DE1951378A1

DE1951378A1 - Verfahren zur Ermittlung der volumetrischen Differenz zweier Stoffstroeme mittels induktiver Durchflussmessung

Info

Publication number: DE1951378A1
Application number: DE19691951378
Authority: DE
Inventors: Hubert Hinkelmann; Ekkehard Dipl-Ing Hoene
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-11
Filing date: 1969-10-11
Publication date: 1971-04-29
Also published as: FR2064252A7; JPS5244214B1; BE757310A; NL7014456A; LU61849A1; FR2064252B3; JPS5244215B1

Description

SIEMEUS AK(DIENGESELLSCHAi¹T Erlangen, A^-¹· ■-'-** Berlin und München Werner-von-Siemens-Str.

Unser Zeichen:

PLA 69/0821 Sp/Bz .

Verfahren zur Ermittlung der volumetrisehen Differenz zweier Stoffströme mittels induktiver Durchflußmessung .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der volumetrisehen Differenz zweier Stoffströme mittels induktiver Durchflußmessung sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Es ist hierbei besonders an die Messung sehr kleiner Differenzen gedacht, insbesondere kleiner gleich 5 f° des Einzeldurchflusses. Das herkömmliche Verfahren der elektrischen Differenzbildung der Ausgangssignale zweier Einzeldurchflußmessungen führt hier wegen der Summe der Toleranzen von mindestens 2 $ im Mittel und der Veränderung derselben während des Betriebes zu keinen befriedigenden Ergebnissen. Derartige kleine Durchflußdifferenzen treten hauptsächlich bei der Überwachung von Kühlmittelkreisläufen auf Leckverluste auf. Ein besonders wichtiges Anwendungsgebiet dieser Art ist die Überwachung der Wasserkühlung von Hochofenwindformen. Leckwasser, das auch in sehr kleinen Kengen in die Windformen eindringt, kann in dem Hochofen zur Wassergasbildung und damit zu Explosionsgefahr führen. Auch kleine Kühlwasserverluste müssen deshalb nachweisbar, sein.

Ee besteht demgemäß die Aufgabe, ein Verfahren zur Ermittlung der volumetrischen Differenz zweier Stoffströme mittels induktiver Durchflußmessung zu entwickeln, mit dem Differenzmengen gemessen werden können, die unter 5 i° des Einzeldurchflusses liegen. Als Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Meßstrecke des induktiven Meßgebers gleichzeitig von (Len zwei^Stoffströmen in gegenläufigen Richtungen durchflossen wircLJ Infolge des gemeinsamen Magnetfeldes der symmetrischen Meß strecken und dem weitgehend gleichmäßigen Einwirken von systematischen

109818/0805

'- 2 - PLA.69/0821

Fehlern kann damit eine Kompensation der Störeinflüsse und somit eine erhöhte Hullpunktssicherheit des angeschlossenen Verstärkers erreicht werden.

Eine weitere Aufgabenstellung zielt dahin, das Verfahren zur Ermittlung von Leckverlusten in Kühlkreisläufen verfügbar zu machen. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, daß derselbe Stoffstrom die Meßstrecke im Vor- und Rücklauf durchströmt. Die im Kühlsystem aufgetretenen Leckverluste können so festgestellt werden, insbesondere gilt dies für die Leckverlustmessung bei Kühlkreisläufen von Hochofenwindformen.

Zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren wird weiter eine Einrichtung vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die rohrförmige Meßstrecke des induktiven Gebers mittels einer elektrisch durchlässigen Trennwand in zwei Meßstrecken, vorzugsweise gleicher Querschnittsfläche, unterteilt ist und daß die Trennwand mindestens annähernd senkrecht zu den A'quipotentiallinien des zwischen den Elektroden des induktiven Gebers erzeugten elektrischen Feldes verläuft. Die Trennwand kann dabei ganz oder teilweise als Hilfselektrode angesehen werden. ■

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Figuren 1, 2 und Ausführungsbeispiele induktiver Meßeinrichtungen zur Durchführung des Meßverfahrens schematisch dargestellt und im. folgenden beschrieben.

Figur 1 i In der Figur ist der. Querschnitt durch eine rohrförmige Meßstrecke eines induktiven Gebers üblicher Bauart zu sehen. Das Rohr R der Meßstrecke ist in bekannter Weise zum Teil von den Feldspulen F und F¹ umgeben, die das magnetische Feld gemäß dem Meßprinzip erzeugen. In einer das Rohr durchströmenden leitfähigen Flüssigkeit wird durch das Magnetfeld eine Spannung induziert, die mittels der Elektroden E und E' abgenommen und bei bekanntem Rohrquerschnitt

109818/0805 '■'-'·■

- 3 - PIA 69/0821

und konstantem Magnetfeld dem volumetrisehen Durchfluß, proportional ist.'In dem Rohr R ist in einer Axialebene, die senkrecht zu der Elektrodenebene steht, die Trennwand T angeordnet, die aus leicht poröser Keramik "besteht und demgemäß elektrisch durchlässig ist. Eine Feldverzerrung des magnetischen oder elektrischen Peldes ist "bei dieser Anordnung nicht zu "befürchten. In die so in zwei Teilmeßstrecken mit gleichen Querschnittsflächeh aufgeteilte rohrförmige Meßßtrecke fließt der eine Stoffstrom in der linken Kammer "beispielsweise aus der Zeichenebene heraus, in der rechten Kammer fließt der zweite Stoffstrom in die Zeichenebene hinein. Bei gleichem Durchsatz "beider Stoff ströme heben sich die induzierten Spannungen auf, an den Elektroden herrscht die Spannung 0. Besteht jedoch eine kleine Differenz zwischen den Durchsätzen "beider Stoffströme, so wird die Spannungsdifferenz an den Elektroden E und E* nachweisbar und der Durchflußdifferenz proportional.

