DE1648142B2 - Elektromagnetischer stroemungsmesser - Google Patents

Description

Eine herkömmliche Anordnung des elektromagnetischen Strömungsmessers sieht ein elektrisch-leitendes Rohr vor, durch das die Flüssigkeit strömt und daß an seiner äußeren Umfangsfläche mit Vorrichtungen zur Errichtung eines Magnetfeldes rechtwinklig zum Rohr versehen ist. An der inneren Rohrwandung ist ein Paar gegenüberliegend angeordneter isolierter Elektroden derart angebracht, daß eine Verbindungslinie zwischen den Elektroden innerhalb des Rohres rechtwinklig zu der Richtung des Magnetfeldes steht. Durch den magnetischen Fluß, der von der Flüssigkeit geschnitten wird, wird quer durch die in der Leitung fließenden Flüssigkeit eine Spannung induziert, die von einem mit den beiden Elektroden verbundenen, elektromagnetischen Flußmesser gemessen wird. Somit wird das Strömungsausmaß der Flüssigkeitsströmung in dem Rohr aus der Beziehung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der induzierten Spannung bestimmt.

Im allgemeinen wird das Rohr, das bei solchen Ausrüstungen benutzt wird, aus einem nichtmagnetischen, nichtmetallischen Material, z. B. aus zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit mit einem synthetischen Kunststoff imprägnierten Papier, hergestellt, oder es kann auch aus einem nichtmagnetischen Metall bestehen. Das Rohr aus nichtmagnetischem Metall hat eine große mechanische Festigkeit, um dem Flüssigkeitsdruck zu widerstehen, so daß Rohre nus nichtmetallischem Metall gewöhnlich benutzt werden, wenn eine Flüssigkeit unter hohem Druck behandelt wird.

Wie jedoch allgemein bekannt ist, bewirkt der wechselnde Magnetfluß rechtwinklig zu dem Rohr ein Indizieren von Wirbelströmen innerhalb des Rohrmatenals, wodurch die örtliche Temperatur in dem Rohr ansteigt. Dabei ergibt sich nacheinander ein starker Wechsel in der Spannungsverteilung quer durch oder in der Stromverteilung durch die Flüssigkeit, wodurch das Nullniveau des Meßinstruments schwankt. Daraus folgend wird eine genaue Messung der Strömungsgeschwindigkeit behindert.

Ein übliches Mittel gegen das zuvor erwähnte Hindernis ist es, die Wirbelströme durch Verringern der Rohrwandungsstärke auf ein Mindestmaß herab-

zudrücken oder z.B. bei nichtmetallischem Rohr dieses mit einer elektrostatischen Abschirmung zu umgeben, die aus einzelnen dünnen Metallringen besteht, welche durch Isolierschichten getrennt, jedoch durch einen geerdeten Leiter kurzgeschlossen sind.

is Ein Verringern der Wandstärke ergibt jedoch unvermeidlich ein Abfallen der mechanischen Festigkeit des Rohres, so daß ein Rohr mit extrem dünnen Wandungen sehr leicht brechen kann, wenn es zur Messung von eingeschlossenen Flüssigkeiten unter

ao hohem Druck oder für Saugleitungen benutzt wird. Dabei kann das Rohr nämlich nicht der mechanischen Verformung widerstehen, die sich aus der Expansion und Kontraktion des Rohrmaterials auf Grund der Temperaturwechsel der Flüssigkeit ergeben. In der

»5 Praxis gibt es daher einen bestimmten Wert, unter den die Wandungsstärke nicht so reduziert werden kann. Daraus folgend h>t niemals eine vollständige Eliminierung der Nullstellenabweichung auf Grund der Wirbelströme und daraus eine genaue Messung des Strömungsmaßes erzielt worden.

Es ist daher Ziel der Erfindung, einen elektromagnetischen Flußmesser zu schaffen, der in seiner Konstruktion einfach ist und eine genaue Messung auf Grund der reduzierten Wirbelströme zuläßt und dessen Rohr eine unverringerte mechanische Festigkeit besitzt.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Strömungsmesser erreicht. Durch diese Ausbildung des Rohres wird die mechanische Festigkeit auf einem vorherbestimmten Wert gehalten, und gleichzeitig werden die durch den wechselnden Magnetfluß induzierten Wirbelströme reduziert.

In der folgenden Tabelle wird ein erfindungsgemäßes Rohr mit einem herkömmlichen Rohr der gleichen Art verglichen.

