DE1933953C - Elektrodenanordnung eines elektromagnetischen Strömungsmessers für flüssiges Metall - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den eines elektromagnetischen Strömungsmessers für QUs- Unteransprüchen gekennzeichnet,
siges Metall mit hohem Schmelzpunkt, das durch eine Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfin-Rohrleitung aus elektrisch nichtleitendem Material dung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erfließt. 5 läutert. Es zeigt

Elektromagnetische Strömungsmeßgeräte für elek- F i g. 1 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen

trisch leitende fließfähige Stoffe beruhen auf dem Vorrichtung,

Prinzip, daß ein elektrischer Leiter, der sich in einem F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Magnetfeld bewegt, ein Potential erzeugt, und zwar F i g. 1 und

rechtwinklig zur Richtung des Magnetflusses und zur io F ig. 3 einen vergrößerten Schnitt eines Teiles der

Richtung des sich bewegenden Leiters. Eine leitfähige Rohrleitung und der mit dieser verbundenen Zweig-Flüssigkeit, die in einer Rohrleitung fließt, wirkt unter leitung, die die Elektroden enthält, längs der Linie

diesem Gesichtspunkt wie ein sich bewegender fester 3-3 von F i g. 2.

Leiter, so daß das erzeugte Potential der Strömungs- in der Zeichnung ist eine Rohrleitung 1 aus elekgeschwindigkeit direkt proportional ist, auch wenn ein 15! trisch nichtleitendem feuerfestem Material dargestellt,

Teil des erzeugten Potentials durch die langsamer durch die ein Strom aus schmelzflüssigem Metall

strömende Flüssigkeit in der Nähe der Wand der fließt, beispielsweise geschmolzener Stahl, der eine

Rohrleitung oder wenn eine metallische Wand ver- Temperatur von etwa 1538° C hat. Die Rohrleitung 1

wendet wird durch die Wand selbst kurzgeschlossen kann ein Teil einer Entgasungseinheit sein oder eine

wird. ao Rohrleitung zum Endlosgießen von Stahl od. dgl. Um

Eine Elektrodenanordnung für elektromagnetische der Rohrleitung eine zusätzliche Festigkeit zu geben,

Strömungsmesser ist beispielsweise schon aus der kann sie einen nicht gezeigten Mantel aus rostfreiem

USA.-Patentschrift 3 355 604 bekanntgeworden. Bei Stahl oder einem ähnlichen nichtmagnetischen Ma-

dieser Anordnung bestehen die Elektroden aus einer terial haben, durch Aas eine Ablenkuug des Magnet-

pastenförmigen Masse, welche aus Graphit und einem 95 feldes im Meßbereich verhindert wird. Bei einer typi-

öligen Bindemittel zusammengesetzt ist und mittels sehen Entgasungseinheit der beschriebenen Art kann

eines Kolbens in einer rohrförmigen Abzweigleitung die Rohrleitung 1 anfänglich einen Innendurchmesser

vorwärts geschoben wird. von etwa 25 bis 30 cm haben und es können etwa

Wenn die strömende Flü-sigkei* wie bei der vor- 18 000 kg Stahl je Minute durch die Leitung fließen, liegenden Erfindung, ein schnelzflüssiges Metall mit 30 Die Wand der Rohrleitung ist zweckmäßigerweise so hoher Temperatur ist, beispielsweif geschmolzener dick ausgeführt, daß sie infolge der Erosion so viel Stahl mit einer Temperatur von etwa 1538° C, der Material verlieren kann, daß der Innendurchmesser durch eine Entgasungseinheit strömt, dann ist der Rohrleitung um nahezu 5O°/o zunehmen kann, die Konstruktion von Strömungsmeßgeräten mit In dem Abschnitt der Rohrleitung, in welchem die Schwierigkeiten verbunden, da ein elektrischer Kon- 35 Strömungsmessungen durchgeführt werden, sind zwei takt mit dem flüssigen Metallstrom hergestellt werden Zweigrohre 2 aus demselben Material wie die Rohrmuß, femer wegen der Größe des Stromes, der hohen leitung 1 in die Wand der Rohrleitung 1 eingesetzt Temperatur, der Verwendung einer keramischen und stehen über eine Bohrung 3 mit dem Innern der Rohrleitung und wegen der Änderung des Strömungs- Rohrleitung 1 in Verbindung, wobei der Durchmesser querschnittes, da die Innenfläche der Leitung im 40 der Bohrung 3 gleich dem Innendurchmesser der Laufe der Zeit erodiert. Zweigrohre ist. Diese Z«/eigrohre können wenn ge-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, wünscht ebenfalls durch einen Außenmantel (nicht

