DE3630885A1 - Induktiver durchflussmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen induktiven Durchflußmes­ ser der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Art.

Induktive Durchflußmesser sind mit einer elektro­ magnetischen Vorrichtung ausgestattet, die in einem Rohr, das von einer Flüssigkeit durchströmt wird, ein quergerichtetes Magnetfeld erzeugt. Wenn die Flüs­ sigkeit elektrisch leitend ist, wird durch die Bewegung elektrischer Ladungsträger durch das Magnetfeld hin­ durch ein elektrisches Feld erzeugt, so daß quer zum Magnetfeld und zum Flüssigkeitsstrom eine elektrische Spannung entsteht, die mit zwei Elektroden, welche mit der Flüssigkeit in Berührung stehen, abgegriffen und gemessen werden kann. Diese Spannung ist der Durch­ flußrate, d.h. der pro Zeiteinheit fließenden Flüs­ sigkeitsmenge, proportional. Zur Eliminierung von Störspannungen wird ein zeitlich variierendes Magnet­ feld benutzt, obwohl prinzipiell auch ein magnetisches Gleichfeld für die Messung der Durchflußrate geeignet ist.

Die bekannten induktiven Durchflußmesser funktionieren nur, wenn die strömende Flüssigkeit eine gewisse Mindestgeschwindigkeit hat. Bei geringen Strömungs­ mengen muß demnach der Rohrquerschnitt verkleinert werden, um eine hinreichend große Strömungsge­ schwindigkeit zu erreichen. Eine Verkleinerung des Rohrquerschnittes ist aber nur in gewissen Grenzen möglich, weil im Innern des Rohres Platz für die Elektroden vorhanden sein muß. Die Elektroden sollten im Rohrinnern bündig mit der Rohrwand abschließen, um die Strömung nicht zu beeinflußen. Außerdem besteht bei engen Rohren in höherem Maße die Gefahr der Verstopfung durch in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffe. Induk­ tive Durchflußmesser sind aus den genannten Gründen bisher ungeeignet für die Messung kleiner Strömungs­ mengen, wie sie insbesondere im Laborbetrieb vorkommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen induk­ tiven Durchflußmesser nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 zu schaffen, der sich zur genauen Messung sehr kleiner Strömungsmengen eignet.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentan­ spruchs 1.

Nach der Erfindung ist im Innern des Rohres ein Ver­ drängungskörper angebracht, der den Rohrquerschnitt verkleinert, ohne die Form und Größe des Rohres zu beeinflußen. Auf diese Weise wird der lichte Rohrquer­ schnitt durch einen separaten Verdrängungskörper ver­ ringert. Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit wird vergrößert. Die Erfindung bietet den Vorteil, daß übliche Strömungsmesser benutzt werden können, deren Rohr nicht verändert werden muß. Ein Verdrängungskörper geeigneter Größe kann nachträglich in das Rohr einge­ setzt werden. Durch Benutzung unterschiedlicher Ver­ drängungskörper mit unterschiedlich großen Quer­ schnittsflächen können verschiedene Meßbereiche realisiert werden, so daß ein und derselbe Durch­ flußmesser für verschiedene Strömungsmengenbereiche verwendet werden kann. Natürlich ist es auch möglich, den Verdrängungskörper fest im Rohr zu installieren. Vorzugsweise ist jedoch der Verdrängungskörper ein separates Teil, das nachträglich in das Rohr eingesetzt wird. Der Verdrängungskörper wird von der Flüssigkeit umströmt, die somit zur Rohrwand hin abgedrängt wird und in Berührung mit beiden Elektroden steht. Das Vo­ lumen der strömenden Flüssigkeit muß die beiden Elek­ troden verbinden. Im übrigen ist es unwesentlich, ob der Verdrängungskörper an der Rohrwand anliegt oder Abstand von der Rohrwand hält. Es muß nur darauf ge­ achtet werden, daß der Verdrängungskörper im Rohr eine definierte und reproduzierbare Position einnimmt, weil anderenfalls durch variierende Positionen des Ver­ drängungskörpers Meßungenauigkeiten auftreten können. Selbstverständlich muß der Verdrängungskörper aus elektrisch nichtleitendem Material bestehen. Dieses Material muß auch nicht-magnetisch sein, um das von der Elektromagnetvorrichtung erzeugte Magnetfeld nicht zu stören. Als Material für den Verdrängungskörper eignen sich Kunststoffe, Keramik o.dgl.

Vorzugsweise ist der Verdrängungskörper ein koaxial zum Rohr verlaufender Stab, dessen beide Enden außerhalb des Rohres mit Zentriervorrichtungen abgestützt sind. Durch die Zentriervorrichtungen wird der Stab koaxial im Rohr gehalten, so daß um den Stab herum ein von der Flüssigkeit durchströmter Ringspalt entsteht. Der Stab kann unter Entfernung einer Zentriervorrichtung leicht herausgenommen und ausgewechselt werden.

Die Erfindung bietet ferner den Vorteil, das Ver­ stopfungen des Spaltes durch Festkörper leicht be­ seitigt werden können, indem der Verdrängungskörper aus dem Rohr herausgenommen wird. Auch eine einfache Reinigung von Rohr und Verdrängungskörper ist möglich.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch den induktiven Durch­ flußmesser, und

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Teil-Längsschnitt des Durchflußmessers.

Gemäß Fig. 1 ist ein Rohr 10 vorgesehen, das durch das Innere des Gehäuses 11 hindurchführt. Zu beiden Seiten des Rohres 10 sind Elektromagnete 12, 13 angeordnet, die jeweils aus einer Spulenwicklung 14 und einem darin enthaltenen Kern 15 bestehen. Die Kerne 15 sind entlang einer gemeinsamen Achse auf entgegengesetzten Seiten des Rohres angeordnet, wobei die Achse der Kerne 15 die Längsachse des Rohres 10 rechtwinklig schneidet. Die Elektromagnete 12, 13 erzeugen im Bereich zwischen den Kernen 15 ein homogenes Magnetfeld, das durch das Rohr 10 hindurchgeht.

An entgegengesetzten Seiten des Rohres sind Elektroden 16 und 17 angeordnet. Die gemeinsame Achse der Elek­ troden 16 und 17 verläuft rechtwinklig zur Rohrachse und rechtwinklig zur Achse der Kerne 15 und sie schneidet diese beiden Achsen im selben Punkt.

Das Rohr 10 enthält den Verdrängungskörper 18, der die Form eines zylindrischen langgestreckten geraden Stabes hat, der koaxial im Rohr verläuft. Zwischen dem Stab 18 und dem Rohr 10 wird somit ein Ringspalt 19 gebildet, der den lichten Rohrquerschnitt bestimmt.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Enden des Rohres 10 am Ge­ häuse 11 mit ringförmigen Dichtungen 20 abgestützt. Das Gehäuse 11 weist an jedem Ende ein Anschlußstück 21 auf, das mit einem Außengewinde 22 zum Anschließen eines (nicht dargestellten) Rohres versehen ist und dessen Innenraum mit dem Innern des Rohres 10 verbunden ist. Im Anschlußstück 21 ist die Zentriervorrichtung 23 angeordnet, die im vorliegenden Fall in das Anschluß­ stück 21 eingeschraubt ist. Die Zentriervorrichtung 23 besteht aus einer hohlen Hülse, die an dem dem Rohr 10 zugewandten Ende einen Armstern 24 aufweist. Der Arm­ stern 24 hält einen Ring 25, dessen eine Ringkante gegen das kegelstumpfförmige Ende 26 des stabförmigen Verdrängungskörpers 18 drückt und diesen längs der Achse des Rohres 10 zentriert.

Der Verdrängungskörper 18 weist ferner im Bereich des Rohres 10 Abstandselemente 27 in Form von Noppen auf, die sich an der Innenwand des Rohres 10 abstützen, ohne den Ringspalt zu versperren. Die Abstandselemente 27 sollten in axialem Abstand von den Elektroden 17, 18 angeordnet sein.

Der Verdrängungskörper 18 kann auch kürzer sein als das Rohr 10. In diesem Fall sind keine externen Zentrier­ vorrichtungen 23 erforderlich, sondern die Zentrierung erfolgt ausschließlich durch die Abstandselemente 27. Ein mindestens an einem Ende über das Rohr 10 hinaus­ ragender Verdrängungskörper bietet den Vorteil, daß er leichter herausgezogen und eingesetzt werden kann. Zum Entfernen des Verdrängungskörpers braucht lediglich die Zentriervorrichtung 23 aus dem Innengewinde des Anschluß­ stücks 21 herausgeschraubt zu werden. Damit ist das Ende des Verdrängungskörpers 18 zugänglich, um heraus­ gezogen zu werden.

Claims (3)

1. Induktiver Durchflußmesser mit einem nichtleitenden Rohr (10), mindestens einem Magneten (12, 13), der in dem Rohr (10) ein quergerichtetes Magnetfeld erzeugt und mit mindestens zwei an der Innenwand des Rohres (10) angeordneten Elektroden (16, 17), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr (10) im Bereich des Magneten (12, 13) und der Elektroden (16, 17) ein einen Spalt freilas­ sender nicht-magnetischer Verdrängungskörper (18) angeordnet ist.

2. Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (18) ein koaxial im Rohr (10) verlaufender Stab ist, dessen beide Enden außerhalb des Rohres (10) mit Zentrier­ vorrichtungen (23) abgestützt sind.

3. Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Verdrängungskörper (18) oder am Rohr (10) radiale Abstandselemente (27) angeordnet sind.