DE2718043C3 - Elektromagnetischer Durchflußmesser zum genauen Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in einer normalerweise nicht vollständig gefüllten Leitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Durchflußmesser, der zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in einer normalerweise nicht vollständig gefüllten Leitung dient Dabei kann es sich um Rohrleitungen handeln, jedoch stellen auch offene Gerinne solche Leitungen dar.

Ein derartiger Durchflußmesser der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung ist bereits bekannt (DE-OS 14 98 323). Das Signal ist der mittleren Geschwindigkeit der durch die Leitung strömenden Flüssigkeit und daher ihrem mittleren Volumendurchsatz proportional.

Darüber hinaus sind weitere Durchflußmesser teilweise anderer Gattung bekannt (US-PS 37 83 687, 34 79 871, 37 57 576, 35 50 446 und 33 29 018 sowie DE-PS 12 91523, DE-OS 14 98 323, 20 63 792 und 24 54 469 sowie DE-AS 15 48 918 und 15 48 949), bei denen in offenen oder geschlossenen Leitungen befindliche Fluide gemessen werden können. Dabei werden auch isolierte Flächenelektroden, kapazitive Ankopplungen, unterbrochener Gleichstrom und bei nicht vollständig gefülltem Strömungskanal eine nach unten abnehmende Feldstärke des elektromagnetischen Feldes zur Lösung verschiedener Aufgaben verwendet Die Genauigkeit der mit Hilfe dieser Vorrichtungen vorgenommenen Messungen läßt jedoch vielfach zu wünschen übrig. Darüber hinaus sind manche der bereits bekannten Meßvorrichtungen nicht zu Messungen in Trennkanalisationsanlagen, Fabrikabwasder leitungen und anderen offenen Gerinnen und Rohrleitungssystemen verwendbar, deren Leitungen üblicherweise nicht vollständig mit dem strömenden Fluid gefüllt sind, so daß vielfach kein elektromagnetischer, sondern ein mit mechanisch bewegbaren Teilen ausgerüsteter Durchflußmesser verwendet werden mußte.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Durchflußmesser der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, daß ein genaueres Messen auch bei nur teilgefülltem Meßrohr mit wenig Aufwand möglich ist.

Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Dadurch, daß jede Elektrode mit einem relativ zu ihrer Gesamtfläche großen Abschnivt nahe dem Grund des Ströinungsrohres so angeordnet ist, daß sich der große Abschnitt unabhängig vom Fluidpegel immer mit dem Fluid in Kontakt befindet, v/ird der Störpegel so weit reduziert, daß es nicht notwendig ist, isolierte Elektroden und unter Umständen einen Eingangsverstärker mit hoher Impedanz sowie weitere durch kapazitiv gekoppelte Elektroden notwendig werdende

so Bauelemente zu verwenden. Dies ist auch ein Vorteil gegenüber der Vorrichtung nach der US-PS 37 83 687; der erfindungsgemäße Durchflußmesser ist demgegenüber auch kostengünstiger, denn es ist möglich, eine übliche Primär- oder Meßeinheit ;zu verwenden, die für Standardelektroden ausgelegt ist und die bei der Erfindung verwendeten Elektroden an den für die üblichen Elektroden vorgesehenen Teilen zu befestigen.

Besonders günstige Ausbildungen der gewölbten bzw.

bogenförmigen Elektroden sind in Unteransprüchen beansprucht.

Darüber hinaus sind bezüglich der Ausbildung des elektromagnetischen Feldes vorzugsweise zu ergreifende Maßnahmen in Unteransprüchen beansprucht So kann dem Strömungsrohr vorzugsweise ein Elektromagnet zugeordnet sein, dessen Wicklungen durch einen periodisch unterbrochenen Gleichstrom erregt werden. Dabei wird das induzierte Meßsignal während der stationären Magnetflußintervalle abgetastet, so daß

ein vom Nullpunktverschiebefehler und von Störspannungen freies Ausgangssignal erhalten wird. Die Magnetflußverteilung im Magnetfeld ist derart, daß ihre Stärke von der Rohroberseite bis zum Rohrgrund allmählich abnimmt, wodurch ein Aujgangssignal erhalten wird, das den Durchfluß anzeigt und vom Flüssigkeitsstand unabhängig ist

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch das Strömungsrohr des DurchfiuOmessers,

Fig.2 eine Perspektivansicht einer im Strömungsrohr angeordneten Elektrode und

F i g. 3 das Schaltbild des Durchflußmessers.

