DE2225356A1 - Durchflussmesser fuer elektrisch leitende fluessigkeiten - Google Patents
Durchflussmesser fuer elektrisch leitende fluessigkeitenInfo
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Description
Bensberg, den 19.5.19 Go/Ro 21+.191.8-
INTERATOM ·
Internationale Atomreaktorbau GmbH. 506 Bensberg
Durchflußmesser für elektrisch leitende Flüssigkeiten
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflußmesser
für elektx'isch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels eines Permanent-Magneten, insbesondere für
flüssige Metalle, hohe Temperaturen u. große Nennweiten. Bei der Durchflußmessung elektrisch leitender Flüssige
keiten wird oft das Induktionsprinzip angewandt. Danach entsteht bei Bewegung eines Leiters im Magnetfeld eine
EMK CElektromotorische Kraft) senkrecht zur Feldrichtung
und zur Bewegungsrichtung. Diese Durchflußmesser beistehen
im wesentlichen aus einem Magneten, der die zu messende Rohrleitung umfaßt und aus zwei mit der zu messen·:
den Flüssigkeit in Kontakt stehenden Elektroden zur Abnahme der Meßspannung. Bei Durchflußmessern kleiner Nennweite
wurde das gewünschte Magnetfeld bereits mit Permanent -^Magneten erzeugt. Bei Durchflußmessern von größerer
Nennweite, beispielsweise 600 mm, wurden bisher Elektro-Magnete bevorzugt, weil Permanent^Magnete, wenn sie ein
linear vom Volumenstrom abhängiges Meßsignal liefern sollen, sehr groß und schwer sind. In "Sodium Flow
Measurement in PFR", Nuclear Engineering International, October 1970, auf Seite 822, wird daher von der Verwendung
von Permanent-Magneten abgeraten.
309849/0691
f- BAD ORfGINfAL
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Durchflußmesser1
für elektrisch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels Permanent-Magneten mit einem
temperäturkompensierten und weitgehend linear vom Volumenstrom
abhängigen elektrischen Meßsignal, der geringe äußere Maße und damit ein geringes Gewicht aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Durchflußmesser für
elektrisch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels Permanent-Magneten vorgeschlagen, der
mehrere Elektroden aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind und deren zusammengefaßte
Meßspannung ein Maß für den Volumenstrom darstellt.
Die vorliegende Erfindung geht aus von der Erkenntnis ,
daß die von einem einzelnen Elektrodenpaar abgenommene Meßspannung im allgemeinen nicht linear vom Volumen^
strom abhängig ist, die Summe der von mehreren Elektroden abgenommenen Meßspannungen jedoch mit ausreichender
Genauigkeit linear vom Volumenstrom abhängt, wenn die Elektroden über die Kanallänge verteilt sind. Auf der
Länge des Magneten wird die Durchfluß-EMK erzeugt. halb des Magneten wird diese Spannung teilweise
geschlossen, da dort die EMK fehlt. Die dadurch entstehenden Kurzschlußströme erzeugen an den Enden des
Magneten einander entgegengerichtete Sekundärmagnetr*
flüsse, die bei größeren Nennweiten durchaus die Größenordnung des durch den Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses erreichen können,-Hiermit läßt sich die festgestellte Nicht^Linearität erklären. Betrachtet man nun
3098Λ9/0691 __
den Magnetfluß über die Länge des Rohres, so ergibt sich, daß die Summe aller Sekundärflüsse, die durch
die Mittellängsebene des Rohres hindurchtreten, gleich Null ist. Daraus folgt, daß bei einer Mittelwertbildung
sämtlicher Durchflußspannungen der Sekundärfluß auf den Mittelwert keinen Einfluß hat.
In weiterer "Ausgestaltung der Erfindung wird vorge^
schlagen, daß an jeder Elektrode je ein Widerstand angeschlossen, ist und die Widerstände der Elektroden auf
jeder Seite des zu "messenden Strömungskanals parallel^
geschaltet sind. Mit Hilfe dieser Widerstände, die zweck-* mäßigerweise aus einem konstanten und einem variablen
Widerstand bestehen, damit ein Mindestwiderstand immer gewährleistet ist, kann man den Durchflußmesser so
justieren, daß ein möglichst genaues Meßsignal entsteht. Dabei ist es prinzipiell möglieh, entweder eine möglichst
genaue Linearität zwischen Meßspannung und VoIu-*
menstrom zu erreichen oder aber eine weitgehende Temperaturkompensation oder eine besondere Genauigkeit ent ^
weder bei hohen oder bei sehr niedrigen Volumenströmen zu erreichen. Es gibt bereits Rechenprogramme, die
einige Meßreihen unter unterschiedlichen. Meßbedingungen auswerten und die für einen bestimmten Zweck am besten
geeigneten Einstelldaten der Widerstände angeben. Diese vorgeschlagene Anpassung der Widerstände an die einzeln
nen Elektroden ist erforderlich, da die Elektroden nicht beliebig dicht nebeneinander gesetzt,werden können und
auch nicht den ganzen Feldraum ausfüllen können, weil dag magnetische Feld in Richtung der Rohrachse asymptotisch
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abklingt. Die durch die gegebene Anordnung der Elektroden entstandenen Fehler können also durch unterschiedliche
Wertigkeit der Elektroden weitgehend kompensiert werden.
Durch die vorgeschlagene Anordnung gelingt es , bei
einem Rohrinnendurchmesser von ca. 600 mm mit einem
Permanent-Magneten, dessen Polschuh in Strömungsrichtung betrachtet, ebenfalls eine Länge von ca. 600 mm
und eine Hohe von 300 mm aufweist, bei flüssigem Natrium ein Meßsignal von ca. 20 mV entsprechend einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 m/s zu erzeugen, wobei dieses Meßsignal praktisch proportional dem Vo'lumen strom und unabhängig von der Temperatur ist.
einem Rohrinnendurchmesser von ca. 600 mm mit einem
Permanent-Magneten, dessen Polschuh in Strömungsrichtung betrachtet, ebenfalls eine Länge von ca. 600 mm
und eine Hohe von 300 mm aufweist, bei flüssigem Natrium ein Meßsignal von ca. 20 mV entsprechend einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 m/s zu erzeugen, wobei dieses Meßsignal praktisch proportional dem Vo'lumen strom und unabhängig von der Temperatur ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere
für Durchflußmesser, die nur in einer Stromungsrichtung
beaufschlagt werden, wird vorgeschlagen, daß die Elektroden in Strömungsrichtung gegen die Mitte des
Permanent-Magneten versetzt sind. Es hat sich herausgestellt, daß in einem bestimmten Abstand von der
Mitte des Permanent-Magneten das Meßsignal weitgehend linear abhängig vom Volumenstrom ist.
Permanent-Magneten versetzt sind. Es hat sich herausgestellt, daß in einem bestimmten Abstand von der
Mitte des Permanent-Magneten das Meßsignal weitgehend linear abhängig vom Volumenstrom ist.
In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß nur zwei Elektrodenpaare vorhanden sind,
deren mittlerer Abstand von der Mitte des Permanent-Magneten etwa das 0,75-fache des hydraulischen Durchs
messers des zu messenden Strömungskanals beträgt. Bei
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dieser Ausführung wird das Meßsignal allerdings etwas durch die Temperatur beeinflußt".
Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein' mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figur 1 zeigt, von oben betrachtet, eine Rohrleitung (1), die zwischen den Polschuhen (2) eines Systems
aus 2 Permanent-Magneten (4) und einem Joch (3) angeordnet ist und auf der in Strömungsrichtung
mehrere Elektrodenpaare (5) angeordnet sind.
Figur 2 zeigt einen senkrechten Schnitt A-A durch Figur
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht in Richtung B auf Fi-^
gur ,2.
Figur 4 zeigt eine schematische Schaltung, mit der die
Meßspannungen der einzelnen Elektroden zusammengefaßt werden. Dabei ist Teil 1 dasj in den Figuren
.1 bis 3 bereits gezeigte Rohr mit den jeweils auf der Ober- und auf der Unterseite des
Rohres angeordneten Elektroden (5)-. An jeder Elektrode (5) ist jeweils ein konstanter Widerstand
(6) und an jedem konstanten Widerstand (6) ein veränderlicher Widerstand (7) angeschlossen.
Die veränderlichen Widerstände (7) einer Rohr-Seite sind jeweils miteinander verbunden und
bilden so das positive und das negative Potential, dessen Differenz beispielsweise mit einem Voltmeter (8) gemessen werden kann.
309849/0691 6AD ORIGINAL
Claims (5)
- SchutzansprücheΛ Durchflußmesser für elektrisch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels Permanent-Magneten, wobei an der Wand des zu messenden Strömungskanals mehrere mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende Elektroden vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind und deren zusammengefaßte Meßspannung ein Maß für den Volumenstrom darstellt.
- 2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, , dadurch gekennzeichnet, daß an den Elektroden (5) Widerstände (7) angeschlossen sind.
- 3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Widerstände (7) der Elektroden auf jeder Seite des zu messenden Strömungskanals (i) parallelgeschaltet sind.
- 4. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) in Stömungsrichtung gegen die Mitte des Permanent-Magneten (4) versetzt sind.
- 5. Durchflußmesser nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet,■ daß nur 2 Elektrodenpaare (5) vorhanden sind, deren mittlerer Abstand von der Mitte des Permanent-Magneten (4·) etwa das 0,75-^fache des hydraulischen Durchmessers des zu .messenden Strömungskanals (1) beträgt.309Ö49/0691BADLeerseite
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