eine Elektrodenanordnung zu schaffen, die besonders gezeigt) aus nichtmagnetischem rostfreiem Stahl ver-

zur Messung von flüssigen Metallen geeignet ist, stärkt sein. Die inneren Enden der Bohrungen 3 lie-

wclche einen hohen Schmelzpunkt haben. 45 gen sich im wesentlichen diametral gegenüber, wäh-

Die Lösung dieser Aufgabe wird bei der eingangs rend die Achse eines jeden Zweigrohres 2 vorzugserwähnten Elektrodenanordnung dadurch erreicht, weise um einen Winkel von etwa 15° zur Horizondaß an gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung ta'.en nach unten geneigt ist, so daß die Zweigrohre quer zur Strömungsrichtung und zum Magnetfeld von ihren Außenenden nach innen ansteigen, um zu zwei Zweigrohre aus nichtleitendem Metall angeord- 50 verhindern, daß sich Gase in den Zweigrohren annet sind, welche je eine stabförmige Metallelektrode sammeln und die elektrische Leitung unterbrechen, umschließen, die im inneren Teil in geschmolzenem In jedem Zweigrohr 2 ist eine Elektrode 4 aus Me- und im äußeren Teil in festem Zustand ist. tall angeordnet. Dies kann auf verschiedene Weise

Die erfindungsgemäße Elektrodenanordnung ist geschehen. So kann das schrnelzflüssige Metall aus

einfach aufgebaut und zuverlässig im Betrieb. Sie hat SS dem Innern der Rohrleitung 1 durch die Zweigrohre

den Vorteil, daß Änderungen des Strömungsquer- geführt werden bis das Metall einen Punkt erreicht,

schnittes der das schmelzflUssige Metall führenden an dem es sieh in den Zweigrohren verfestigt und

Rohrleitung, aber auch die hohe Temperatur des flUs- als Stopfen wirkt, der das Austreten des schmelziltta-

sigen Metalls, eine Verfälschung der Meßergebnisse eigen Metalls verhindert. Die Zweigrohre 2 sind ge*

nicht bewirken können, da die Elektroden in ihrem βο nügend lang, so daß der Wärmeaustausch ausreicht,

inneren Teil im gesemotzenen Zustand vorliegen und um sicherzustellen, daß der Außenteil des geschmol-

sich automatisch geänderten Abmessungen des Lei· zenen Metalls genügend gekühlt wird, so daß er in

tungsmaterials anpasesn. Weiterhin ist ein Ausfließen festen Zustand Übergeht, wobei das äußere Ende der

des schmelzfltlssigen Metalls durch die Elektroden· Elektroden vorzugsweise eine Temperatur von etwa

Öffnungen ausgeschlossen, da diese in ihrem äußeren «β ISO⁰ C oder weniger hat. Jede so in den Zweigroh- Teil in festem Zustand sind, so daß eventuell ein- ren gebildete Elektrode besteht aus einem geschmol-

dringendes schmclzfHiesiges Metall sich sofort von zenen Teil A und einem festen Teil B, wobei der flüs-

MiIi¹St verfestigt und in den starren Zustand Übergeht. slge und der feste Teil durch eine TrennflUche C an

irgendeiner Stelle der Zweigrohre getrennt sind, die in F i g. 3 willkürlich eingezeichnet wurde. An den Außenenden jedes Zweigrohres (oder der Elektroden) können Kühlrippen 6 angebracht sein, um eine zusätzliche Kühlrippen zu erreichen, wobei die Zweigrohre kürzer ausgeführt werden können. Ferner kann um die Auiienenden dieser Elemente Kühlwasser geleitet werden.

