DE3401377A1

DE3401377A1 - Elektromagnetischer durchflussmesser

Info

Publication number: DE3401377A1
Application number: DE19843401377
Authority: DE
Inventors: Max Henning Hansen; Hans Erik Nordborg Jacobsen; Konstantin Lassithiotakis; John Sønderborg Nyrup
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1984-01-17
Filing date: 1984-01-17
Publication date: 1985-07-25
Also published as: DK159335B; FR2558251A1; NL8500095A; US4614121A; DK618784D0; JPH0476410B2; GB2153085A; FR2558251B1; DE3401377C2; DK159335C; DK618784A; JPS60159614A; GB2153085B; CA1230755A; GB8501067D0

Description

Elektromagnetischer Durchflußmesser

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Durchflußmesser aus elektrisch isolierendem Material, mit einem Magnetsystem, das auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohres je einen Polschuh, ferner eine Magnetspulenanordnung und ein Joch für den magnetischen Rückschluß aufweist, und mit zwei Meßelektroden, die jeweils zwischen den Polschuhen angeordnet sind.

Bei einem bekannten Durchflußmesser dieser Art (EU-OS 80 535) ist ein aus keramischem Material bestehendes Meßrohr an beiden Stirnseiten mit einem Flansch versehen. Jedem Polschuh ist eine Magnetspule benachbart, deren Achse radial und senkrecht zur Achse der Meßelektroden steht. Ein Stahlgehäuse, das das Meßrohr in einer Bohrung unter radialer Vorspannung aufnimmt, dient dem Magnetsystem als magnetischer Rückschluß.

Bei einer solchen Konstruktion ragt das Magnetsystem radial erheblich über die Flansche des Meßrohres hinaus. Dies ergibt verhältnismäßig große Außenabmessungen. Außerdem behindern die Magnetspulen in vielen Fällen die Durchführung von Spannbolzen, die dazu

dienen, den Durchflußmesser zwischen den Flanschen
zweier Anschlußrohre festzuspannen. Die Lage und
Anzahl solcher Spannbolzen ist durch die jeweils
verwendete Norm vorgeschrieben.

j Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Durchflußmesser der eingangs beschrieben- ι en Art anzugeben, der unter sonst gleichen Verhältnisj sen kleinere Abmessungen hat und die Anbringung von
j 10 Spannbolzen in sehr viel geringerem Maße behindert. i

j j

! Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

^; daß die Magnetspulenanordnung durch eine mit dem

Meßrohr gleichachsige, die Polschuhe ungebende Magnet-15 spule gebildet ist und daß die Polschuhe auf einander ' ' gegenüberliegenden Stirnseiten der Magnetspule über ' ': Radialstege mit dem Joch in Verbindung stehen.

I Bei dieser Konstruktion verläuft eine einzige Magnet- ;

20 spule gleichachsig zum Meßrohr. Es kann daher eine
: ausreichende Zahl von Windungen bei vergleichsweise

kleiner radialer Erstreckung untergebracht werden.
: Die spezielle Verbindung der Polschuhe mit dem Joch , . stellt sicher, daß trotz der tangential gewickelten
■ 25 Magnetspule das wirksame magnetische Feld das Meßrohr

radial durchsetzt. Die geringere radiale Erstreckung

! ergibt auch kürzere Wege im magnetischen Pfad. Dies j j i

i führt zu geringeren magnetischen Spannungsabfällen i • und zu einer kleineren Temperaturabhängigkeit der ι i 30 Permeabilität des Eisens. Da der Durchflußmesser j

insgesamt geringe radiale Abmessungen hat - in den _; '■- meisten Fällen braucht der Durchmesser eines bei

Meßrohres üblichen Flansches nicht oder nur unwesent- '

lieh überschritten zu werden - können Spannbolzen in be- ' . 35 liebiger Lage rings um den Durchflußmesser angeordnet ι werden. Insbesondere kann das Magnetsystem und der

gesamte Durchflußmesser vollständig radial innerhalb der Spannbolzen angeordnet werden.

Mit besonderem Vorteil hat das Joch einen zylindrischen Innenumfang und die Radialstege sind je durch einen geteilten, aus mindestens zwei Umfangsabschnitten bestehenden Ring gebildet. Diese Radialsteg-Ringe lassen sich infolge der Teilung leicht auf dem Meßrohr anordnen und dann durch den zylindrischen Innenumfang des Jochs in einer Weise festhalten, daß auch der magnetische Kreis geschlossen ist. Durch die Ringform ergibt sich eine große Umfangsflache, die den magnetischen Widerstand im Ruckschlußpfad klein hält.

Zumindest einer der Radialsteg-Ringabschnitte sollte einstückig mit einem Polschuh ausgebildet sein. Dies führt zu einer entsprechenden Verringerung der Bauteile und zu einer Vereinfachung der Montage.

Besonders günstig ist es, wenn die Radialsteg-Ringe etwa in der die Polschuhe halbierenden Radialebene geteilt sind. In dieser Ebene treten keine oder sehr wenige magnetische Feldlinien auf, die über die Trennfuge hinweggeleitet werden müßten.

Mit Vorteil ist das Joch durch eine Zylinderhülse gebildet. Diese Hülse hat ihrerseits eine geringe radiale Erstreckung, was zur Kleinhaltung der Außenabmessungen beiträgt.

Bei Verwendung eines Meßrohrs mit Endflanschen empfiehlt es sich, daß die Radialsteg-Ringe einen Außendurchmesser haben, der gleich dem Flanschdurchmesser oder größer ist. Die Begrenzung nach oben ist durch die Tatsache gegeben, daß das Joch die Spannbolzen nicht behindert. Auf diese Weise kann das Joch mit

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dem zylindrischen Innenumfang mühelos axial über das Meßrohr und das übrige Magnetsystem geschoben werden. Wenn beide Durchmesser gleich sind, kann das Joch bzw. die Zylinderhülse gleichzeitig dazu dienen, 5 eine radiale Vorspannung auf die Flansche des Meßrohres auszuüben.

^: Mit besonderem Vorteil haben die Radialstege einen

sich radial nach außen vergrößernden Querschnitt. ! 10 Dies ergibt eine große Umfangsfläche und entsprechend I kleine Verluste beim Übergang der magnetischen Feldli-I nien vom Radialsteg auf das Joch.

Eine Alternative besteht darin, daß die Radialstege am ! 15 äußeren Umfang eine sich axial erstreckende Verlänge-1 rung aufweisen. Hiermit läßt sich magnetisches Matej rial sparen. Außerdem ergibt sich zwischen Radialsteg ; und Flansch ein Hohlraum, der zur Leitungsführung '. benutzt werden kann.
20

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Meßelek- ^; troden-Zuleitungen in dem zwischen den Polschuhen j außerhalb des Meßrohrs verbleibenden Raum bis zu

j dem einen Radialsteg und von dort nach außen geführt.

j 25 Man benötigt dann lediglich eine Austrittsöffnung i im Bereich der Radialstege, welche das Magnetsystem ! nicht beeinträchtigt. Insbesondere wenn längs der i Radialstege ohnehin ein freier Ringraum vorhanden

j ist, ergibt sich eine sehr einfache Leitungsführung.

; Ferner kann wenigstens ein Polschuh eine in Umfangs- ; richtung verlaufende Nut für das Einlegen einer Meßelek-■ troden-Zuleitung aufweisen. Diese Zuleitung kann : dann zur gegenüberliegenden Elektrode geführt werden;

' 35 alsdann können beide Zuleitungen gemeinsam verlegt werden.

Besonders günstig ist es, wenn die Magnetspule am Innenumfang mit einer zylindrischen Abschirmung aus elektrisch leitendem Material versehen ist. Diese Abschirmung verhindert eine kapazitive Kopplung zwisehen den Elektroden und der Magnetspule, so daß das abgegriffene Signal nicht durch kapazitiven Einfluß beeinträchtigt wird. Außerdem kann die Abschirmung dazu dienen, die Polschuhe zumindest bei der Montage an Ort und Stelle zu halten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Durchflußmesser gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht von Meßrohr,

Polschuhen und Radialsteg-Ringen, teilweise im Schnitt, einer anderen Ausfuhrungsform,

Fig. 4 die Ausführungsform der Fig. 3 in perspekti-25 vischer Darstellung, teilweise im Schnitt,

! nach dem Zusammenbau aller Teile und

Fig. 5 eine weitere Abwandlung in der Darstellung der Fig. 3.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Meßrohr 1 vorgesehen, das einen axialen Durchflußkanal 2 und an den Enden je einen Flansch 3 bzw. 4 aufweist. Dieses Meßrohr besteht aus einem elektrisch isolierendem Kunststoff oder vorzugsweise Keramik. Zwischen den Flanschen '^; verbleibt daher eine Ringnut 5.

Auf einander gegenüberliegenden Seiten sind in der · Ringnut 5 zwei Polschuhe 6 und 7 angeordnet, die am Meßrohr 1 anliegen. Der Polschuh 6 setzt sich in einem Radialsteg-Ring 8, der Polschuh 7 in einem Radialsteg-Ring 9 fort. Beide Ringe 8 und 9 bestehen aus magnetisch leitendem Material und sind in einer Radialebene geteilt, die senkrecht zur Zeichenebene durch die Meßrohrachse geht. Um beide Polschuhe 6 und 7 ist eine Magnetspule 10 gewickelt, deren Achse mit der Meßrohrachse übereinstimmt. Zwischen Magnetspule 10 und Meßrohr 1 befindet sich eine Abschirmung 11 aus einem elektrisch leitendem Material, wie Aluminium. Als Joch 12 für den magnetischen Rückschluß dient eine zylindrische Hülse, deren zylindrischer Innenumfang

¹^ gleich dem Außenumfang der Flansche 3 und 4 sowie dem Außenumfang der Radialsteg- Ringe 8 und 9 ist.

Zwei Meßelektroden 13 und 14 befinden sich an der Innenwand des Meßrohres 1 an einander gegenüberliegenden Seiten. Ihre Achse steht senkrecht zur Symmetrieebene der Polschuhe 6, 7.

Bei der Montage dieses Durchflußmessers werden die Polschuhe 6 und 7 mit den zugehörigen Radialsteg-Ringen β und 9 an Ort und Stelle gebracht und durch die Abschirmung 11 provisorisch festgehalten. Dann wird die Magnetspule 10 gewickelt und schließlich das hülsenförmige Joch 12 axial darübergeschoben.

Im Betrieb wird durch die zum Meßrohr 1 konzentrische Magnetspule 10 ein den Kanal 2 radial durchsetzendes magnetisches Feld erzeugt, weil die Polschuhe 6 und 7 auf einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Magnetspule 10 über die Radialsteg-Ringe 8 und 9 mit dem hülsenförmigen Rückschlußjoch verbunden sind.

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Der Durchflußmesser wird unter Zwischenlage von Dichtungen 15 und 16 zwischen zwei Anschlußleitungen 17 und 18 eingespannt. Spannbolzen 19, die auf einen Kreis um die Meßrohrachse angeordnet sind und durchsetzen Flansche der Anschlußleitungen. Das hülsenförmige Joch 12 hat einen Außendurchmesser, der vollständig radial innerhalb der Spannbolzen liegt.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 werden für entsprechende Teile um 20 erhöhte Bezugszeichen benutzt. Hier erkennt man, wie die Radialsteg-Ringe 28 und 29 längs der Trennfuge F je in zwei Teile 28a, 28b bzw. 29a, 29b geteilt sind, wobei der Teil 28a einstückig mit dem Polschuh 26 und der Teil 29a einstückig mit dem Polschuh 27 ausgebildet ist. Jeder Radialsteg-Ringabschnitt weist an einem Radialflansch eine axiale Verlängerung 35 auf, so daß sich eine große Anlagefläche an die als Joch 32 dienende zylindrische Hülse ergibt. In diesem Fall ist der Außendurchmesser der Radialsteg-Ringe 28 und 29 größer als derjenige der Flansche 23, 24. Jeder Flansch ist von einem Spannring 36 umgeben, der eine radiale Vorspannung ausübt und beispielsweise durch Aufschieben aufgebracht worden ist. Die beiden Spannringe 36 sind durch eine Schutzhülse 37 miteinander verbunden.

ι Die beiden Meßelektroden 33 und 34 sind mit je einer

ι Zuleitung 38 bzw. versehen. Die Zuleitung 38 führt

j durch eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 40 ί 30 an der Innenseite des Polschuhs 27. Dann gehen beide Zuleitungen durch einen Raum 41, der zwischen den beiden Polschuhen außerhalb des Meßrohres 21 freigehalten : ist. Des weiteren verlaufen sie durch eine freien ! Raum 42, der sich zwischen dem Radialsteg-Ring 28 und ; 35 dem Flansch 24 ergibt, sowie durch Austrittsöffnungen ^: 43 im Ring 28, im hülsenförmigen Joch 32 und in der

Schutzhülse 37. Über die gleichen Austrittsöffnungen führen auch die Zuleitungen 44 zur Magnetspule 30.

Montage und Zusammenbau sind bei dieser Ausführungsform ähnlich wie bei derjenigen der Fig. 1 und 2.

Bei der Abwandlung nach Fig. 5 werden für entsprechende Teile um 50 gegenüber den Fig. 1 und 2 und um 30 gegenüber den Fig. 3 und 4 erhöhte Bezugszeichen verwendet. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß der Radialsteg-Ring 58 in zwei Teile 58a und 58b unterteilt ist, deren Trennfugen F die Mittelebene des Polschuhs 56 durchsetzen, so daß auch dieser aus zwei Teilen 56a und 56b, die je mit einer Hälfte des Ringes 58 verbunden sind, besteht. Entsprechendes gilt für den Radialsteg-Ring 59, der die beiden Hälften 59a und 59b mit einer in derselben Ebene liegenden Trennfuge F aufweist.

Claims

Patentansprüche

Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einem
Meßrohr aus elektrisch isolierendem Material,
mit einem Magnetsystem, das auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohres je einen Polschuh,
ferner eine Magnetspulenanordnung und ein Joch für
den magnetischen Rückschluß aufweist, und mit
zwei Meßelektroden, die jeweils zwischen den Polschuhen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspulenanordnung durch eine mit dem Meßrohr (1; 21; 51) gleichachsige, die Polschuhe (6, 7; 26,
27; 56, 57) umgebende Magnetspule (10; 30) gebildet
ist und daß die Polschuhe auf einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Magnetspule über Radialstege
(8, 9; 28, -29; 58, 59) mit dem Joch (12; 32) in Verbindung stehen.
2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (12; 32) einen zylindrischen Innenumfang hat und die Radialstege je durch einen
geteilten, aus mindestens zwei Umfangsabschnitten
bestehenden Ring (8, 9; 28, 29; 58, 59) gebildet
sind.
3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Radialsteg-Ringabschnitte (28a, 29a; 58a, 58b, 59a, 59b) einstückig mit einem Polschuh (26, 27; 56, 57) ausgebildet ist.

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4. Durchflußmesser nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialsteg-Ringe (58, 59) etwa in der die Polschuhe (56, 57) halbierenden Radialebene geteilt sind.
5. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (12; 32) durch eine Zylinderhülse gebildet ist.
6. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Meßrohrs (1; 21) mit Endflansch (3, 4; 23, 24) die Radialsteg-Ringe (8, 9; 28, 29) einen Außendurchmesser haben, der gleich dem Flanschdurchmesser oder größer ist.
7. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialstege (8, 9) einen sich radial nach außen vergrößernden Querschnitt haben.
8. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Radialstege (28,

29) am äußeren Umfang eine sich axial erstreckende Verlängerung (35) aufweisen.
9. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Meßelektroden-Zuleitungen (38, 39) in dem zwischen den Polschuhen (26, 27) außerhalb des Meßrohrs (21) verbleibenden Raum (41) bis zu dem einen Radialsteg (28) und dort nach außen geführt sind.
10. Durchflußmesser nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Polschuh (27) eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut (40) für das

Einlegen einer Meßelektroden-Zuleitung (38) aufweist.
11. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetspule (10; 30) am Innehumfang mit einer zylindrischen Abschirmung (11; 31) aus elektrisch leitendem Material versehen ist.