Es wird jetzt zusrst das Meßfühlglied erläutert Ein Strömungsrohr 10 nach Fig. 1 ist in dem Durchflußmesser vorgesehen. Wenn das Rohr 10 aus elektrisch leitfähigem Werkstoff besteht, weist es eine Isolierung 11 an der Innenseite auf. Auf der Oberfläche der Isolierung 11 sind in unmittelbarem Kontakt mit dem das Rohr durchströmenden Medium zwei gewölbte Elektroden 12 und 13 angeordnet, die einander im Rohr gegenüberliegen und zusammen einen großen Teil des Rohrumfangs umspannen. Bei einem gebauten Ausführungsbeispiel umspannt jede Elektrode ca. 170°.

Die die Mitte des Rohrs 10 durchsetzende Horizontalebene X stellt den Flüssigkeitsstand bei halb gefülltem Rohr dar. Aus F i g. 1 ist ersichtlich, daß der Ist-Stand der Flüssigkeit 14 ziemlich weit unter dem Halbstand liegt Ferner ist ersichtlich, daß die Elektroden 12 und 13 selbst dann mit der Flüssigkeit in Wirkkontakt stehen, wenn der Flüssigkeitsstand nahe dem Leerpunkt liegt Der Flüssigkeitsstand müßte also unter ca. 0,01 D absinken, bevor der Wirkkontakt zwischen Flüssigkeit und Elektroden verlorengeht. Da ein Durchfluß mit einem solchen Flüssigkeitsstand praktisch vernachlässigbar wäre, spielt der Umstand, daß er nicht meßbar ist in der Praxis keine Rolle.

Dem Strömungsrohr 10 ist ein Elektromagnet mit Wicklungen 15 und 16 zugeordnet, die sattelförmig ausgebildet sein können. Die Wicklungen sind an der Ober- und der Unterseite des Strömungsrohrs angeordnet und erzeuge.ι im Rohr ein Magnetfeld, dessen Magnetflußlinien senkrecht zur Strömungsrichtung des Mediums verlaufen, so daß beim Strömen der Flüssigkeit durch das Rohr in den Elektroden ein Signal als eine Funktion des Durchflusses induziert wird.

Um das Ausgangssignal vom Flüssigkeitsstand unabhängig zu machen, ist die Magnetflußdichte des von den Wicklungen 15 und 16 erzeugten Magnetfelds so festgelegt daß sie von der Oberseite zum Grund des Strömungsrohrs stetig abnimmt. Das in den Elektroden induzierte Durchflußsignal ist die Resultierende einer unendlichen Anzahl von in der Flüssigkeit /erteilten Generatoren. Die den Generator umgebende Schaltung kann durch ein Netz von flüssigkeitsäquivalenten Nebenschlußwiderständen wiedergegeben werden. Die Verringerung der Magnetflußdichte bewirkt, daß das Generatorausgangssignal von der Ober- zu> Unterseite des Rohrs in einem Maß abnimmt, das den Verlust der flüssigkeitsäquivalenten Nebi.i hlußwiderstände mit fallendem Flüssigkeitsstand ausgleicht

Diese stetige Verminderung der Magnetflußdichte wird dadurch erreicht, daß die relative Stärke und die Richtung des an die Wicklungen 15 und 16 gelegten Erregerstroms eingestellt werden, oder indem am oberen Abschnitt des Rohrs eine größere Wicklung als am unteren Rohrabschnitt vorgesehen wird.

Wie bereits erwähnt, ergeben sich hohe Gleichspannungsänderungen, wenn Elektroden üblicher Bauart mit der Flüssigkeit in Direktkontakt stehen und bei fallendem Flüssigkeitsstand teilweise freigelegt werden. Diese Gieichspannungsänderungen haben eine Frequenz nahe der Frequenz des durchflußinduzierten Signals und häufig eine wesentlich höhere Amplitude als das durchflußinduzierte Signal. Sie resultieren daher in großen Änderungen der Ausgangsanzeige. Meistens

ίο bewirken die Gleichspannungsänderungen auch noch eine Sättigung des Signals der mit den Elektroden gekoppelt ist, und wegen des Betriebs des Umformers im Sättigungszustand ergeben sich Fehler. Die unerwünschten Gleichspannungen resultieren aus den zwischen den Elektroden und Erde vorhandenen inneren elektrischen Potentialen (bzw. Galvanipotentialen).

Wenn zwei Metalle (Elektroden) in einen Elektrolyten eintauchen, ergibt sich zwischen ihnen eine Potentialdifferenz bzw. eine Elektrodenspannung. Diese Potentiale sind in der Nernstschen Gleichung beschrieben:

RT

mit

E =

Potential, das unter Gleichgewichtsbedingungen der Reaktionsprodukte herrschen würde (gemessen in V),

unter Ungleichgewichtsbedingungen herrschendes Potential (gemessen in V),
absolute Temperatur (gemessen in K),
Anzahl Grammatome pro mol,
Aktivitätskoeffizient, bestimmt durch die Konzentration der Reaktionsprodukte an den Elektroden,

Gaskonstante = 8,314 J/kmol,
Faraday-Konstante = 96 500 C/Grammatom.

Im Gleichgewichtszustand gilt a + = 1, so daß In a+ = 0 und (E-Eo) = 0. Jeder dynamische Zustand, der Ungleichgewichts-Konzentrationen der Reaktionsprodukte an den Elektroden erzeugt, hat zur Folge, daß a+#l und damit [Ε-Εο)φ0. Im Fall des teilgefüllten magnetischen Durchflußmessers ist es diese (E-Eo)-Spannung, die als Störimpuls auf dem Durchflußsignal erscheint.

Obwohl die Elektrodenfläche nicht unmittelbar in die

so Nernstsche Gleichung eingeht, beeinflussen schnelle Änderungen dieser Fläche in einer dynamischen Situation den Wert des Aktivitätskoeffizienten a₊. Bei Ungleichgewicht ist also die Potentialdifferenz E der Elektroden eine Funktion der Änderung des in den Elektrolyt eintauchenden Flächenbereichs:

AE= f(AA).

In einem teilgefüllten elektromagnetischen Durchflußmesser mit gewölbten Elektroden ändert sich die dem Elektrolyten ausgesetzte Elektrodenfläche ständig.

Dies ist typisch für jede Wirbelströmung in offenen Gerinnen. Der an den Elektroden beobachtete Wert AE ist also eine Funktion sowohl der Strömungsturbulenz als auch der geometrischen Form der Elektroden, wodurch AA für einen bestimmten Strömungszustand bestimmt wird.

Daher ist es wichtig, die Elektroden 12 und 13 so

auszubilden, daß schnelle Änderungen der die Flüssigkeit kontaktierenden Elektrodenfläche kleingehalten werden. F i g. 2 zeigt in Verbindung mit der Elektrode 13 eine bevorzugte Elektrodenausbildung, bei der ein großer Teil der Gesamtelektrodenfläche jederzeit unabhängig von Änderungen des Flüssigkeitsstands mit dem Elektrolyten in Kontakt gehalten ist.

Die geformte Elektrode 13 hat umgekehrte T-Form, bestehend aus einem vertikalen Schenkel 13Λ, der entsprechend dem Innenumfang des Strömungsrohrs gewölbt ist, und einem horizontalen, geraden Grundglied oder Schenkel 13ß, der längs dem Grund des Strömungsrohrs verläuft. Das Grundglied 13ß bildet einen wesentlichen Teil der Gesamtelektrodenfläche und steht unabhängig vom Flüssigkeitsstand im Strömungsrohr immer mit dem Medium in Kontakt, wogegen die Fläche des vertikalen Schenkels 13Λ, der den übrigen Teil der Gesamtelektrodenfläche bildet, in Abhängigkeit vom Flüssigkeitsstand mehr oder weniger Kontakt mit dem Medium hat. Dadurch wird die potentielle Änderung der Gesamtelektrodenfläche aufgrund schneller Änderungen des Flüssigkeitsstands kleingehalten. Infolgedessen sind Gleichspannungsänderungen an den Elektroden nur minimal.

Es ist zu beachten, daß die umgekehrte T-Form nicht die einzige Möglichkeit zum Erzielen des erwünschten Ergebnisses ist. Die geometrische Forderung ist, daß ein großer Teil der Gesamtelektrodenfläche jederzeit mit dem Medium in Kontakt stehen muß, so daß Änderungen des Flüssigkeitskontakts auf den übrigen Teil der Elektrodenfläche beschränkt sind. Dies kann auch durch eine Birnenform oder eine andere Konfiguration erreicht werden, bei der der größte Teil der Gesamtfläche sich nahe dem Grund des Rohrs befindet.

Das Magnetfeld kann entweder ein Gleich- oder ein Wechselfeld sein, denn in beiden Fällen ist die Amplitude des in der das Magnetfeld durchsetzenden Flüssigkeit induzierten Signals eine Funktion des Durchflusses. Beim Betrieb mit magnetischem Gleichfluß polarisiert der die Flüssigkeit durchfließende Signalgleichstrom die Elektroden, wobei die Größe der Polarisation dem Zeitintegral des Polarisationsstroms proportional ist. Beim Betrieb mit magnetischem Wechselfluß ist die Polarisation vernachlässigbar, denn der resultierende Signalstrom wechselt periodisch, und daher baut sich sein Integral nicht mit der Zeit auf.

F i g. 3 zeigt eine aus der US-PS 37 83 687 bekannte Schaltung eines elektromagnetischen Durchflußmessers für ein Wechselstrom-Ausgangssignal mit niedrigem Pegel, dessen Amplitude dem Durchfluß des gemessenen Mediums //mit proportional ist, einer Sekuiidäreinheit, die das Wechselstromsignal mit niedrigem Pegel in ein proportionales Gleichstrom-Ausgangsmaterial umformt

Die Wicklungen 15 und 16 werden durch ein Rechtecksignal mit relativ niedriger Frequenz erregt, das von einer Zweiweggleichrichter-Versorgung abgeleitet ist, dessen Primärwicklung über einen Steller 17A mit einer Wechselstromleitung verbunden ist, die einen üblichen Strom von 50 oder 60 Hz liefert Die Sekundärwicklung des Transformators 17 ist mit den Eingangsanschlüssen einer Zweiweggleichrichterbrükke 18 verbunden, deren Ausgangsanschlüsse mit den jeweiligen beweglichen Kontakten von zwei einpoligen Ein-Aus-Schaltern 19 und 20 verbunden sind, deren ortsfeste Kontakte beide mit einem Ende der reihengeschalteten Wicklungen 15 und 16 und deren jeweilige andere Enden mit dem Mittenabgriff der Sekundärwicklung des Transformators 17 verbunden sind.

Die Schalter 19 und 20 sind zur Erläuterung als mechanische Schalter dargestellt, sie sind jedoch in der Praxis elektronische Schalter und werden durch Zweiweg-Thyristoren (Triacs) oder irgendwelche anderen elektronischen Schaltglieder in Form von Vakuumröhren oder Festkörperelementen gebildet
Die Schalter 19 und 20 werden mit einer Rate

ίο aktiviert, die in bezug auf die Frequenz der Wechselstromleitung niedrig ist Dies wird durch einen voreinstellbaren Impulsfrequenzteiler 21 erzielt, an den die 60-Hz-Betriebsspannung als Taktsignal angelegt wird und der niederfrequente Impulse in der Größen-Ordnung von 1-7/8,3-3/4 oder 7-1/2 Hz erzeugt

Die niederfrequenten Impulse des Impulsfrequenzteilers werden den Zündelektroden der beiden Triac-Schalter zugeführt, so daß diese abwechselnd eingeschaltet werden, wodurch entweder die positive oder die negative Seite der gleichgerichteten 60-Hz-Spannung mit den Magnetwicklungen verbunden wird. Wenn also der Schalter 19 geschlossen wird, fließt der Strom in der einen Richtung durch die Magnetwicklung, und wenn der Schalter 20 geschlossen wird, fließt der Strom in der umgekehrten Richtung.

Da das Ausgangssignal des Zweiweggleichrichters eine nichtstabilisierte ungefilterte Gleichspannung ist, wird es von einem fortlaufenden Zug von Halbperiodenimpulsen gebildet, die alle die gleiche Polarität haben.

Durch das niederfrequente Umschalten nach der Erfindung wird jedoch die Polarität der den Wicklungen zugeführten Spannung periodisch umgekehrt, so daß der die Wicklung durchfließende Strom einen Welligkeitsanteil von 120 Hz hat

Da der Elektromagnet eine relativ hohe Induktivität hat, wirkt er als Filterdrossel und filtert 75% der Welligkeitskomponente aus. Der Rest der 120 Hz-WeI-ligkeitskomponente, der im durchflußinduzierten Signal erscheint, wird am Summierpunkt der Sekundäreinheit durch die Filterwirkung des zugeordneten, noch zu erläuternden Fehlerverstärkers geglättet Dadurch werden die in herkömmlichen Filtern erforderlichen, der Filterdrossel zugeordneten Filterkondensatoren überflüssig. Das System arbeitet aiso so, als ob es durch ein

»Rechtecksignal-Äquivalent« mit im wesentlichen konstanter Amplitude erregt werden würde.

Das an den Elektroden 12 und 13 der Primäreinheit des Durchflußmessers auftretende durchflußinduzierte Signal wird der durch einen Umformer gebildeten Sekundäreinheit zugeführt Der Umformer ist im wesentlichen eine Festkörper-Rückkopplungsstufe, die ein dem Durchfluß proportionales Frequenzausgangssignal (und wahlweise einen Strom) erzeugt

Bei der Umformerstufe nach F i g. 3 wird das durchflußinduzierte Signal dem ersten Glied der Umformerstufe zugeführt, das ein Wechselstrom-Vorverstärker 22 ist Dieses Signal ist im wesentlichen rechteckförmig mit Ausnahme der an den Polaritätsumkehrpunkten auftretenden Nadelspitzen. Diese sind das Ergebnis von Schaltstromstößen oder -spitzen, und ihre Dauer hängt von der Induktivitäts-Widerstands-Zeitkonstante der Elektromagnetschaltung ab.

Der Teil des Rechtecksignals mit konstantem Pegel gibt den stationären Zustand des Magnetfelds wieder, und seine Amplitude ist der Geschwindigkeit der das Strömungsrohr durchsetzenden Flüssigkeit direkt proportional. Daher ist nur dieser Teil des Signals für die Präzisionsmessung von Interesse.

Das Ausgangssignal des Vorverstärkers 22 wird über einen Koppelkondensator 23 dem einen Eingang eines Summierglieds 24 zugeführt, dessen anderem Eingang das Ausgangssignal eines Bereichsdämpfungsglieds 25 von einer Fehlersignal-Rückkopplungsschleife zügeführt wird. Das durch einen Vergleich des Durchflußsignals und des Rückkopplungssignals im Summierglied gebildete Fehlersignal wird in einem Wechselstrom-Fehlerverstärker 26 verstärkt, der ein Gegenkopplungsglied 27 aufweist, das sämtliche unterhalb und oberhalb der Frequenz des Fehlersignals liegenden Frequenzen dämpft.

Das Wechselstrom-Ausgangssignal des Fehlerverstärkers wird einem 1 :1-Umkehrverstärker 28 zugeführt, dessen Ausgangssignal einem Zweiwegdemodulator 29 zugeführt wird. Der Betrieb des Demodulators ist mit der niederfrequenten Umschaltrate der Magnetwicklung synchronisiert und so gesteuert, daß das angelegte Fehlersignal an den den Polaritätsumkehrpunkten entsprechenden Punkten gesperrt ist, wobei die Sperrung für die Dauer der Induktivitäts-Widerstands-Zeitkonstante der Elektromagnetschaltung aufrechterhalten wird. Auf diese Weise gibt das Gleichstrom-Ausgangssignal des Demodulators nur den stationären Magnetflußzustand wieder, und die Nadelspitzenanieile des durchflußinduzierten Signals werden unterdrückt.

Zum Synchronisieren des Demodulators hat der Frequenzteiler 21, der auf das 50- oder 60-Hz-Signal anspricht und niederfrequente Taktimpulse zum Steuern der Schaltvorgänge des Elektromagnets erzeugt, ein geeignetes Verknüpfungsglied, das Taktimpulse mit der gleichen niederfrequenten Rate erzeugt. Diese Taktimpulse fallen mit dem stationären Anteil des durchflußinduzierten Signals zusammen. So wird der Demodulator nur während der Intervalle des stationären Zustands aktiviert und ist im übrigen gesperrt. Infolgedessen verarbeitet die Sekundäreinheit das durchflußinduzierte Signal nur während der Zeitdauer, inderd$/df=Nullist.

Die vom Demodulator 29 erzeugten Gleichstrom-Ausgangsimpulse werden einem Widerstands-Kapazitäts-Integrierglied 30 zugeführt, das ein Gleichspannungs-Fehlersignal erzeugt, dessen Größe eine Funktion des Durchflusses ist Dieses Fehlersignal wird einem Gleichstromverstärker 31 zugeführt, dessen Ausgangssignal als gesteuerte Vorspannung für einen Gleichspannungs-Frequenz-Umsetzer 32 genutzt wird.

Der Gleichspannungs-Frequenz-Umsetzer setzt den Gleichspannungs-Fehlersignalpegel in einen frequenzveränderlichen Impulszug mit einer dem Fehlersignal proportionalen Impulsdauer um. Die Impulsdauer ist definiert als die Impulsbreite oder das Einschaltzeitintervall f, dividiert durch die Gesamtdauer τ. Dieses Fehlersägnal VD mit veränderbarer Impulsdauer wird dazu genutzt, die Ausgangsglieder des Systems anzusteuern, Und dient ferner als Anfangspunkt für das Fehlersignal-Rückkopplungsglied.

Für die Rückkopplung muß das Fehlersignal mit veränderlicher Impulsdauer zuerst in ein proportionales Niederfrequenzsignal (d.h. mit 1-7/8 Hz oder der jeweils wirksamen niedrigen Frequenz) zurückgeführt werden. Dies wird durch ein mit dem Umsetzer 32 gekoppeltes Abtastglied 33 erreicht, das eine von der Elektromagnetschaltung abgeleitete gleichphasige Bezugsspannung Λ Kabtastet.

Zum Erzeugen dieser Bezugsspannung ist zwischen die reihengeschalteten Magnetwicklungen und den Mitlenabgriff der Sekundärwicklung des Transformators 17 ein Widerstand 34 mit einem Widerstandswert von einem Bruchteil eines Ω geschaltet, wobei der daran auftretende Spannungsabfall vom Stromfluß durch die Magnetwicklunge abhängt. Diese Spannung wird einem Operationsverstärker 35 zugeführt, der die Bezugsspannung R Vmit ihrem richtigen Pegel erzeugt.

Das Ausgangssignal des Abtastglieds 33 ist durch die vom Gleichspannungs-Frequenz-Umsetzer erzeugten Tastverhältnisimpulse, die von der niederfrequenten Rechteck-Bezugsspannung R V umhüllt sind, gebildet. Dieses Ausgangssignal wird dem Summierglied 24 durch das Bereichsdämpfungsglied 25 zugeführt. Insoweit dieses Rückkopplungssignal von der Amplitude der Bezugsspannung RV abhängt, wird es durch jede Spannungsänderung aufgrund von Netzschwankungen proportional geändert. Da das Meßkriterium das Verhältnis des durchflußinduzierten Signals zum Rückkopplungssignal ist, ergibt sich innerhalb angemessener Grenzen kein Genauigkeitsverlust durch Änderungen der Netzspannung.

Das Signal des Gleichspannungs-Impulsdauer-Umsetzers 32 wird einem Impulsdauer-Gleichspannungs-Umsetzer 36 zugeführt, der die Impulse in analoge Gleichspannungs-Ausgangssignale umsetzt, die dem Flüssigkeitsdurchfluß proportional sind. Ferner wird das Signal des Umsetzers 32 auch einem Impulsfrequenzteiler 37 zugeführt, der die Impulse in technische Einheiten umwandelt die einen externen Zähler treiben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen «30 249/279

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Durchflußmesser zum genauen Messen der Strömungsgeschwindigkeit eines Fluids in einer normalerweise nicht vollständig gefüllten Leitung, mit einem Strömungsrohr mit zwei Elektroden, die mit dem Fluid in Direktkontakt stehen und sich bogenförmig über einen großen Teil so längs der Rohrinnenwand erstrecken, daß sie in bezug auf das das Rohr durchströmende Fluid innerhalb eines Fluidpegelstandes ansprechen, dessen niedrigster Punkt nahe dem Leerpunkt liegt, und mit einer elektromagnetischen Einheit, die im Strömungsrohr zur Induzierung eines Signals in den Elektroden ein elektromagnetisches Feld erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Elektrode (12,13) mit einem relativ zu ihrer Gesamtfläche großen Abschnitt (13B) nahe dem Grund des Rohres (10) so angeordnet ist, daß sich der Abschnitt (13B) unabhängig vom Fluidumpegel immer mit dem Fluid in Koniakt befindet

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (12, 13) T-förmig ausgebildet und so umgekehrt T-förmig in das Rohr (10) eingesetzt sind, daß der Querschenkel des T den großen Abschnitt (13B) bildet, während der Vertikalsteg (13A^ bogenförmig dem Rohrinnenumfang ange paßt ist.

3. Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Elektroden (12,13) ca. 170° überspannen.

4. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen Elektroden (12, 13) auf einer Isolierung (12) angeordnet sind, mit der die Rohrinnenwand überzogen ist.

5. Durchflußmesser nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Einheit im Rohr (10) ein solches elektromagnetisches Feld erzeugt, das an der Rohroberseite am größten ist und in Richtung zum Rohrgrund so abnimmt, daß die Amplitude des Signals dem Volumendurchsatz proportional und vom Fluidpegel im Rohr (10) im wesentlichen unabhängig ist, und daß ein Abtastglied (33) die Signale der Elektroden (12, 13) während der Zeitintervalle abtastet, in denen das elektromagnetische Feld einen stationären Zustand aufweist.

6. Durchflußmesser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Einheit außerhalb des Rohres (10) angeordnete Wicklungen (15, 16) mit einem periodisch unterbrochenen Gleichstrom versorgt.

7. Durchflußmesser nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wicklung (15) oberhalb und eine andere Wicklung (16) unterhalb des Rohres (10) angeordnet ist.

8. Durchflußmesser nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wicklung (15) zur Erzeugung eines großen elektromagnetischen Feldes größer als die untere Wicklung (16) ausgebildet ist.