DE3401377C2

DE3401377C2 - Elektromagnetischer Durchflußmesser

Info

Publication number: DE3401377C2
Application number: DE3401377A
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: 1986-11-13
Also published as: US4614121A; FR2558251A1; DE3401377A1; DK618784D0; GB2153085A; DK618784A; CA1230755A; DK159335B; NL8500095A; JPH0476410B2; GB2153085B; DK159335C; FR2558251B1; GB8501067D0; JPS60159614A

Abstract

Ein elektromagnetischer Durchflußmesser weist ein Meßrohr (21) mit zwei Meßelektroden (33, 34) und einem Magnetsystem auf, das auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohrs (21) je einen Polschuh (26, 27) aufweist. Eine Magnetspule (30) umgibt das Meßrohr (21) und die Polschuhe (26, 27). Letztere sind auf einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Magnetspule (30) über Radialstege (28, 29) mit einem Joch (32) für den magnetischen Rückschluß verbunden. Dies ergibt einen Durchflußmesser mit kleinen Gesamtabmessungen.

Description

34 Ol 377

Dies führt zu geringeren magnetischen Spannungsabfällen und zu einer kleineren T«mperaturabhängigkeit der Permeabilität des Eisens. Da der Durchflußmesser insgesamt geringe radiale Abmessungen hat — in den meisten Fällen braucht der Durchmesser eines bei Meßrohren üblichen Flansches nicht oder nur unwesentlich überschritten zu werden — können Spannbolzen in beliebiger Lage rings um den Durchflußmesser angeordnet 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 Umfangsfläche, die den magnetischen Widerstand im Rückschlußpfad klein hält

Zumindest einer der Radialsteg-Ringabschnitte sollte einstückig mit einem Polschuh ausgebildet "-ein. 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 empfielt es sich, daß die Radialstege-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 dem zylindri.chen 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, eine radiale Vorspannung auf die Flansche des Meßrohres auszuüben.

Mit beso.sderem Vorteil haben difc Radialstege einen sich radial nach außen vergrößernden Querschnitt Dies ergibt eine große Umfangsfläche und entsprechend kleine Verluste beim Übergang der magnetischen Feldlinien vom Radialsiteg auf u js Joch.

Eine Alternative besteht darin, daß die Radialstege am äußeret. Umfang eine sich axial erstreckende Verlängerung aufweisen. Hiermit läßt sich magnetisches Material sparen. Außerdem ergibt sich zwischen Radialsteg und Flansch ein Hohlraum, der zur Leitungsführung benutzt werden kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Meßelektroden-Zuleitungen in dem zwischen den Polschuhen außerhalb des Meßrohrs verbleibenden Raum bis zu dem einen Radialsteg und von dort nach außen geführt. Man benötigt dann lediglich eine Austrittsöffnung im Bereich der Radialstege, welche das Magnetsystem nicht beeinträchtigt. Insbesondere wenn längs der radialstege ohnehin ein freier Ringraum vorhanden ist, ergibt sich eine sehr einfache Leitungsführung.

Femer kann wenigstens ein Polschuh eine in Umfangsrichtung verlaufen te Nut für das Einlegen eine Meßelektroden-Zuleitung aufweisen. Diese Zuleitung kann dann zu gegenüberliegenden Elektrode geführt werden; aisdann können beide Zuleitungen gemeinscm 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 zwischen den Elektroden und der Magnetspule, so daß das

ίο 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 zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Durchflußmesser gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A der F i g. 1,

F i g. 3 eine perspektivische Ansicht von Meßrohr. Polschuhen und Radialsteg-Ringen, t-Mweise im Schnitt einer anderen Ausführungsform.

F i g. 4 die Ausführungsform der F i g. 3 in perspektivischer Darstellung, teilweise im Schnitt nach dem Zusammenbau aller Teile und

F i g. 5 eine weitere Abwandlung in der Darstellung der F i g. 3. Gemäß F i g. 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 du^ch die Meßrohrachse geht Um beide Polsch jhe 6 und 7 ist eine Magnetspule 10 gewickelt, deren Achse mit der Meßrob-achse übereinstimmt. Zwischen Magnetspule 10 und Meßrohr 1 befindet sich eine Abschirmung 11 aus einem elektrisch leitendem Material wie Muminium.

Als Joch 12 für den magnetischen Rückschluß dient eine zylindrische Hülse, deren zylindrische! Innenumfang 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

so 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 Polscb'jhe 6 und 7 mit den zugehörigen Radialsteg-Ringen 8 und 9 an Ort und Stelle gebracht und durch die Abschirmung 11 provisorisch festgehalten Dann wird die Magnetspule 10 gewickeit und schließlich das hülsenförmige Joch 12 axial darübergeschoben.

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

Der Durchflußmesser wird unter Zwischenlage von Dichtungen 15 und Io zwischen zwei Anschlußleitungen 17 und 18 eingespannt. Spannbolzen 19, die auf einem Kreis um die Meßrohrachse angeordnet sind, durchset-

zen Flansche der Anschlußleitungen. Das hülsenförmige joch 12 hat einen Außendurchmesser, der vollständig radial innerhalb der Spannbolzen liegt.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4 werden für entsprechende Teile um 20 erhöhte Bezugszei- 5 chen benutzt. Hier erkennt man, wie die Radialsteg-Ringe 28 und 29 längs der Trennfuge F je in zwei Teile 28a, 286 bzw. 29a. 296 geteilt sind, wobei der Teil 28a einstückig mit dem Polschuh 26 und der Teil 29a einstükkig mit dem Polschuh 27 ausgebildet ist. Jeder Radial- 10 steg-Ringabschnitt weist an einem Radialflansch eine axiale Verlängerung 35 auf, so daß sich eine große AnIagefläche 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 is Flansche 23,24. Jeder Flansch ist von einem Spannring k

36 umgeben, der eine radiale Vorspannung ausübt und |

beispielsweise durch Aufschieben aufgebracht worden Ϊ

ist. Die beiden Spannringe 36 sind durch eine Schutzhülse 37 miteinander verbunden. 20 j

Die beiden Meßelektroden 33 und 34 sind mit je einer . Zuleitung 38 bzw. 39 versehen. Die Zuleitung 38 führt

durch eine im Umfangsrichtung verlaufende Nut 40 an *

der Innenseite des Polschuhs 27. Dann gehen beide Zu- ,

leitungen durch einen Raum 41, der zwischen den bei- 25 den Polschuhen außerhalb des Meßrohres 21 freigehal-

ten ist Des weiteren verlaufen sie durch einen freien £

Raum 42, der sich zwischen dem Radialsteg-Ring 28 und ·

dem Flansch 24 ergibt, sowie durch Austrittsöffnungen

43 im Ring 28, im hülsenförmigen Joch 32 und in der 30 j

Schutzhülse 37. Ober die gleichen Austrittsöffnungen ψ

führen auch die Zuleitungen 44 zur Magnetspule 30. ι:'

Montage und Zusammenbau sind bei dieser Ausfüh- "

rungsform ähnlich wie bei derjenigen der F i g. 1 und 2. i

Bei der Abwandlung nach F i g. 5 werden für entspre- 35 'f

chende Teile um 50 gegenüber den F i g. I und 2 und um |

30 gegenüber den F i g. 3 und 4 erhöhte Bezugszeichen §

verwendet. Der wesentliche Unterschied besteht darin, i,

daß der Radialsteg-Ring 58 in zwei Teile 58a und 586 -

unterteilt ist, deren Trennfugen F die Mittelebene des 40 j?

Polschuhs 56 durchsetzen, so daß auch dieser aus zwei <§ Teilen 56a und 566, die je mit einer Hälfte des Ringes 58 I

verbunden sind, besteht. Entsprechendes gilt für den 1

Radia!steg-Ring 59, der die beiden Hälften 59a und 596 i

mit einer in derselben Ebene liegenden Trennfuge F 45 j|

aufweist fi

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

34 Ol 377 Patentansprüche:

1. Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einem Meßrohr aus elektrisch isolierendem Material, mit einem Magnetsystem, das eine Magnetspulenanordnung, ein Joch für den magnetischen Rückschluß und auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohres radial innerhalb der Magnetspulenanordnung je einen Polschuh 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 jeweils einseitig auf einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Magnetspule über Radialstege (8,9; 28, 29; 58,59) mit dem Joch (12; 32) in Verbindung steht

2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurck gekennzeichne, daß das Joch (12; 32) einen zylindrischen innenumfang hat and 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, SSb, 59a, 59Z>; einstükkig mit einem Polschuh (26, 27; 56, 57) ausgebildet ist

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 sino.

5. Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, &j8 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 erstrekkende 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 (lOj 30) am Innenumfang mit einer zylindrischen Abschirmung (11; 31) aus elektrisch leitendem Material versehen ist.

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

ίο Bei einem bekannten Durchflußmesser diener 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 Magnetsy-

stern 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 Flan sehen zweier Anschlußrohre iestzuspannen. Die Lage und Anzahl solcher Spannbolzen ist durch die jeweils verwendete Norm vorgeschrieben.

Es ist ferner ein ei-iktromagnetischer Durchflußmesser bekannt (DE-OS 14 98 482), bei dem vier Spulen in einer Ebene senkrecht zu den Elektroden auf einander gegenüberliegenden Seiten des Meßrohres und axial zu beiden Seiten der Elektroden angeordnet sind. Diese Spulen sind von Kernen durchsetzt die zn ihren Enden durch Joche miteinander verbunden sind. Auf diese Weise ergibt sich in dem freien Bereich der Kerne zwischen den Spulen je ein oberer und unterer Magnetpol. Im Anspruch 4 ist erwähnt daß eine Spule neben den Elektroden um das Rohr herumgelegt ist Wie dann das Magnetsystem aussehen soll, ist nicht erläutert

Bei anderen elektromagnetische!; Durchflußmessern (DE-OS 14 73 073, DE-OS 23 37 189) wird durch Schiefwickeln einer im übrigen koaxialen Spule eine radiale Magnetfeldkomponente erzielt Dies führt zu axial erheblich verlängerten Geräten. Außerdem ergeben sich größere Streufelder. Es wird viel Platz für magnetisch unwirksame Amperewindungen benötigt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektromagnetischen Durchflußmesser der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der unter sonst gleichen Verhältnissen kleinere Abmessungen hat und die Anbringung von Spannbolzen in sehr viel geringerem Maße behindert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Magnetspulenanordnung durch eine mit dem Meßrohr gleichachsige, die Polschuhe umgebende Magnetspule gebildet ist und daß die Polschuhe jeweils einseitig auf einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Magnetspule über Radialstege mit dem Joch in Verbindung stehen.

Bei dieser Konstruktion verläuft ci.ie einzige Magnetspule 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 Magnetspule das wirksame magnetische Feld das Meßrohr radial durchsetzt. Die geringere radiale Erstrekkung ergibt auch kürzere Wege im magnetischen Pfad.