Figur 2: Hier ist anstelle der ebenen Trennwand gemäß dem vorhergehenden Beispiel eine zylindrische Trennwand T vorgesehen, deren Durchmesser so gewählt ist, daß sich die von der Trennwand umschlossene Querschnittsfläche und die von dem Rohr R und der Trennwand T begrenzte ringförmige Querschnittsfläche gleichen. Die Elektrodenanordnung besteht hier aus der sich axial erstreckenden-Mittelelektrode E und den beiden auf gleichem Potential befindlichen Außenelektroden E' und E¹ ' . Ein zu überwachender Kühlwasserstrom fließt beispielsweise im Vorlauf durch den von dem Rohr B und der Trennwand T gebildeten äußeren ringförmigen Raum und im Rücklauf in entgegengesetzter Richtung durch den inneren von der Trennwand T begrenzten Raum. Anstelle der gezeigten Drei-Elektrodenanordnung können auch nur zwei Außenelektroden Verwendung finden (wie in Figur 1). Die Trennwand T kann, wie bereits erwähnt, aus,einer porösen Masse bestehen. Es ist jedoch auch eine andere Ausführungsform möglich, bei der die Trennwand aus einem Isolierstoff besteht und in bestimmter Weise mit durch die Dicke der Trenn-

109818/0805

- 4 - - PLA 69/0821

wand gehenden elektrischen leitern versehen ist, die als Zwischenelektroden wirken, wie z. B. in Figur 3. Auf diese V,^Teise kann auch das elektrische Feld beeinflußt werden, um systematische Fehler oder dergleichen auszugleichen. Eine andere Möglichkeit zur Feldbeeinflussung besteht in der an sich bekannten Anwendung eines inhomogenen Magnetfelds, ins besondere bei Ausführungsformen nach Art de^in Figur 2 und Figur 3 gezeigten. ■

Figur- 3: Bei einem wei-te»©« Ausführungsbeispiel sind als Teilmeßstrecken zwei gleichartige Rohre R 1, E 2 aus nichtleitendem Material parallel nebeneinander angeordnet und in der Ebene ihrer Achsen, mit durch die Rohrwandungen tretenden, als Zwischenelektrode ZE wirkenden Befestigungsmitteln verbunden. In der gleichen Ebene befinden sich die Außenelektroden E und E¹« .

Die Einrichtung gemäß der Erfindung läßt sich, insbesonderebei den Ausführungsformen mit drei Elektroden, auch so ausbilden, daß die Meßstrecke von den beiden Stoffströmen in gleicher Richtung durchflossen wird und die den Stoffströmen entsprechenden Meßspannungen zwischen der Mittelelektrode und je-einer Außenelektrode elektrisch in Differenz geschaltet werden/ Für andere Anwendungsfälle können auch gleichzeitig mehr als zwei Stoffströme, deren Summe oder Differenz,zu bilden ist, die Meßstrecke des induktiven Meßgebers durchfließen. Dabei ist entweder jedem Stoffstrom ein eigenes Rohr oder ein eigener Kanal zugeordnet oder mehreren Teilströmen ein gemeinsamer Kanal, der mittels entsprechend ausgebildeter Trennwände in geeigneter Weise unterteilt ist. Auch hier können die Elektroden der verschiedenen Teilströme zur Summeη- oder Differenzbildung zusammengeschaltet sein.

9 Patentansprüche
3 Figuren

109818/0805

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Ermittlung der"volumetrischen Differenz zweier Stoffströme mittels induktiver Durchflußmessung, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke des induktiven Meßgebers gleichzeitig von den zwei Stoffströmen in gegenläufigen Richtungen durchflossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung von Leckverlusten derselbe Stoffstrom die Meßstrecke im Vor- und Rücklauf durchströmt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch seine Anwendung bei Kühlkreisläufen, insbesondere von Hochofenwindformen.

4. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmige Meßstrecke des induktiven Gebers mittels einer elektrisch durchlässigen Trennwand (T) in zwei Meßstrecken, vorzugsweise gleicher Querschnittsfläche, unterteilt ist und daß die Trennwand (T) mindestens annähernd senkrecht zu den Äquipotentiallinien des zwischen den Elektroden (E, E^! ) des induktiven Gebers erzeugten elektrischen Feldes verläuft.

5. Einrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (T) in einer Axialebene der rohrförmigen Meßstrecke angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (T) ein Rohr ist, das vorzugsweise koaxial in der rohrförmigen Meßstrecke angeordnet ist, in das eine Elektrode axial, zwei Elektroden in gleicher Polung in einer Axialebene in der rohrförmigen Meßstrecke angeord-

ORVGtNAUNSPECTEO

„■■■>. η·--

109818/0805

_; ;1.95T37.8/^<

. ' - 6 - PLA 69/0821 ^

7. Einrichtung nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Teilmeßstrecken aus zwei parallel angeordneten

' Rohren (R 1, R 2) gebildet sind und daß Verbindungsmittel gleichzeitig als Zwischenelektrode (ZE) vorgesehen sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 4- oder 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (T) aus poröser Keramik besteht. -

9. Einrichtung nach Anspruch 4, 5» 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (T) aus-Isolierstoff besteht und mit zur Potentiallinienführung in bestimmter Weise angeordneten, die Trennwand durchdringenden elektrischen Leitern ausgestattet ist.

109818/080

Leerseite