50	Rohrdurchmesser (in mm)	Her kömmliches Rohr	Erfindungs gemäßes Rohr
angelegte Spannung (in Volt)	100	100
55 ν ' verbrauchte Gesamt leistung (in Watt)	100	100
Rohrverlust (in Watt)	415,5	97,5
6o Nullstellenabweichung, ausgedrückt durch Strö mungsgeschwindigkeit (in mm/sec.)	228,7	16,4
Maximaldruck (in kg/cm'-")	96	12
100	100

Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, ist der Rohrverlust und damit die von dem Rohr verbrauchte Kraft bei dem erfindungsgemäßen Rohr bei gleichem

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Durchmesser und gleichem Druck sichtbar kleiner als geordnet sind und zweckmäßig in einem Abstand der des herkömmlichen Rohres, wodurch der gesamte zueinander mit ihren langen Seiten rechtwinklig zu Leistungsbedarf reduziert wird. Ferner zeigen die der Rohrachse stehen. Fig. 3 zeigt ein Rohr 1, das Werte der Nullstellenabweichung, daß eine beacht- mit runden Ausnehmungen 3 versehen ist, ώ.ζ ebenliche Verbesserung der Genauigkeit erzielt werden 5 falls in einem bestimmten Abstand zueinander stehen, kann. _In ρ i g. 4 ist ein Rohr 1 gezeigt, das mit flachen.

Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Aus- langgestreckten Einschnitten versehen ist. Bei den

führungsbeispielen an Hand von Zeichnungen näher Rohren der Fig. 2 bis 4 können die Magnetwick-

erläut . Es zeigt Iungen über irgendein geeignetes Teil der äußeren

Fi_fe - eine perspektivische Ansicht eines erfin- io Oberfläche angebracht sein, da die Schlitze, Ein-

dungsgemäßen Ausführungsbeispiels, schnitte oder Ausnehmungen gleichmäßig über die

F i g. 2 bis 4 perspektivische Ansichten von ver- gesamte Fläche der äußeren Umfangsfläche des

schiedenen Modifikationen des erfindungsgemäßen Rohres 1 verteilt sind. Im Falle des in F i g. 4 dar-

Rohres, gestellten Rohres 1 jedoch werden die Magnetwick-

F i g. 5 bis 11 Schnitte durch weitere Ausführungs- 15 Iungen vorteilhaft an den gegenüberliegenden flachen

beispiele des Rohres, Einschnitten 3 angebracht, um den Wirbelstromefkk¹

Fig. 12 bis 14 weitere Ausführungsbeispiele des auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Weitere Ausfüi.-

Rohres in Seitenansicht. rungsbeispiele des Rohres, bei denen die Nuten 3

Fig. 1 zeigt ein zylindrisches Rohr 1, das aus parallel zur Achse des Rohres 1 angeordnet sind, einem nichtmagnetischen Metall, wie Kupfer, her- »0 werden in den Fig. 5 bis 11 gezeigt. Tig. 5 zeigt ciu gestellt ist. Das Rohr 1 ist auf seiner ganzen Länge Rohr 1, das mit einer Anzahl von sich gegenübermit einer Auskleidung 2 versehen, die aus einem liegenden, parallel verlaufenden und im gleichen Abmechanisch schützenden und chemisch beständigem stand zueinander stehenden äußeren Nuten 3 ausgjisolierendem Material besteht, wie z.B. aus Poly- bildet ist. Fig. 6 zeigt ein Rohr 1, das mit verhältnitetrachloräthylen. Das Rohr 1 ist mit einer Anzahl in 25 mäßig engen, in axialer dichtung angeordneten Axialrichtung parallel verlaufender äußerer Nuten 3 Nuten 3 versehen ist. Fig. 7 zeigt ein Rohr I mit versehen. Auf der äußeren Umfangsfläche des Roh- verhältnismäßig breiten, in axialer Richtung ango res 1 sind zwei Magnetwicklungen 4, und 4., sich brachten Nuten 3. F i g. 8 zeigt ein Rohr 1 mit einem gegenüberliegend so angebracht, daß, wenn sie er- Paar gegenüberliegender, breiter, in axialer Richtung regt werden, ein Magnetfluß erzeugt werden kann, 30 verlaufender Nuten 3 von gleichmäßiger Tiefe. Fig. 9 der das Rohr 1 in radialer Richtung durchdringt. Das zeigt ein Rohr 1 mit in axialer Richtung angeordneten Rohr 1 und die Magnetwicklungen 4, und 4., sind Nuten 3, die sich in radialer Richtung durch die von einem zylindrischen Kern 5 umgeben. Obwohl Rohrwandung erstrecken und bis zur inneren Aus in den Zeichnungen nicht dargestellt, ist ein Paar kleidung 2 reichen. F i g. 10 zeigt ein kohr 1, das mit Elektroden an in der inneren Rohrwandung sich 35 einer Anzahl von in axialer Richtung verlaufenden gegenüberliegenden Punkten isoliert befestigt. Die äußeren Nuten 3 versehen ist, wobei in der äußeren Linie, die die beiden Elektroden verbindet, liegt Rohrumfangsfläche gegenüberliegende parallele Streirechtwinklig zu der Richtung des zu erzeugenden fen gebildet werden. Fig. Π zeigt ein Rohr 1, das Magnetfeldes, so daß ein Teil jeder Elektrode in Ver- mit einer Anzahl von äußeren, in axialer Richtung bindung mit der durch das Rohr 1 fließenden Flüssig- 40 verlaufenden Nuten 3 ausgestattet ist, wobei eine keit stellen kann. Die Elektroden sind mit den Ein- entsprechende Anzahl radialer Streifen gebildet gangsklemmen eines Flüssigkeitsmessers verbunden, werden.

während die Magnet wicklungen A₁ und 4., über Lei- Fig. 12 zeigt ein Rohr 1 mit einer Anzahl von

tungsdrähte 7 mit einer Wechselstromquelle 6 in in gleichmäßigem Abstand zueinander stehenden

Reihe geschaltet sind. 45 Nuten 3, dio in Längsrichtung in zwei Teile, darge-

Das Rohr 1 ist mit einer Anzahl von in axialer stellt in Fig. 13, oder in drei Teile, dargestellt in

Richtung parallel verlaufender Nuten 3 versehen, wo- Fig. 14, geteilt werden können,

durch es möglich ist, die Wirbelströme hinreichend Aus der vorangehenden Beschreibung ist ersicht-

zu reduzieren, ohne die mechanische Stärke des Roh- lieh, daß die in dem erfindungsgemäßen Rohr ein-

res 1 unzulässig zu verringern und ferner die Abwei- 50 gearbeiteten Nuten oder Ausnehmungen in irgend-

chung des Nullniveaus auf ein Mindestmaß herabzu- einer Stellung zueinander stehen können, solange die

drücken. Die Anzahl der Nuten 3 in dem Rohr 1 ist mechanische Festigkeit des Rohres über einem vor-

vorteilhafterweise so groß, daß die mechanische herbestimr.ten Wert gehalten wird, der es ermöglicht,

Stärke des Rohres 1 nicht wesentlich verringert wird. die richtige Breite oder Tiefe der Nuten oder Aus-

Die F i g. 2 bis 4 zeigen entsprechend Abände- 55 nehmungen auszuwählen.

rangen des erfindungsgemäßen Rohres, wobei die Die zuvor beschriebene Rohrauskleidung 2 ist nur

dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ent- notwendig, wenn die elektrische Leitfähigkeit des

sprechenden Teile mit entsprechenden Bezugszeichen Rohres größer als die der Flüssigkeit ist. Wenn die

versehen sind. Ein in F i g. 2 dargestelltes Rohr 1 ist Leitfähigkeit des Rohres geringer ist als die der

mit einer Anzahl von im wesentlichen rechtwinkliger, 60 Flüssigkeit, kann von der Auskleidung abgesehen

enger äußerer Schlitze 3 versehen, die in Reihen an- werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Strömungsmesser mit einem nichtmagnetischen Rohr, durch das eine leitende, in ihrer Sti ömungsgeschwindigkeit zu messende Flüssige, t fließt, isolierten Elektroden und Vorrichtungen zur Erzeugung eines wechselnden, im wesentlichen rechtwinklig zur Verbindungslinie der Elektroden und der Strömungsrichtung der Flüssigkeit stehenden Magnetfeldes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Reduzierung des Wirbelstromes in dem Rohr (1) in der äußeren Umfangsfläche eine Anzahl von Nuten (3) eingearbeitet ist.

2. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (3) axial in dem Rohr (1) eingearbeiie, sind.

3. Strömungsmesser nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (3) rechtwinklig zur Rohrachse angeordnet sind.

4. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (3) als ringförmige Ausnehmungen ausgebildet sind.

5. Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des Rohres (1) mit einer isolierenden Auskleidung (2) auf der Länge des Rohres (1) ausgekleidet ist und daß ein Teil der Nuten (3) durch die Wandung des Rohres (1) verläuft und bis zur Auskleidung (2) reicht.