Anstatt die Elektroden, wie oben beschrieben, durch den geschmolzenen Metallstrom zu bilden, kann auch in jedes Zweigrohr, ehe geschmolzenes Metall aus der Rohrleitung 1 eintritt, eine runde Stange aus kaltem Metall eingesetzt werden, das vorzugsweise dieselbe Zusammensetzung hat wie das geschmolzene Metall in der Rohrleitung 1. Der Außendurchmesser der Stange sollte so gewählt sein, daß ein einigermaßen enger Sitz in dem Zweigrohr entsteht. Das innere Ende der Stange kann sich ins Innere der Rohrleitung 1 erstrecken, wobei ^:n diesem Fall das durch die Rohrleitung 1 strömende geschmolzene ao Metall den inneren Teil jeder Elektrodenstange zum Schmelzen bringt, wobei eine Elektrode gebildet wird, die wiederum einen flüssigen inneren Teil und einen festen äußeren Teil aufweist, die an einer Trennfläche aufeinanderstoßen. Vorzugsweise erstreckt sich jedoch das innere Ende der Elektrodensiange von Anfang an nicht ins Innere der Rohrleitung 1, so daß das geschmolzene Metall aus der Rohrleitung 1 in die Zweigrohre eintritt und einen Kontakt mit der festen Elektrodenstange in der Bohrung 3¹ jedes Zweigrohres 2 herstellt. Ist zwischen dem äußeren Teil der Stange und den Zweigrohren kein dichter Sitz vorhanden, so tritt etwas von dem geschmolzenen Teil der Stange oder etwas schmelzflüssiges Metall aus der Rohrleitung 1 in den Spalt zwischen der Stange und Ic. Wand der Zweigrohre ein und verstopft diesen, so daß ein dichter Sitz zwischen der Elektrode und der Wand des Zweigrohres erreicht wird.

In den meisten Fällen wird diese Methode zur Herstellung der Elektroden vorgezogen. Unter anderen Vorteilen erreicht man hiermit eine schärfer abgegrenzte Trennfläche zwisciien flüssigem und festem Teil der Elektrode. Außerdem kann das äußere Ende der Elektrodenstange vor dem Einsetzen in das Zweigrohr aufgebohrt werden, um einen inneren Kanal für die Durchleitung von Kühlwasser zum Kühlen der Elektrode zu schaffen. Ein weiterer Vorteil ist der, daß eine zusammengesetzte Elektrode herstellbar ist, bei der die kalt in das Zweigrohr eingesetzte Stande beispielsweise aus rostfreiem Stahl bestehen kann, deren inneres Ende geschmolzen wird und zum Teil durch das geschmolzene Metall aus der Rohrleitung 1 ersetzt wird. Die Verwendung von rostfreiem Stahl für den Außenteil der Elektrode kann unter bestimmten Umständen erwünscht sein, um eine Ablenkung 5s oder Verzerrung de» angrenzenden Magnetfeldes über dem schmelzflUssigen Metall in der Rohrleitung 1 auf ein Minimum herabzudriieken. In diesem Bereich soltle die Bietrode nichtmagnetisch sein, sie braucht dies aber tin kalten Ende im allgemeinen nicht zu sein, da dieses gewöhnlich weit genug vom Magnet· feld des Strömuiigsmeßgerätes entfernt ist, so daß dieses hierdurch nicht beeinflußt wird. Demgemäß eignen sich aueh normale magnetische Stähle zur Herstellung der Elektroden, da ihre Temperatur in 6s der Nahe de· Magnetfeldes Über dem Curie-Punkt liegt, Sb welchen sie nichtmagnetisch werden. Wenn iedoch die Zweigrohre und die Elektroden ausreichend gekühlt werden, so kann eine Elektrode aus normalerweise magnetischem Stahl kalt genug sein, so daß sie, wenn sie nahe bei dem Magnetfeld des Strömungsmeßgerätes liegt, dieses ablenken kann. Wenn die Elektrode zusammengesetzt ist und der kältere Teil aus einem normalerweise unmagnetischen rostfreien Stahl besteht, so ist keine Ablenkung feststellbar oder sie ist minimal. Obgleich solche zusammengesetzte Elektroden eine thermische elektromotorische Kraft an den Berührungsstellen zwischen den verschiedenen Metallen erzeugen, sind diese Kräfte klein, da die Kontaktflächen in den beiden Elektroden im wesentlichen dieselbe relative Temperatur haben.

Unabhängig davon, welche Methode zur Herstellung der teilweise flüssigen, teilweise festen Elektrode angewandt wird, werden geeignete elektrische Kabel an die festen Außenenden d. i Elektroden angeschlossen und zu einer üblichen e'ektronischen Anlage (nicht gezeigt) geführt, um das elektrische Potential zu verstärken und zu messen., das in der Rohrleitung durch ein außen angelegtes elektrisches Feld erzeugt wird.

Das Magnetfeld kann durch einen Dauermagneten 11 erzeugt werden, der mit Polschuhen 12 versehen ist, die sich über und unter der Rohrleitung 1 erstrecken und zwar in unmittelbarer Nähe der Zweigrohre 2, die die Elektroden enthalten. Die Magneteinrichtung kann in geeigneter Weise neben der Rohrleitung oder darüber in einem Rahmen 13 eingebaut sein, der durch Seile 14 getragen wird, die in Haken

16 eingehängt sind, die oberhalb des Schwerpunktes der Magneteinrichtung angeordnet sind. Strömt das geschmolzene Metall in der Rohrleitung in der durch den Pfeil in F i g. 2 angegebener. Richtung und verläuft der magnetische Fluß vertikal durch die Rohrleitung hindurch, so entsteht ein elektrisches Potential horizontal über dem geschmolzenen Metallstrom, das über die Elektroden und die elektrischen Kabel

17 zu einer Schalttafel 18 und von dort zu einem nicht gezeigten Meßgerät geleitet wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrodenanordnung eines elektromagnetischen Strömungsmessers für flüssiges Metall mit hohem Schmelzpunkt, das durch eine Rohrleitung aus elektrisch nichtleitendem Matrial fließt, dadurchgekennzeichnet, daß an gegenüberliegenden Seiten der Rohrleitung (1) quer zur Strömungsrichtung und zum Magnetfeld zwei Zweigrohre (2) aus nichtleitendem Material angeordnet sind, welche je eine stabförmige Metallelektrode umschließen, die im inneren Teil in geschmolzenem und im äußeren Teil in festem Zustand ist.

2. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, düß die Zweigrohre (2) nach oben zur Verbindungsstelle mit der Rohrleitung (1) geneigt angeordnet sind, um zu verhindern, daß sich Oase in den Zweigrohren ansammeln.

3. Elektrodenanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden durch einen Teil des durch die Rohrleitung (1) fließenden geschmolzenen Metalls gebildet sind, der von der Rohrleitung (1) in die Zweigrohre (2) abgezweigt wird und sich dort verfestigt.

4. Elektrodenanordnung nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden teilweise aus einer festen Stange gebildet sind, die in die Zweigrohre (2) eingesetzt ist, ehe das geschmolzene Metall durch die Rohrleitung (1) zu strömen beginnt, und daß ein wen tcrer Teil jeder Elektrode aus dem geschmolzenen Metall gebildet ist, das aus der Rohrleitung (1) in die Zweigrohre geflossen ist.

5. Elektrodenanordnung nach einem der von hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (6) zum Kühlen des Teils der Elektroden, die entfernt von der Rohrleitung (1) liegen,

6. Elektrodenanordnung nach Anspruch 4, da* durch gekennzeichnet, daß die feste Stange eine ander« Zusammensetzung hat ats das geschmolzene Metall in der Rohrleitung (1).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen