischen Feld verketten und Veranlassung zu Störspan-

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nungen geben könnten, auf ein Minimum zu redu- richtung ergibt, und ist daher frei oder im wesentzieren, ist die Elektrode 24 so nahe wie möglich an liehen frei von Grenzschichtwirkungen. Der Fehler der Platte 12 angebracht. kann durch Vergrößerung der Vorrichtungsabmes-

Im Betrieb fließt elektrischer Strom in einer ersten sung reduziert werden.

Richtung in den äußeren Leitern 30 und in umge- 5 Es dürfte verständlich sein, daß das, was gemessen kehrter Richtung im Leiter 32. Der Strom wird von wird, die Relativgeschwindigkeit der Bewegung zvvieiner Quelle 46 entnommen und den Leitern 30 über sehen dem strömenden Medium und der Vorrichtung Leitungen 48 und dem Leiter 32 über Leitungen 50 ist. Die Vorrichtung nach F i g. 1 könnte daher dazu zugeführt. Der Strom in den äußeren Leitern 30 er- benutzt werden, nicht die Geschwindigkeit eines zeugt ein magnetisches Feld im Wasser an der Außen- io Schiffes, an der sie befestigt ist, durch das Wasser zu seite des Geschwindigkeitsmessers, das durch die messen, sondern die Strömungsgeschwindigkeit einer Linien 52 angedeutet ist, wobei dessen Stärke durch leitenden Flüssigkeit in einem Rohr oder einem offeden Kern 28 verstärkt wird. Der Strom im Leiter 32 nen Kanal, in dem die Vorrichtung befestigt ist. Für erzeugt in ähnlicher Weise ein Feld gleicher Form, derartige Anwendungen können die wesentlichen jedoch in entgegengesetztem Sinne, wie dies durch die 15 Elemente der Vorrichtung nach F i g. 1 in ein GeLinien 54 angedeutet ist. Die Platte 12 ist ausreichend häuse, wie in Fig. 2 gezeigt, eingeschlossen sein, dünn, um keine wesentliche Schwächung der Magnet- Hier sind die Platte 112 und der Kern 128 mit seinen felder infolge von darin sich bildenden Wirbelströmen zugeordneten Leitern, von denen nur einer mit der zu verursachen. Die Relativbewegung des Schiffes Bezugsziffer 130 gezeigt ist, in einem Gehäuse 120 und des Wassers ist rechtwinklig zur Ebene der Figur ao aus Kunststoff mit stromlinienförmiger Gestalt eingeentsprechend der Z-Achse gerichtet, die den in schlossen. Das Gehäuse bildet die erforderliche elek-F i g. 1 gezeigten Achsen χ und y zugeordnet ist, so trische Isolation zwischen der Platte 112 und einer daß beide Magnetfelder Komponenten aufweisen, die Elektrode 124. Ein Kantenbereich der Platte 122 rechtwinklig zu dieser Richtung liegen, d. h. entlang außerhalb des von der Vorrichtung erzeugten magneder y-Achse. Es ist ersichtlich, daß das Magnetfeld 25 tischen Feldes steht nach außen aus dem Gehäuse entlang einer Linie, die sich nach außen von der vor, um eine Berührung mit einer Flüssigkeit, in die Mitte der Elektrode 24 rechtwinklig zur Platte 26 ent- die Vorrichtung eingetaucht werden kann, zu schaflang der x-Achse erstreckt, einer Richtungsumkehr fen. Leitungen, von denen nur die Leitungen 150 an einer Stelle nahe der Elektrode unterliegt, wobei zum Leiter 130 gezeigt sind, gehen durch das Gediese Stelle von der relativen Stärke der beiden Ma- 30 häuse zu einer Stromquelle und geeigneten Schalgnetfelder abhängt. tungsanordnungen, um das gewünschte Signal zu er-

Infolge der Wasserströmung entlang der Schiffs- zeugen.

seite durch das magnetische Feld wird ein elektrisches Während des Betriebes wird die Vorrichtung nach

Potential im Wasser erzeugt, das von der Elektrode F i g. 2 innerhalb eines Rohres festgeklemmt oder in 24 in bezug zu dem Potential des Wassers, das 35 irgendeiner anderen geeigneten Weise in der ströaußerhalb des Feldes herrscht, aufgenommen wird, menden Flüssigkeit angeordnet, so daß die Ströwobei letzteres Potential von dem Plattenabschnitt mungsrichtung, wie gezeigt, entlang der z-Achse liegt. 22 aufgenommen wird. Die Geschwindigkeits-Meß- Die Richtung der bezeichneten Achsen entspricht der vorrichtung der Fig. 1 macht Gebrauch von der Tat- der Fig. 1. Der Betrieb der Vorrichtung entspricht sache, daß das elektrische Potential, das an einem 40 im wesentlichen dem der Fig. 1, und es ist ersicht-Punkt einer Oberfläche erzeugt wird, über die die lieh, daß die Vorrichtung nach F i g. 2 bündig bzw. Flüssigkeit strömt, als das Integral der parallel zur fluchtgerecht an einem Unterschiff angebracht sein Oberfläche und senkrecht zur Strömungsrichtung kann.

liegenden Magnetfeldkomponente entlang einer durch Ein besonders vorteilhaftes Merkmal beider Vor-

den Punkt senkrecht zur Oberfläche gehenden Linie, 45 richtungen nach den F i g. 1 und 2, wenn sie in einem multipliziert mit der Strömungskomponente, die par- Rohr verwendet werden, liegt darin, daß durch Einallel zu der Oberfläche in halber Entfernung von der- stellung der relativen Stärken der magnetischen Felder selben auf der Linie liegt, ausgedrückt werden kann. auf Grund der inneren und der äußeren Leiter die Dieses Ergebnis ist unabhängig von der Form und wirksame Zone, über der die Spannung, die durch die Größe des Magnetfeldes für elektrolytische Leiter und 50 Elektrode 24, 124 aufgenommen wird, integriert wird, annähernd so für sehr gut leitende strömende Me- entlang der x-Achse bewegt werden kann. Aus diesem dien, d.h. für Medien mit Leiteigenschaften, die sich Grunde sind unabhängige Stromzuführungsleitungen denen der Metalle annähern. Mathematisch ausge- für die inneren und äußeren Leiter gezeigt, wobei die drückt wird das Potential durch die Gleichung Stromquelle 46 Mittel aufweist, die eine auswählende

55 Einstellung der beiden zugeführten Ströme gestattet.

f /ν Dieses Merkmal der Erfindung ist von besonderer

U(y :z)= j Vzi-γ) ■ By(x; y; z) dx Bedeutung, wenn es erwünscht ist, beispielsweise die

J * Strömungsverteilung in einem Rohr zu untersuchen.

Der in F i g. 3 gezeigte, an einer Wand anbringbare

ausgedrückt, wobei y und ζ Koordinaten sind, die die 60 Geschwindigkeitsmesser 210 ist in erster Linie für den Stellung der Elektrode auf der Oberfläche angeben, Schiffsbau bzw. das Seewesen vorgesehen. Die Vor-F₂ die Geschwindigkeitsverteilung als eine Funktion richtung ist so ausgebildet, daß sie außen an einer von χ ist und B_y das magnetische Feld in der j-Rich- Schiffsseitenwand 214 unter dem Wasserspiegel antung ist. gebracht werden kann. Anstatt der einen, im Durch-

Da sich das magnetische Feld an der Stelle der 65 messer verhältnismäßig großen Öffnung, die für die x-Achse nahe der Elektrode umkehrt, beruht das auf- Anbringung der Vorrichtung nach F i g. 1 benötigt genommene Potential fast ausschließlich auf dem wird, erfordert die Vorrichtung nach F i g. 3 bei der Potential, das sich in einiger Entfernung von der Vor- Anbringung an der Schiffsseitenwand nur mehrere

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kleine Löcher 216 zur Aufnahme der Befestigungs- 246 geführt, von der ein Hauptabschnitt in der mittschrauben und ein mittleres Loch 212 für die Auf- leren Öffnung aufgenommen ist, während ein innerer nähme der Verbindungsleitungen. Die Vorrichtung Flansch 248 zwischen der Isolierscheibe 226 und dem nach Fig. 3 kann somit leichter und bequemer an- geschichteten Kern 222 liegt,
gebracht werden als die Vorrichtung nach Fig. 1. 5 Die Buchse246 kann aus Metall, beispielsweise aus

Dieser Geschwindigkeitsmesser ähnelt dem der Messing, bestehen und wird in diesem Falle elektrisch F i g. 1, indem er Einrichtungen zur Erzeugung eines von den anderen Teilen der Vorrichtung isoliert. Bei Magnetfeldes aufweist, die durch ein elektrostatisches einer abgewandelten Ausführungsform ist das vorSchild von der Elektrode zur Berührung des Wassers, stehende Ende der Buchse mit Außengewinde verdurch das sich das Schiff bewegt, getrennt wird. io sehen und ragt über die Innenseite der Wand 214

Die felderzeugende Einrichtung weist eine ringför- hinaus. Eine auf dieses vorstehende Ende geschraubte

mige Wicklungsanordnung 218 auf, die von einem Mutter genügt, um die Vorrichtung zu befestigen,

Abschirmelement 220 umgeben ist, das elektro- wobei die Schrauben 244 und die Löcher 216 dann

statische Wirkungen infolge des Aufbaues an einer unnötig sind. Die Leitungen 250 zu den Elektroden

Beeinflussung der von der Elektrodeneinrichtung auf- 15 sind in einem Abschirmelement 252 eingeschlossen,

genommenen Spannungen hindert. Die Wicklungs- das durch eine gestrichelte Linie schematisch gezeigt

anordnung 218 wird von einem geschichteten magne- ist. Das Element 252 ist bei 254 mit dem Schirm 228

tischen Kern 222 hinterlegt, der ebenfalls ringförmig verbunden.

ausgebildet ist, wobei sein äußerer Rand mit dem der Die gezeigte Wicklungsanordnung besteht aus zwei Wicklungsanordnung übereinstimmt und seine Mitte 20 rmgförmigen Spulen 256 und 258, die jeweils fortein Loch aufweist. Der Kern und die Wicklungs- laufend in einer Richtung gewickelt sind. Der Innenanordnung sind zwischen zwei mit mittleren Öffnun- durchmesser der Spule 256 entspricht dem Außengen versehenen Isolierscheiben 224, 226 angeordnet, durchmesser der Spule 258, und die beiden Spulen wobei letztere in erster Linie zur Verstärkung der sind koaxial in einer gemeinsamen Ebene angeordnet. Vorrichtung dient. Ein elektrostatischer Schirm 228 25 Der äußeren Spule 256 wird über Leitungen 260 und liegt an der Außenseite der Isolierscheibe 224 an. Die der inneren Spule 258 über Leitungen 262 Strom zuandere Scheibe 226 bildet den innersten Teil der Vor- geführt. Die Ströme in den beiden Spulen werden von richtung, mit Ausnahme eines Gehäuses 230 aus Iso- einer nicht dargestellten Quelle abgeleitet, die der liermaterial, beispielsweise gegossenem Kunststoff. Quelle 46 der F i g. 1 entspricht, wobei die Richtun-

F i g. 3 ist eine auseinandergezogene Ansicht, und 30 gen, in der sie fließen, entgegengesetzt sind und die es ist verständlich, daß die Rückseite des Gehäuses Stromstärken derart sind, daß die Stärken des magne-230 beim Einbau an der Außenfläche der Seitenwand tischen Feldes infolge der Spulen 256 und 258 un-214 anliegt. Die verschiedenen Teile der Vorrichtung gleich sind. Die Wicklungsanordnung und die zugesind in der praktischen Ausführung axial zusammen- ordneten Leitungen 260 und 262 sind von einem Abgerückt, so daß die benachbarten Teile aneinander 35 schirmelement 220 eingeschlossen. Um eine gegenanliegen. Das Gehäuse ist vorzugsweise um die an- seitige Beeinflussung zwischen der Wicklungsanordeinander anliegenden Teile unter Druck und Fluß ge- nung und den Elektroden zu verhindern, sind die Abformt, so daß Spalte zwischen den Teilen durch das schirmelemente 252 und 220 an verschiedenen Punk-Gußmaterial ausgefüllt werden, bevor dieses aus- ten mit der Erdung bzw. dem Massesystem der zuhärtet. Der Umfangsrand 232 des Gehäuses ist vor- 40 geordneten Schaltungsanordnungen verbunden,
zugsweise — wie gezeigt — so geformt, daß die Vor- Das durch den Stromfluß durch die beiden Spulen richtung die Gestalt eines allmählich erhöhten Be- 256 und 258 erzeugte Magnetfeld ist in F i g. 4 schereiches an der Schiffswandung hat und einen vernach- matisch dargestellt, wobei die Kurve 300 derselben lässigbaren Bewegungswiderstand bildet. die Veränderung der Intensität H der Magnetfeld-

An der Außenseite des elektrostatischen Schirms 45 komponente in Richtung der y-Achse längs der in

228 sind die beiden Elektroden 234 und 236 elek- Fig. 3 gezeigten x-Achse zeigt, die mit der Achse

irisch isoliert vom Schirm durch zugeordnete Isolier- der Wicklungsanordnung zusammenfällt. Das gezeigte

scheiben 238, beispielsweise aus Glimmer, ange- Koordinatensystem entspricht demjenigen der F i g. 1

bracht. Ene Abdeckplatte 240 aus geeignetem Isolier- und 2, wobei die Strömungsrichtung entlang der

material, beispielsweise Glasfasern, liegt über den 50 z-Achse liegt. Es ist ersichtlich, daß das Feld am

Isolierscheiben 238 und greift an den Elektroden 234, Punkt 301 seine Richtung umkehrt.

236 an, um sie in Stellung zu halten. Das in Fig. 4 dargestellte Magnetfeld ist typisch

Die Platte hat zwei Öffnungen, durch die die äuße- für das Feld innerhalb der wirksamen Zone der ren Stirnflächen der Elektroden einen elektrischen Wicklungsanordnung entlang Linien, die parallel zur Kontakt mit dem Wasser herstellen. Die Platte dient 55 x-Achse verlaufen, und folglich wird das in dieser als Verstärkung für den ganzen Aufbau. Mit Aus- Richtung durch jede der Elektroden 234,236 gehende nähme der Löcher für die Elektroden erstreckt sich Feld seine Richtung an einer Stelle nahe dem Gedas Kunststoffgehäuse 230 vollständig über die Platte schwindigkeitsmesser umkehren. Folglich ist jede der 240, wobei die Außenfläche des Gehäuses Vorzugs- Elektroden in einer solchen Stellung gegenüber der weise mit den frei liegenden Stirnflächen der Elek- 60 Wicklungsanordnung angeordnet, daß die davon auftroden fluchtet. Befestigungsschrauben 244 sind in die genommene Spannung zur Hauptsache auf diejenige Rückseite des Kunststoffgehäuses 230 eingebettet, zurückzuführen ist, die infolge der Feldumkehrung wobei ihre Gewindeschäfte sich durch die Löcher in den Grenzschichten nahe der Vorrichtung im Was-216 erstrecken, um Muttern an der Innenseite der ser an einer Stelle entfernt von der Vorrichtung erWand 214 zur Befestigung der Vorrichtung aufzu- 65 zeugt wird. Da darüber hinaus die Elektroden gleinehmen. Die Leitungen zu den Elektroden 234 und chen Abstand von der Spulenachse aufweisen, er-236 sowie zu der Wicklungsanordnung 218 sind durch zeugen sie gleiche, jedoch entgegengesetzte Ausgangsdie mittlere Öffnung 212 in der Wand in eine Buchse werte. Die Ausgangswerte können entsprechend ver-

einigt werden, um eine Spannung zu erhalten, die doppelt so groß ist wie diejenige, die von einer einzigen Elektrode an der Wicklungsanordnungsachse in bezug zu dem Potential des Wassers außerhalb des Magnetfeldes erhalten wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß durch verschiedene Wicklungsanordnungen eine geeignete Magnetfeldverteilung erzeugt werden kann. Die dargestellte Anordnung sieht eine Verstellung des Umkehrpunktes 301 vor, und zwar durch Änderungen der getrennten Stromzufuhren zu den beiden Spulen 256 und 258, aber wo diese Erleichterung nicht erforderlich ist, kann die Spulenanordnung aus einem einzigen Leiter bestehen, der in einer ersten Richtung und dann in umgekehrter Richtung gewickelt ist. Eine derart gewickelte Spule kann mit Abstand zueinander angeordnete innere und äußere ringförmige Abschnitte aufweisen, die in gleichem Sinne mit inneren und äußeren, auf Abstand gehaltenen Abschnitten geringeren radialen Ausmaßes gewickelt sind, die zueinander in engegengesetztem Sinne gewickelt sind. Durch Wahl geeigneter Wicklungsanordnungen kann an Stelle des in Fig. 4 gezeigten Magnetfeldes irgendeine geeignete Feldverteilung erzielt werden.

Ein bevorzugter, jedoch auch anders gestaltbarer Aufbau des elektrostatischen Schirms228 ist in Fig. 5 gezeigt. Der dargestellte Schirm besteht aus mehreren dünnen Metallstreifen 404, vorzugsweise aus Kupfer, wobei der Rand einer jeden Lage diejenige des benachbarten Streifens überlappt, jedoch isoliert davon ist, und zwar mittels eines Streifens aus Isoliermaterial. Eine elektrische Verbindung wird durch eine Lötstelle oder eine Punktschweißung an der mit 405 bezeichneten Stelle vorgenommen. Es ist ersichtlich, daß bei dieser Konstruktion zirkulierende Wirbelströme innerhalb des Schirms über den größten Teil seiner Fläche wirksam vermieden werden. Ein derart ausgebildeter Schirm kann an Stelle der dünnen Platten 22 und 122 der Geschwindigkeits-Meßvorrichtung nach den Fig. 1 bzw. 2 verwendet werden, vorausgesetzt, daß erstere Vorrichtung so abgeändert wird, daß der Schirm 22 seiner baulichen Funktion enthoben wird.

Die Schaltungsanordnungen zur Speisung der magnetfelderzeugenden Einrichtungen mit Strom oder Strömen und zum Empfang der durch die Elektroden aufgenommenen Potentiale können von beliebiger geeigneter Art sein.

Mit der Erfindung ist somit ein Geschwindigkeitsmesser geschaffen, der viele vorteilhafte Merkmale aufweist und der insbesondere, jedoch nicht ausschließlich im Seewesen verwendbar ist, wobei er leicht so anbringbar ist, daß er keinen Beschädigungen ausgesetzt ist. Da keine beweglichen Teile vorhanden sind, bleibt die Vorrichtung über eine lange Zeit verläßlich, ohne irgendwelche Wartung zu benötigen.

Claims (20)

Patentansprüche: 60

1. Vorrichtung zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines elektrisch leitenden strömenden Mediums mit Einrichtung zur Erzeugung eines Magnetfeldes mit einer in dem strömenden Medium unter rechtem Winkel zur Strömungsrichtung liegenden Komponente und mit einer Elektrodenanordnung, die wenigstens eine Elektrode zur Aufnahme des sich ergebenden elektrischen Potentials in dem Strömungsmittel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugenden Einrichtungen (26, 128, 130, 218, 222) für eine Umkehr der Richtung der Magnetfeldkomponente neben der einen Elektrode (24, 124, 234) ausgeführt sind und wenigstens der größere Teil des aufgenommenen Potentials aus der Strömung des Mediums im Abstand von der Vorrichtung (10,210) aufgenommen wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine zweite Elektrode (236) zur Aufnahme des Potentials in dem strömenden Medium aufweist und daß die Magnetfeldkomponente ihre Richtung nahe der zweiten Elektrode (236) im entgegengesetzten Sinne zu dem der Komponente nahe der ersten Elektrode (234) umkehrt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung (218, 222) so angeordnet ist, daß sie gleiche Magnetfeldkomponenten nahe den beiden Elektroden (234, 236) erzeugt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenanordnung eine zweite Elektrode (22, 122) aufweist, die mit dem strömenden Medium außerhalb des Magnetfeldes Berührung hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein nichtmagnetischer elektrostatischer Schirm (12, 112, 228) zwischen der Elektrodenanordnung (24,124, 234, 236) und der Vorrichtung (26, 128, 218, 222) zur Erzeugung des Magnetfeldes vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrode (22, 122) durch einen Abschnitt des elektrostatischen Schirms (12,112) gebildet ist, der sich über das Magnetfeld hinaus erstreckt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Schirm (12) am Umfang Einrichtungen (16) aufweist, um die Vorrichtung in einer Öffnung der Seitenwand (14) eines Schiffes zu befestigen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrostatische Schirm (228) mehrere parallele Metallstreifen (404) aufweist, deren benachbarte Ränder einander überlappen, und daß elektrisches Isoliermaterial und eine einzige Verbindungsstelle (405) zwischen ihnen angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Vorrichtung einen ersten Leiter (32) und ein Paar zweite Leiter (30) aufweist, die sich parallel zur Strömungsrichtung des strömenden Mediums erstrecken, und daß die zweiten Leiter (30) beiderseits des ersten Leiters angeordnet sind und daß Einrichtungen (48, 50) vorgesehen sind, die einen elektrischen Stromfluß in entgegengesetzten Richtungen im ersten Leiter (32) und in den zweiten Leitern (30) bewirken.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Vorrichtung einen ersten, zu einer ersten ringförmigen Spulenanordnung (256) gewickelten Leiter und einen zweiten, zu einer ringförmigen Spulenanordnung gewickelten Leiter

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(258) aufweist, welch letzterer koaxial zur ersten Spulenanordnung angeordnet ist, und daß Einrichtungen (260, 262) vorgesehen sind, die einen Stromfluß in entgegengesetzten Richtungen in der ersten und der zweiten Spulenanordnung bewirken.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrische Stromquelle (46) wahlweise veränderliche Ströme dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter zuführt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Vorrichtung einen in einer ersten Richtung zur Bildung einer ersten ringförmigen Spulenanordnung gewickelten Leiter (32) und einen zweiten, in entgegengesetzter Richtung wie die erste Spulenanordnung gewickelten, eine zweite ringförmige Spulenanordnung bildenden Leiter (30) aufweist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ao gekennzeichnet, daß die erste Spulenanordnung mit Abstand zueinander angeordnete innere und äußere Spulen und die zweite Spulenanordnung mit Abstand zueinander angeordnete innere und äußere Spulen zwischen den Spulen der ersten as Spulenanordnung aufweist und daß die Spulen der zweiten Spulenanordnung jeweils ein geringeres radiales Maß als jede der Spulen der ersten Spulenanordnung aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Vorrichtung einen magnetisierbaren Kern (28,128, 222) aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das magnetische Feld erzeugende Vorrichtung eine ringförmige Wicklungsanordnung (218) aufweist, die von einem magnetisch durchlässigen Kern (222) hinterlegt und der ein elektrostatischer Schirm (228) vorgeordnet ist, und daß die beiden Elektroden (234, 236) an Isolierkörpern (238) angebracht sind, die den Schirm an Stellen auf einem Durchmesser der Wicklungsanordnung (218) überlagern, gleichen Abstand von der Achse der Wicklungsanordnung (218) haben und zwischen deren innerem und äußerem Durchmesser angeordnet sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungen (250, 260, 262) zu der Spulenanordnung (218) und den Elektroden (234, 236) sich durch eine mittlere Öffnung der Isolierung (224, 226) des Schirms (228) und des Kerns (222) erstrecken.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß für die Leitungen eine Buchse (246) vorgesehen ist, die an der Seite der Vorrichtung (210) entgegengesetzt zu den Elektroden (234, 236) vorsteht und mit Außengewinde versehen ist, und daß ein Loch in einer Platte (214) zur Befestigung der Vorrichtung angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Einrichtung (218, 222) und die Elektrodenanordnung (234, 236) in einem in das strömende Medium eintauchbaren Gehäuse (230) angeordnet sind.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (230) aus Kunststoff geformt ist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die das Magnetfeld erzeugende Vorrichtung (218, 222) in Gehäusematerial eingebettet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen