DE2063792C3

DE2063792C3 - Magnetische Abflußmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE2063792C3
Application number: DE19702063792
Authority: DE
Inventors: Jakob Johannes Paulus 7052 Schwaikheim Rolff
Original assignee: Eckardt AG
Current assignee: Eckardt AG
Priority date: 1970-12-24
Filing date: 1970-12-24
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE2063792A1; DE2063792B2

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abflußmessung in offenen Kanälen, Gerinnen oder teilweise gefüllten Rohren, bei der wechselweise ein vertikales und ein horizontales elektromagnetisches Feld mit Hilfe so von zwei Spulen erzeugt wird, von denen mindestens eine polumschaltbar ausgebildet ist und die an zwei in der Nähe des Bodens der Kanäle angeordneten Elektroden nacheinander induzierten Spannungen für die Pegelhöhe und die Strömungsgeschwindigkeit zur Bestimmung der Abflußmenge dienen.

Vorrichtungen dieser Art sind bereits vorgeschlagen worden (DE-AS 19 63 413). Bei ihnen sind zwei sich kreuzende Spulen vorgesehen, die außen um den Meßquerschnitt herumgelegt sind und sich etwa in der Kanalmitte unter 90° überschneiden. Diese beiden Spulen erzeugen jeweils ein horizontales Feld und, wenn eine der beiden umgeschaltet wird, ein vertikales Magnetfeld. Die jeweils an den Elektroden induzierten Spannungen werden multipliziert und ergeben so die Abflußmenge. Vorrichtungen dieser Art weisen den Nachteil auf, daß dit Geschwindigkeitsmessung nicht linear ist und auch vom Pegelstand beeinflußt ist. Das ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß Volumenteilchen, die in der Nähe der Elektroden vorbeiströmen, einen größeren Einfluß auf die an den Elektroden abgenommene Spannung ausüben als Teilchen, die einen größeren Abstand von den Elektroden haben. Aufschluß über die Erscheinung gibt die sogenannte Wertigkeitsverteilung, die im wesentlichen durch die Geometrie des Kanalquerschnitts, durch die Lage der Elektroden und auch durch die Pegelhöhe bestimmt wird. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermeiden und eine Meßeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei der Geschwindigkeitsmessung weitgehend vom Pegelstand unabhängig ist und außerdem Linearität zwischen der Durchströmgeschwiniligkeit und der induzierten Spannung hervorruft

Die Erfindung besteht darin, daß die Spulen oberhalb des maximalen Pegelstandes angeordnet sind.

Durch diese Ausgestaltung wird im Bereich des maximalen Pegelstandes die größte Feldstärke verwirklicht, die dann nach unten zu den Elektroden hin abnimmt, so daß das Produkt aus der Feldstärke und der Wertigkeit konstant wird. Der Einfluß der Pegelhöhe auf die Geschwindigkeitsmessung kann durch diese Feldverteilung weitgehend ausgeschaltet werden.

Eine zweckmäßige Ausführungsform ergibt sich, wenn die Spulen einander auf beiden Seiten des Kanales gegenüberliegen und wenn sie außerhalb der Seitenwände des Kanales angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, daß sich eine solche Ausführungsform einmal sehr leicht verwirklichen läßt und daß diese Ausgestaltung zum anderen im Meßbereich, d.h. also im Bereich der strömenden Flüssigkeit ein für die Messung besonders günstiges elektromagnetisches Feld ergibt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Verbesserung des vertikalen Feldes ein weiterer Hilfsmagnet unterhalb der Kanalsohle angeordnet ist, der bei der Erzeugung des horizontalen Feldes abgeschaltet wird. Eine wirksamere Feldausbildung wird erreicht, wenn jeweils zwei Spulen auf beiden Seiten des Kanales angeordnet sind, von denen mindestens eine jeweils umpolbar ist. Günstig ist es auch, wenn jeweils zwei einander zugeordnete Magnetspulen auf einem einen magnetischen Rückschluß bildenden Joch angeordnet sind, das den Kanal außen umschließt. Eine noch günstigere Ausbildung ergibt sich, wenn die beiden Joche sich unterhalb des Kanales vereinigen, so daß eine, von der Seite gesehen, V-förmige Anordnung entsteht, wobei εη der Vereinigungsstelle der beiden Joche der zusätzliche Hilfsmagnet für die Erzeugung des vertikalen Feldes angeordnet sein kann. Beide Joche können hufeisenförmig ausgebildet und oberhalb des Kanales unterbrochen sein, so daß sich oberhalb der Seitenwände des Kanales Magnetpole ausbilden, die den Verlauf der Felder besonders günstig beeinflussen.

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert

Es zeigt

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch die Meßstelle eines Kanales mit am Boden angeordneten Elektroden und oberhalb der Kanalwände sitzenden Magnetspulen, die durch einen unterhalb des Kanalbodens angeordneten Hilfsmagneten ergänzt wird,

Fig. 2 die Draufsicht auf die Ausführungsform der F i g. 1 im Schaltzustand der Erzeugung des vertikalen Magnetfeldes,

Fig.3 die Seitenansicht der Ausführungsform der

F i g. 1 und 2 im Schaltzustand bei der Erzeugung des horizontalen Magnetfeldes,

F i g. 4 die Draufsicht auf die Ausführungsform der F i g. 1 bis 3, ähnlich F i g. 2, jedoch bei der Erzeugung des horizontalen Magnetfeldes,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung, bei der die außerhalb der Kanalwände und oberhalb des maximalen Pegelstandes angeordneten Spulen auf hufeisenförmigen Jochen sitzen und ι ο

F i g. 6 die Seitenansicht der Ausführungsform der Fig. 5.

In den F i g. 1 bis 4 sind in der Nähe des Bodens eines Kanalquerschnittes 1 zwei Elektroden 2 angeordnet Die an ihnen induzierte Spannung wird an einem i.s Meßgerät 3 abgenommen. Oberhalb der beiden seitlichen Kanalwände sind die Spulen 4 und 5 angeordnet, die jeweils mit einem Magnetkern 6 ausgestattet sind. Unterhalb des Kanalbodens ist ein zusätzlicher Hilfsmagnet 7 angeordnet, uer in der Schaltstellung der Fig. 1 und 2 zur Erzeugung des vertikalen Magnetfeldes B_y eingeschaltet ist Aus der F i g. 1 geht hervor, daß die Spulen 4 und 5, die einander auf den beiden Kanalseiten gegenüberliegen, in gleicher Weise von Strom durchflossen sind, so daß sie an der Spitze der Magnetkerne 6 entgegengesetzte Pole bilden, die dazu führ n, daß die Feldlinien nach unten zum Hilfsmagnet 7 abgelenkt werden und in geu ünschter Weise das vertikale Magnetfeld erzeugen, das zur Messung der Geschwindigkeit des durchströmenden Mediums 8 ausgenutzt wird. In diesem Schaltzustand werden an den Elektroden 2 abhängig von der Geschwindigkeit Spannungen erzeugt, die in dem Meßgerät 3 registriert und gespeichert werden. Aus der F i g. 2 geht hervor, daß oberhalb der Kanalwände insgesamt vier Spulen angeordnet sind, die aber zur Erzeugung des vertikalen Feldes alle in der gleichen Richtung stromdurchflossen sind, so daß zum Inneren des Kanalquerschnittes hin jeweils die gleichen Pole an den Kernen 6 ausgebildet werden.

In den Fig.3 und 4 ist jeweils eine der beiden auf jeder Seite des Kanales 1 angeordneten Spulen in umgekehrter Richtung als die andere von Strom durchflossen, so daß sich auf der zum Kanaiinneren hin gewandten Seite der Magnetkern 6 jeweils ungleichartige Pole ausbilden und die elektromagnetischen Feldlinien einen im weseniüchen horizontalen Verlauf nehmen, der zur Messung der Pegelhöhe der Flüssigkeit 8 über eine gesonderte Elektrode 2' oder über die bereits erwähnten Elektroden 2 ausgenützt wird. Die Messung der bei horizontalem Magnetfeld und bei vertikalem Magnetfeld induzierten Spannungen erfolgt nacheinander. Beide Werte miteinader multipliziert ergeben einen Wert für den Abfluß.

In den F i g. 5 und 6 ist nun eine Abwandlung insofern gezeigt als hier die Spulen 4 und 5 bzw. 4' und 5' jeweils auf Jochen 9 angeordnet sind, die hufeisenförmig ausgebildet sind und oberhalb des Kanlalquerschnittes offen sind, so daß sich dort Pole 9a und 9b ausbilden, die in der gleichen Weise wirken wie die Pole der Magnetkerne 6 der F i g. 1 bis 4. Durch den Rückschluß durch die Joche 9 wird der Streufluß verringert und ergibt sich im inneren des Kanalquerschnittes 1 eine bessere Feldverteilung und zwar sowohl bei der Erzeugung des horizontalen als auch bei der Erzeugung des vertikalen Magnetfeldes. Die Joche 9 und 9' sind, wie aus der F i g. 6 hervorgeht von den Spulen 5 bzw. 5' außerhalb der Kanalwand 1 V-förmig nach unten geführt, so daß sie sich unterhalb des Kanalbodens vereinigen und dort auch den Hilfsmagneten 7 aufnehmen können.

Die zuletzt gezeigte Auführungsform ergibt eine besonders günstige Ausbildung der magnetischen Felder. Es ist jedoch auch denkbar, anstelle von vier Spulen, wie sie in allen Figuren gezeigt sind, nur zwei Spulen oberhalb der Kanaiwand anzuordnen, und zwar ist es je nach Geometrie des Kanalquerschnittes und der Pegellinie von Fall zu Fall möglich, die beiden Spulen entweder auf entgegengesetzten Seiten oberhalb der Kanalwände anzuordnen oder auch nur auf einer Seite der Kanalwand. Auch in diesem Fall kann durch Umpolen einer Spule in der gewünschten Weise das Magnetfeld umgeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Abflußmessung in offenen Kanälen, Gerinnen oder teilweise gefüllten Rohren, s bei der wechselweise ein vertikales und ein horizontales elektromagnetisches Feld mit Hilfe von mindestens zwei Spulen erzeugt wird, von denen mindestens eine polumschaltbar ausgebildet ist und bei der die an zwei in der Nähe des Bodens der Kanäle angeordneten Elektroden nacheinander induzierten Spannungen für die Pegelhöhe und die Strömungsgeschwindigkeit zur Bestimmung der Abflußmenge dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Spulen (4,5) oberhalb des maximalen Pegelstandes angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (4, 5) einander auf beiden Seiten des Kanales(l) gegenüberliegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulen (4) außerhalb der Seitenwände des Kanales (1) angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Hilfsmagnet (7) unterhalb der Kanalsohle angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Spulen (4,4', 5,5') auf beiden Seiten des Kanales (1) angeordnet sind, von denen jeweils eine umpolbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei einander zugeordnete Magnetspulen (4, 5) bzw. (4', 5') auf einem einen magnetischen Rückschluß bildenden Joch (9 bzw. 9') angeordnet sind, das den Kanal (1) außen umschließt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Joche (9,9') sich unterhalb des Kanales vereinigen.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die den magnetischen Rückschluß bildenden Joche (9, 9') hufeisenförmig ausgebildet und oberhalb des Kanales zur Bildung von Magnetpolen (9a, 9tyunterbrochen sind.