DE4019237C2

DE4019237C2 - Elektromagnetischer Durchflußmesser und Durchflußmeß-Korrektureinrichtung

Info

Publication number: DE4019237C2
Application number: DE4019237A
Authority: DE
Inventors: Masao Fukunaga; Ukuo Uematsu; Masahiro Ikegawa; Masayuki Kaiho
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-06-16
Filing date: 1990-06-15
Publication date: 1995-11-30
Anticipated expiration: 2010-06-16
Also published as: DE4019237A1; CN1048594A; JP2559522B2; US5207105A; JPH03175320A; CN1041350C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Durchfluß messer gemäß Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie eine Durch flußmeß-Korrektureinrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 15 und betrifft insbesondere eine Verbesserung beim Verkleinern des Detek tionsteils des elektromagnetischen Durchflußmessers.

Elektromagnetische Durchflußmesser sind aus zahlreichen Veröffentlichun gen bekannt. Der grundlegende Aufbau eines elektromagnetischen Durch flußmessers ist z. B. in "Flow Rate Measuring Method By Means of an Electromagnetic Flow Meter" JIS, Z8764 definiert. Der grundlegende Aufbau ist so, daß, wie in Fig. 2 gezeigt, ein Erregerstrom I erzeugt ist, um in einer Erregerspule 21 zu fließen, die außerhalb eines Kanals 20 vorgesehen ist, so daß ein magnetisches Feld B von dem Endteil eines Kerns 22 erzeugt wird. Eine elektromotorische Kraft, die in dem Fluid erzeugt wird, das zu dieser Zeit in dem Kanal 20 fließt, wird durch eine Elektrode 23 detektiert, und die detektierte elektromotorische Kraft wird durch einen Konverter 25 in ein Durchfluß- bzw. Flußratensignal gewan delt. Der Kanal 20, die Erregerspule 21, die Elektrode 23 usw. sind in einen Detektor 24 eingebaut.

Im allgemeinen ist bei einem derartigen elektromagnetischen Durchfluß messer der Kanal (20) in einem Meßrohr vorgesehen. In diesem Fall liegt darin ein Nachteil, daß das Gewicht des Kanals bzw. Meßrohres 20 anwächst, wenn die Entfernung L (siehe Fig. 2) zwischen den Ober flächen des Detektors 24, also die Länge des Meßrohres, größer wird und das Anbringen des Kanals 20 im Rohr oder das Vorsehen einer Auskleidung an der inneren Oberfläche des Kanals 20 erschwert wird.

Demgemäß sind Versuche gemacht worden, um die Entfernung L zwi schen den Oberflächen zu verkürzen, und es ist erkannt worden, daß die Entfernung L zwischen den Oberflächen so gewählt werden muß, daß sie nicht kleiner als 1,3mal so lang wie der innere Durchmesser D des Kanals 20 ist. Das ist so, weil die elektromotorische Kraft gering wird, wenn die Entfernung L zwischen deren Oberflächen verkürzt wird, so daß das Signal zu Rauschverhältnis, d. h. S/N, gering wird, indem es durch ein Verbindungsrohr beeinflußt wird. Daher ist experimentell erkannt worden, daß das Verhältnis der Entfernung L zwischen den Oberflächen zu dem inneren Durchmesser D des Kanals mindestens 1,3 gewählt werden muß, und diese Erkenntnis ist allgemeines Wissen gewor den. Soweit kleinere Verhältnisse vorgeschlagen wurden (z. B. Druckschrift Nr. 3570, EPS 500-562, Heinrichs Meßgeräte, Nov. 1985), hat man offensichtlich die Störeinflüsse nicht weiter beachtet.

Es ist bekannt, daß eine Störung im magnetischen Feld oder eine Ab nahme bei der elektromotorischen Kraft auftritt, wenn die Entfernung zwischen den Oberflächen eines elektromagnetischen Durchflußmessers verkürzt wird. Es sind jedoch keine experimentellen Daten durch quanti tatives Analysieren des Auftretens einer derartigen Störung im magneti schen Feld oder einer derartigen Abnahme bei der elektromotorischen Kraft erhalten worden, und es hat keine spezifischen Vorschläge gegeben, unter Aufrechterhaltung hoher Genauigkeit die Entfernung zwischen den Oberflächen zu kürzen.

Ferner sind aus F. Hoffmann: Neue kompakte magnetisch-induktive Durchflußmesser mit digitaler Signalverarbeitung, in: messen, prüfen automatisieren, H. 5 (1988), S. 240-245, elektromagnetische Durch flußmesser bekannt, die eine Korrektureinrichtung mit einer Parameter einstelleinheit, einem Speicherteil für Betriebsdaten, wie Meß bereichsendwerte, Zeitkonstante etc. sowie einen Mikroprozessor zur Verarbeitung des Meßsignals aufgrund der Betriebsdaten aufweisen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektromagneti schen Durchflußmesser zu schaffen, bei dem die Genauigkeit einer Durchflußratenmessung beibehalten oder verbessert werden kann, wenn die Länge des Meßrohres verkürzt wird.

Um die obige Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung zuerst eine Computeranalyse aus. Genauer gesagt, führten die Erfinder eine dreidimensionale Analyse bezüglich des magnetischen Feldes, des elektrischen Feldes und einem Fluid aus und stellten die Beziehung zwischen der elektromagnetischen Kraft des Detektors und jenen drei Faktoren klar. Durch die Analyse ist den Erfindern eine quantitative Verifizierung verschiedener Phänomene geglückt, die nur experimentell erkannt werden konnten, und haben eine Basis für die Gegenmaßnahme erzielt, wie folgt.

Die Erfindung geht von einem elektromagnetischen Durchflußmesser aus, mit einer Erregerspuleneinrichtung, die an der Außenseite eines zwischen Rohranschlüssen eingebauten Meßrohrs vorgesehen ist und ein elektroma gnetisches Feld erzeugt, mit Elektroden, die an dem Meßrohr angebracht sind und eine elektromotorische Kraft detektieren, um dadurch die Flußrate eines Fluids zu messen, das in dem Meßrohr fließt, dessen Länge kleiner als der innere Durchmesser ist.

Um die gestellte Aufgabe zu lösen, wird eine Korrektureinrichtung vorgesehen, die das Ausgangssignal der Elektroden durch Verarbeitung von Parametern des Rohranschlusses korrigiert, die Einfluß auf das elektromagnetische Feld und/oder den Durchfluß haben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Aus führungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels des Korrekturbetriebsteils des elektromagnetischen Durchflußmessers:

Fig. 2 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel der allgemeinen Konfiguration herkömmlicher elektromagnetischer Durchflußmesser zeigt;

Fig. 3 und 4 sind Diagramme, die die Ergebnisse der dreidimensionalen Analyse zeigen, die die Grundlage der vorliegenden Erfindung geworden ist, und zwar unter Bezugnahme auf die Beziehung zwischen der Entfernung zwischen den Oberflächen und einer relativen elektromotorischen Kraft;

Fig. 5 ist ein Diagramm, das den Einfluß zeigt, der durch die Zustände des Kanals gegeben ist und durch die Computeranalyse erhalten ist;

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm des Korrekturbetriebs in dem Korrekturbe triebsteil gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 ist eine detaillierte Ansicht zum Einstellen der einzustellenden Parameter und der Korrekturdaten;

Fig. 8 zeigt den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des elektromagneti schen Durchflußmessers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 und 10 zeigen jeweils den Aufbau anderer Ausführungsbeispiele des elektromagnetischen Durchflußmessers gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 ist eine erklärende Ansicht, die den Zustand des Magnetflusses in dem elektromagnetischen Durchflußmesser zeigt, der in Fig. 8 gezeigt wird;

Fig. 12 ist eine erklärende Ansicht, die den Zustand des Magnetflusses in dem elektromagnetischen Durchflußmesser zeigt, der in Fig. 10 gezeigt ist;

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines Ausführungsbeispiels zeigt, bei dem äußere Schaltungen mit dem obigen elek tromagnetischen Durchflußmesser verbunden sind;

Fig. 14 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines weiteren Ausführungsbei spiels des elektromagnetischen Durchflußmessers gemäß der vor liegenden Erfindung zeigt;

Fig. 15 ist eine Ansicht, die den Aufbau um den Kanalteil aus Fig. 14 zeigt; und

Fig. 16 ist eine Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem ein Flansch eines Verbindungsrohrs befestigt wird, bei der Schnittansicht entlang der Linie A-A′ in Fig. 15.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel der Ergebnisse der vorstehend genannten dreidimensiona len Analyse bezüglich des magnetischen Feldes, des elektrischen Feldes und des Fluids. Fig. 3 zeigt die relative elektromotorische Kraft bezüglich des Verhältnisses der Entfernung zwischen den Oberflächen zu dem inneren Durchmesser mit dem Verhältnis der Spulenlänge zu der Entfernung zwischen den Oberflächen als Parameter. Die Kurven a, b und c zeigen die Fälle, wo das Verhältnis der Spulenlänge zu der Entfernung zwischen den Oberflächen jeweils zu 1,1, 0,6 und 0,1 gewählt ist. Aus diesen Kurven kann gesehen werden, daß die elektromotori sche Kraft nur um ungefähr 25% geringer wird, wenn die Entfernung zwischen den Oberflächen zur Hälfte des inneren Durchmessers gemacht wird, und die elektromotorische Kraft wird wenig beeinflußt, wenn die Spulenlänge zum 0,6- fachen oder mehr der Entfernung zwischen den Oberflächen gemacht wird, und die elektromotorische Kraft wird nur um ungefähr die Hälfte geringer, wenn die Spulenlänge zum 0,6fachen der Entfernung zwischen den Oberflächen gemacht wird.

Fig. 4 zeigt das Ergebnis einer genauen Analyse, die bezüglich derselben Beziehung wie jener der Fig. 3 durchgeführt wurde. In Fig. 4 zeigen die Kurven d, e und f die Fälle, wo das Verhältnis der Spulenlänge zu der Entfernung zwischen den Oberflächen zu jeweils 0,8, 0,4 und 0,1 gewählt ist. Aus jenen Kurven kann gesehen werden, daß, wenn das Verhältnis der Spulenlänge zu der Entfernung zwischen den Oberflächen zu 0,8 gewählt ist (Kurve d), die elek tromotorische Kraft nur um ungefähr die Hälfte geringer wird, auch wenn das Verhältnis der Entfernung zwischen den Oberflächen zu dem inneren Durchmesser von 1,3 auf 0,7 verringert wird, was als eine Grenze angesehen worden ist. Darüberhinaus kann das Verhältnis der Entfernung der Oberflächen zu dem inneren Durchmesser auf ungefähr 0,2 verringert werden, und zwar mittels einer Korrektur, die später beschrieben wird.

Darüberhinaus ist es in bezug auf die Einbaubedingungen, wie den Einfluß des Materials und der Form eines Verbindungsrohrs, und dem Einfluß der Schenkel rohrteile und der Ventile, der sich auf eine Flußratenaufteilung auswirkt, unmöglich, die Genauigkeit nur durch eine willkürliche Korrektur sicherzustellen, auch wenn eine Empfindlichkeitsverringerung korrigiert wird.

Der Einfluß, der durch ein Verbindungsrohr gegeben ist, wenn die Entfernung zwischen den Oberflächen verringert wird, hat zwei Ursachen, wie folgt:

1. Die magnetische Flußdichte bei einem Meßteil variiert in Abhängigkeit von der Tatsache, ob das Verbindungsrohr aus einem magnetischen Material oder einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist, was in einem Einfluß auf den Meßbereich resultiert; und
2. der Kurzschlußeffekt der elektromotorischen Kraft bei einem Meßteil variiert in Abhängigkeit von der Tatsache, ob die innere Fläche eines Verbindungs rohrs aus einem magnetischen Material oder einem nichtmagnetischen Material ist, was in einem Einfluß auf den Meßbereich resultiert.

Fig. 5 zeigt die jeweiligen Einflußwerte, die durch die vorstehend genannte Computeranalyse erhalten sind. Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Entfernung zwischen den Oberflächen zu dem inneren Durchmesser und die Einflußwerte relativ zu der Standardbedingung mit dem Material des Verbindungs rohrs als Parameter. Das bedeutet, daß die Kurven g und h die Einflußwerte in den Fällen zeigen, wo das Verbindungsrohr jeweils aus einem magnetischen Material und einem metallischen Material hergestellt ist. Die Standardbedingung ist, daß das Verbindungsrohr aus einem nichtmagnetischen und nichtmetallischen Material hergestellt ist.

Um den obigen Einfluß zu korrigieren, kann deshalb durch Eingeben des Flanschstandards, der Permeabilität, der Leitfähigkeit der inneren Fläche usw., des Verbindungsrohrs als Einstellparameter die Verringerung der Empfindlichkeit des elektromagnetischen Durchflußmessers und die obigen Einflußwerte korrigiert werden, und zwar durch Benutzen von Korrekturdaten für den Meßbereich, die durch die vorherige Analyse erhalten wurden.

Das gleiche trifft auch auf den Einfluß auf den Fluß des Fluids zu, und zwar aufgrund der Parameter des Rohrs. D.h., daß durch ein Eingeben von Parametern, wie der geraden Rohrlänge dem Fluideinlaßwinkel, dem Übergangsrohr für eine Vergrößerung/Verringerung der Ventilöffnung und dem Grad der Exzentrizität als Parameter, die obigen Einflußwerte auf den elektromagnetischen Durchflußmesser korrigiert werden können, und zwar durch Benutzen von Korrekturdaten eines Meßbereichs, die durch die vorherige Analyse erhalten wurden.

Deshalb ist es möglich, den Einfluß zu eliminieren, um die Flußrate mit hoher Genauigkeit zu messen, und es ist möglich eine Genauigkeit zu erhalten, die für eine praktische Anwendung notwendig ist, mit dem Verhältnis der Entfernung zwischen den Oberflächen zu dem inneren Durchmesser, das über einen Bereich von 0,2 bis 1,0 gewählt ist, auch wenn es einen Einfluß durch ein Verbindungsrohr gibt, wenn die Entfernung zwischen den Oberflächen verkürzt ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird im nachfolgenden ein Ausführungsbei spiel des elektromagnetischen Durchflußmessers gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Fig. 1 zeigt eigen Korrekturbetriebsteil 1 des elektromagnetischen Durch flußmessers gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist der Korrekturbetriebsteil 1 mit einem Parametereinstellteil 4 versehen, und zwar zum Einstellen der Parameter, die zum Durchführen eines Korrekturbetriebs für die Flußrate des Fluids notwendig ist, das in einem Kanal 20 fließt, einem Parameteranzeigeteil 5, zum Anzeigen der Werte der Parameter, die in dem Parametereinstellteil 4 eingestellt sind, einem Speicherteil 6 zum vorherigen Speichern analytisch erhaltener Korrekturdaten in einer Meßbereichskorrekturtabelle 7, und einem Betriebsteil 3 zum Auswählen, wenn Parameter in dem Parameterein stellteil eingestellt sind, von Meßbereichskorrekturdaten aus jenen Daten, die in der Meßbereichskorrekturtabelle 7 entsprechend den eingestellten Parametern gespeichert sind, um die Flußrate des Fluids zu berechnen, während eines Durchführens der Meßbereichskorrektur auf der Basis der ausgewählten Meßbe reichskorrekturdaten.

Ein Eingangssignal 2 aus einem Detektor 24 des elektromagnetischen Durch flußmessers wird in ein Flußratensignal 8 durch den Betriebsteil 3 in dem Korrekturoperator 1 gewandelt, und das Flußratensignal 8 wird als ein Ausgang ausgegeben. Andererseits werden, um die Empfindlichkeitsverringerung und einen Einfluß aufgrund des Verkürzens der Entfernung L zwischen den Oberflächen zu korrigieren, verschiedene Arten von in dem Parametereinstellteil 4 eingestellten Parametern zu dem Speicherteil 6 geführt, während die Inhalte der Parameter in dem Parameteranzeigeteil 5 bestätigt werden. Die zuvor analytisch erhaltenen Korrekturdaten, die den eingestellten Parametern entsprechen, sind in der Meßbereichskorrekturtabelle 7 gespeichert, und die Korrekturdaten werden unter den Parameterzuständen ausgewählt, so daß ein Meßbereichskorrekturbetrieb in dem Betriebsteil 3 auf der Basis der ausgewählten Korrekturdaten durchgeführt wird.

Fig. 6 ist ein Flußdiagramm des Programms des vorstehend beschriebenen Korrekturbetriebs, der in dem Betriebsteil 3 ausgeführt wird. Die Inhalte der Schritte S3 und S4 in der Zeichnung werden in Fig. 7 genauer beschrieben werden. Fig. 7 ist eine Ansicht zum genaueren Erklären der Inhalte der eingestellten Parameter und der Korrekturdaten. Der Korrekturbetriebsteil wird grob in die Korrektur für den Einfluß auf das elektromagnetische Feld und die Korrektur für den Einfluß auf den Fluß klassifiziert. Um den Einfluß des elektromagnetischen Feldes zu korrigieren, wird eine Rohrform JIS 1OK-ANSI 150 in dem Flanschstandard gewählt, um die Form des Verbindungsrohres zu bestimmen, und die Korrekturfaktoren K1 und K2 der Permeabilität und der Leitfähigkeit, die der gewählten Rohrform entsprechen, werden selektiv bestimmt. Was die Permeabilität anbetrifft, tritt kein Problem bei der praktischen Anwendung auf, wenn verschiedene Werte der Permeabilität im voraus berechnet werden, bezüglich der jeweiligen Qualitäten mehrerer Rohrmaterialien, z. B. Eisen eines ferromagnetischen Materials, Vinylchlorid eines nichtmagnetischen Materials und rostfreier Stahl in der Mitte der zwei. Was die Leitfähigkeit betrifft, tritt kein Problem bei der praktischen Anwendung auf, wenn verschiedene Werte der Leitfähigkeit berechnet werden, bezüglich Eisen, Vinylchlorid und mit Zink überzogenem Eisen.

Als nächstes wird zuerst die Rohrform (90°-Krümmung, T-förmiges Rohr usw.) gewählt, um den Einfluß auf den Durchfluß zu korrigieren, und die Quantität der Korrektur auf der Basis eines Fluideinlaßwinkels wird entsprechend der gewählten Form bestimmt. Was vergrößerte Rohre und verkleinerte Rohre betrifft, wird die Quantität der Korrektur in Abhängigkeit von einem Kegelwert bestimmt, da der Einfluß auf den Durchfluß keine Abhängigkeit von dem Fluideinlaßwinkel aufweist. Darüberhinaus ist es, was Absperrschieber und Flügelhähne betrifft, notwendig, die Quantität einer Korrektur in Abhängigkeit von der Ventilöffnung zu bestimmen, da der Einfluß auf den Durchfluß einer Abhängigkeit von der Ventilöffnung aufweist. Schließlich wird die Quantität einer Korrektur in Abhängigkeit von der Länge der geraden Rohre bestimmt, und zwar auf der Basis der obigen Ergebnisse. Man nehme an, daß die Quantität der Korrektur in Abhängigkeit von dem Fluideinlaßwinkel, dem Kegel und der Ventilöffnung durch K3 dargestellt wird, und die Quantität der Korrektur in Abhängigkeit von der Länge des geraden Rohrs durch K4 dargestellt wird. Das bedeutet, daß K3 und K4 die Korrekturfak toren des Einflusses auf den Durchfluß sind. Dann wird der Korrekturfaktor K für den Gesamteinfluß auf das elektromagnetische Feld und den Durchfluß wie folgt ausgedrückt:

K = K1 × K2 × K3 × K4 (1)

Wie oben beschrieben, wird bei dem Ausführungsbeispiel der Einfluß des Verbindungsrohrs, der durch eine Verringerung der Entfernung zwischen den Oberflächen verursacht ist, im voraus analytisch erhalten, das erhaltene Ergebnis wird in die Meßbereichskorrekturtabelle auch im voraus eingegeben, und nur die Parameter des Rohrs werden während des Betriebs eingegeben. Demgemäß wird es möglich, den Einfluß des Verbindungsrohrs zu korrigieren und einen elektromagnetischen Durchflußmesser zur praktischen Anwendung zu bringen, der eine hohe Genauigkeit aufweist, und dessen Entfernung zwischen den Oberflächen nicht größer gemacht worden ist, als sein Innendurchmesser, was als schwierig zu verwirklichen angesehen worden ist, weil man gemeint hat, daß die komplizierten Einflüsse des Verbindungsrohrs nicht korrigiert werden könnten.

Nimmt man Bezug auf Fig. 8 wird im nachfolgenden ein spezifisches Ausführungs beispiel des elektromagnetischen Durchflußmessers, insbesondere des Detektionsteils davon, gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. In Fig. 8 ist das Diagramm (a) ein Schnitt in einer Ebene, die rechtwinklig zu der axialen Richtung ist, und das Diagramm (b) ist ein Schnitt einer Ebene entlang der axialen Richtung. In den Diagrammen (a) und (b) ist ein zylindrischer Kanal 31 vorgesehen, der aus einem nichtmagnetischen Material hergestellt ist. Eine innere Wandfläche des Kanals 31 und Endflächen desselben, die sich zur inneren Wandfläche fortsetzen, sind mit einem isolierenden Material überzogen, um dadurch eine Verkleidung 32 zu bilden.

Tafelförmige Kerne 34, die aus einem magnetischen Material hergestellt sind, sind in einer Ebene vorgesehen, die rechtwinklig zu der Achse des Kanals 31 bei seinem im wesentlichen zentralen Teil ist.

Die Dicke von jedem Kern 34 ist gewählt, um z. B. das 0,1- bis 0,8fache des inneren Durchmessers des Kanals 31 zu sein. Wie es in dem Diagramm (a) der Fig. 8 gezeigt ist, sind zwei im wesentlichen C-förmige Kerne 34, von denen jeder einen Kerbenteil an seinem einen Teil aufweist, an ihren Kerbenteilseiten verbunden, die in Anlage gebracht sind, wobei der Kanal 31 innerhalb der Kerbenteile angeordnet ist. Die Umgebungen der Kerbenteile der jeweiligen Kerne 34 sind in der Durchmesserrichtung des Rohrs 31 und in den einander gegenüber liegenden Richtungen ausgedehnt und ein Paar von Erregerspulen 35 sind auf die gegenüberliegenden ausgedehnten Teile der Umgebungen der Kerbenteile der jeweiligen Kerne 34 gewickelt. Durch die Erregerspulen 35, die so auf die jeweiligen ausgedehnten Teile der Kerne 34 gewickelt sind, wird ein magnetisches Feld von dem einen der Kerne 34, auf den eine der Erregerspulen 35 gewickelt ist, in Richtung zu dem anderen Kern 34 gebildet, auf den die andere Erreger spule 35 gewickelt ist, wobei das magnetische Feld in einer Ebene erzeugt wird, die rechtwinklig zu der Achse des Kanals 31 ist.

Ein Paar von Elektroden 33 sind an dem Rohr 31 in der vorstehend genannten Ebene ausgebildet, um in der Richtung positioniert zu sein, die rechtwinklig zu der Richtung des magnetischen Feldes ist. Jede der Elektroden 33 ist an der Oberfläche der Verkleidung 32, d. h. einem Raumteil, in dem ein Fluid dazu gebracht wird, zu fließen, angebracht und in den Zustand gezogen, in dem die Elektroden 33 elektrisch isoliert von dem Rohr 31 sind.

Darüberhinaus ist ein nichtmagnetisches Gehäuse 36 an dem äußeren peripheren Teil des Kanals 31 vorgesehen, an dem die Kerne 34 und die Erregerspulen 35 vorgesehen sind, und zwar in einer Art, so daß das Gehäuse 36 die Kerne 34 und die Erregerspulen 35 abdeckt, wobei das Gehäuse 36 mit dem Kanal 31 verbunden ist. Als Material für das Gehäuse 36 ist z. B. rostfreier Stahl oder Aluminium vorzuziehen.

In dem derart aufgebauten elektromagnetischen Durchflußmesser (dem Detektions teil) wird die Entfernung zwischen den Oberflächen, und zwar zwischen den Endflächen der Verkleidung 32, die an den inneren Wänden ausgebildet ist, und Endflächen des Kanals 31 gewählt, um kleiner zu sein als der innere Durchmesser der Verkleidung 32. Insbesondere kann die Entfernung zwischen den Oberflächen gewählt werden, um ein Wert in einem Bereich vom 0,2fachen bis 1,0fachen des inneren Durchmessers zu sein.

Obwohl der Kanal 31 aus einem metallischen Material hergestellt ist, um eine große mechanische Stärke zu haben, kann der Kanal 31 aus einem isolierenden Material hergestellt sein. In diesem Fall wird die Verkleidung 32 unnötig. In dem Fall, wo der Kanal 31 aus einem isolierenden Material hergestellt ist, wird die Entfernung zwischen den Oberflächen als die Entfernung zwischen den Endteilen des zylindrischen Kanals 31 bestimmt.

Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Stromdetektionsteils gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 9 entspricht dem Diagramm (b) der Fig. 8. Die Fig. 9 ist jedoch verschieden von dem Diagramm (b) der Fig. 8 in dem Punkt, daß magnetische Abschirmplatten 37 an den inneren Wänden des Gehäuses 36 vorgesehen sind.

Die Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 10 ist verschieden von dem Diagramm (13) der Fig. 8 in dem Punkt, daß magnetisch löschende Spulen 38 in der nahen Umgebung des Kanals 31 und an den Seiten der Kerne 34 einander gegenüberliegend in der axialen Richtung des Kanals 31 vorgesehen sind.

In jedem der Ausführungsbeispiele, die in den Fig. 9 und 10 gezeigt sind, kann das Erzeugen eines Verlustes des magnetischen Flusses, wie es in der Fig. 11 gezeigt ist, verändert werden, wie es in der Fig. 12 gezeigt ist, die das Aus führungsbeispiel der Fig. 10 anhand eines Beispiels zeigt. Der magnetische Fluß kann verringert sein, um innerhalb einer Ebene zu liegen, die die Kerne 34 enthält.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 13 wird im nachfolgenden ein Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Durchflußmessers einschließlich des vorstehend genannten Detektors und der mit dem Detektor verbundenen Schaltungen beschrieben.

Die Ausgänge einer Erregerschaltung 40 werden jeweils an die jeweiligen Erregerspulen 35 des Detektors angelegt, während die Ausgänge der Elektroden 33 an eine Signalverarbeitungsschaltung 41 angelegt werden. Der Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 41 wird als ein Ausgangssignal durch einen Signalver stärkungs-Bearbeitungsteil 42 herausgenommen. Der Signalverstärkungs-Bearbeitungs teil 42 erhöht die Verringerung des Ausgangs der Signalverarbeitungsschaltung 41, obwohl der Ausgang der Signalverarbeitungsschaltung 41 dem Durchfluß entspricht, wobei die Verringerung durch die Tatsache verursacht ist, daß die Entfernung zwischen den Oberflächen kleiner gemacht ist, als der innere Durchmesser bei dem in den Fig. 8 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispielen.

Die Erregerschaltung 40, die Signalverarbeitungsschaltung 41 und der Signalver stärkungs-Bearbeitungsteil 42 werden aus einer Quellenschaltung 43 mit elektrischer Leistung versorgt.

Bei den vorangehenden Ausführungsbeispielen ist die Beschreibung auf den elektromagnetischen Durchflußmesser (d. h. den Detektor) per se gerichtet gewesen. In dem Fall jedoch, wo der Detektor in ein Rohr eingebaut wird, wird manchmal ein ringröhrenförmiger Plattenring oder ähnliches zwischen das Rohr und den Detektor gesetzt. Wenn der Ring ein isolierender Körper ist, wird die Entfernung zwischen den Flächen bestimmt, um die Entfernung zwischen den Endflächen einschließlich der Dicke des Isolierrings zu sein.

In der Fig. 13 können die Signalverarbeitungsschaltung 41 und die Signalver stärkungs-Bearbeitungsschaltung 42 den Korrekturoperator 1 ersetzen, der in Fig. 1 gezeigt ist. In diesem Fall kann ein äußerst genaues Flußratensignal an dem Ausgang erhalten werden.

Die Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des elektromagnetischen Durchflußmessers gemäß der vorliegenden Erfindung.

Dieses Ausführungsbeispiel hat einen Aufbau, bei dem die vorangehenden Konfigurationen weiter entwickelt sind, so daß der Kern ausgeführt ist, um ein dünner plattenähnlicher zu sein, und die Spulen sind direkt auf den Kern gewickelt. Weiterhin wird der Flansch, der zum Verbinden eines Verbindungsrohrs benutzt wird, ausgelassen, und Metallfassungen zur Rohrverbindung, die direkt und mechanisch mit dem Kern verbunden sind, sind vorgesehen, so daß der elek tromagnetische Durchflußmesser mechanisch mit dem Verbindungsrohr verbunden werden kann, und die gesamte mechanische Festigkeit kann sichergestellt sein.

Darüberhinaus wird das Rohr ausgelassen, das die Röhre bildet und ein Kanal, der aus einer Harzform hergestellt ist, wird anstelle der Verkleidung benutzt.

In der Fig. 14 sind Spulen 54, ein plattenähnlicher Kern 51 und Elektroden 53, die an dem plattenähnlichen Kern 51 befestigt sind, grundlegende Elemente des elektromagnetischen Durchflußmessers. Der Kern 51 ist aus einem magneti schen Material wie einer Silizium-Stahlplatte hergestellt, so daß eine Vielzahl von Siliziumplatten bis zu einer erforderten Dicke aufeinander geschichtet sind, um dadurch den Kern 51 zu bilden. Metallfassungen 55 zum Befestigen eines Flansches werden, um zur Verbindung mit dem Verbindungsrohr benutzt zu werden, mechanisch an dem Kern 51 befestigt, so daß die gesamte Belastung, die beim Befestigen des Rohrs erzeugt wird, durch die Metallfassungen 55 zum Befestigen des Flansches getragen wird.

Die Gesamtheit des Detektionsteils des Durchflußmessers ist in einer Harzform 52 eingebettet, wie es durch eine unterbrochene Linie gezeigt ist, und eine Röhre 56 ist durch die Harzform in dem Kern 51 bei seinem Zentralteil gebildet. Die Enden der Elektroden 53 ragen aus dem Harz heraus, um dadurch eine elektromotorische Kraft des Fluids zu detektieren, das in dem Kanal 56 fließt. Bei dem Harzformungsprozeß kann, wenn ein Formungsverfahren mit geringem Druck angewandt wird, eine Korrekturbetriebseinrichtung 62 so aufgebaut sein, daß ein Ausgangssignal, das die Flußrate anzeigt, direkt abgeleitet werden kann.

In diesem Fall, wenn ein Zeichengeber mit einer Ausgangssignalleitung verbunden ist, so daß ein Einstellen oder eine Änderung durch eine Kommunikation durchgeführt werden kann, um durch die Kommunikation betrieben zu werden, wenn das Einstellen oder das Ändern erforderlich ist, kann die Korrekturbetriebs einrichtung 62 völlig eingebettet sein. Die Korrekturbetriebseinrichtung 62 kann denselben Aufbau haben wie jener des Korrekturoperators 1, der in der Fig. 1 gezeigt ist. Alternativ dazu kann der Ausgang der Elektroden 53 durch eine einfache Verstärkungseinrichtung korrigiert werden.

Die Fig. 15 stellt die Röhre 56 der Fig. 14 und die Umgebung davon mehr im Detail dar. Die Elektroden 53 sind durch isolierende Scheiben 57 jeweils so an dem Kern 51 befestigt, daß die Elektroden 53 in dem Kern 51 elektrisch isoliert sind. Die Metallfassungen 55 zum Befestigen des Flansches sind an den Kern 51 mit einer Größe gemäß dem Flanschstandard des Verbindungsrohrs befestigt. Die Fig. 16 zeigt den Zustand, in dem ein Flansch 58 des Verbindungsrohrs in dem A-A′-Schnitt der Fig. 15 befestigt ist. In der Fig. 16 ist der Flansch 58 an dem Stufenteil der Metallfassungen 55 zum Befestigen des Flansches befestigt und durch Muttern 59 über Federscheiben 60 befestigt. Eine Dichtung 61 ist zwischen dem Flansch 58 und dem Harz 52 für den Zweck, das Fluid in der Röhre 56 zu dichten, vorgesehen.

In dem Fall, wo ein Erdungsring erforderlich ist, kann ein plattenähnlicher Erdungsring zwischen die Dichtung 61 und das Harz 52 eingefügt sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel, wie es oben beschrieben ist, stellt der platten ähnliche Kern 51 per se eine magnetische Schaltung dar, und hat darüberhinaus eine ausreichende Festigkeit, um als Halterung für die Gesamtheit des Detektors zu dienen. Weiterhin sind die Metallfassungen 55 zum Befestigen des Flansches, um mit dem Verbindungsrohr verbunden zu sein, mechanisch an dem platten ähnlichen Kern 51 befestigt und haben eine ausreichende Stärke gegenüber der Belastung, die auftritt, wenn der Detektor an den Flansch des Verbindungsrohrs angebracht und befestigt wird. Weiterhin ist die Harzform, in der das ganze, einschließlich dem Kern 51 der Spulen 54 und der Elektroden 53, eingebettet ist, durch ein einstückiges Formen gebildet, und daher ist es nicht notwendig, einen Kanal einzeln herzustellen.

Bei einem derartigen Aufbau ist die Entfernung zwischen den Oberflächen in Abhängigkeit von der Dicke des Kerns, der Dicke der Spulen und der Dicke der Harzform, die den Kern und die Spulen bedeckt, bestimmt, und deshalb kann, wenn die Dicke der Spulen verringert wird, indem die Spulenlänge lang gemacht wird, ein elektromagnetischer Durchflußmesser mit einer äußerst kleinen Entfernung zwischen den Oberflächen realisiert werden. Da die Gesamtheit des Verbindungs teils mit dem Äußeren durch Metall ausreichender mechanischer Stärke aufgebaut ist, trotz der Tatsache, daß die Gesamtheit des Körpers in der Harzform eingebettet ist, kann darüberhinaus dieselbe Handhabung wie jene bei den herkömmlichen mit hoher Zuverlässigkeit ausgeführt werden.

Wie oben beschrieben ist, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, einen elektromagnetischen Durchflußmesser zu realisieren, der nicht durch das Material und die Form des Verbindungsrohrs und der Durchflußaufteilung beeinflußt werden kann, auch wenn die Entfernung zwischen den Oberflächen gleich oder kleiner dem inneren Durchmesser des Detektors gemacht ist.

Da die Entfernung zwischen den Oberflächen verringert werden kann, wird darüberhinaus das Gewicht des Detektors verringert, so daß das Befestigen des Detektors an das Verbindungsrohr leicht wird und die Kosten reduziert werden können. Da die Einschränkung bei der Befestigung geringer gemacht ist, können die Anwendungen des elektromagnetischen Durchflußmessers darüberhinaus erweitert werden.

Claims

1. Elektromagnetischer Durchflußmesser mit einer Erregerspuleneinrich tung (35, 54), die an der Außenseite eines zwischen Rohranschlüs sen eingebauten Meßrohrs (31, 56) vorgesehen ist und ein elektro magnetisches Feld erzeugt, mit Elektroden (33, 53), die an dem Meßrohr angebracht sind und eine elektromotorische Kraft detektie ren, um dadurch die Durchflußrate eines Fluids zu messen, das in dem Meßrohr fließt, dessen Länge (L) kleiner als der innere Durchmesser (D) ist, gekennzeichnet durch eine Korrektureinrichtung (1), die das Aus gangssignal der Elektroden durch Verarbeitung von Parametern des Rohranschlusses korrigiert, die Einfluß auf das elektromagnetische Feld und/oder den Durchfluß haben.

2. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung aufweist
ein Parametereinstellteil (4) für Eingabe oder Einstellung minde stens einem der Parameter des Rohranschlusses, der mit dem Meß rohr verbunden ist, insbesondere der geometrischen Form, der elek trischen Leitfähigkeit an der Innenfläche und der magnetischen Permeabilität des Rohranschlusses,
ein Speicherteil (6) für Meßbereichskorrekturdaten, die zuvor in Abhängigkeit von diesen Parametern ermittelt wurden, und
ein Korrekturbetriebsteil (3) zum Korrigieren des Ausgangssi gnals aufgrund der Meßbereichskorrekturdaten.

3. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Parameteranzeigeteil (5) zum Anzeigen der Parameter aufweist, die in dem Parametereinstellteil eingestellt sind.

4. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung einstückig in dem elektromagnetischen Durchflußmesser eingebaut ist.

5. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der axialen Länge des Meßrohres zu dem inneren Durchmesser des Meßrohres auf einen Wert innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 1,0 eingestellt ist.

6. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der axialen Länge der Erreger spuleneinrichtung zu der axialen Länge des Meßrohres auf einen Wert innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 1,0 eingestellt ist.

7. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärker (42) zum Verstärken des Aus gangs der Elektroden in dem elektromagnetischen Durchflußmesser eingebaut ist.

8. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, gekennzeich net durch einen isolierenden Kanal (31, 56), der in einem Rohr angeordnet ist, und mit einer Endfläche des Rohrs durch einen isolierenden Ring verbunden ist, die Erregerspuleneinrichtung (35, 54) zum Erzeugen eines magnetischen Felds, das auf den isolieren den Kanal rechtwinklig dazu einwirkt, eine Elektrodeneinrichtung mit den Elektroden (33, 53), die an einer Wand des isolierenden Kanals einander gegenüber liegend angeordnet sind in einer Richtung, die rechtwinklig zur Durchfluß richtung des Fluids ist, wobei die Summe der axialen Länge des isolierenden Kanals und der Dicke des isolierenden Rings kleiner ist als der innere Durchmesser des isolierenden Kanals.

9. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Summe der axialen Länge des isolierenden Kanals und der Dicke des isolierenden Rings zu dem inneren Durchmesser des isolierenden Kanals auf einen Wert innerhalb eines Bereiches von 0,2 bis 1,0 eingestellt ist, und daß das Verhältnis der axialen Länge der Erregerspuleneinrichtung zu der Summe auf einen Wert innerhalb eines Bereiches von 0,4 bis 0,8 eingestellt ist.

10. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 1, wobei die Erregerspuleneinrichtung auf einen Kern (34, 51) gewickelt ist, der aus einem Blatt oder einer Vielzahl von geschichteten Blättern eines magnetischen Materials hergestellt ist und rechtwinklig zu der axialen Richtung des Meßrohres angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Metallfassungen (55) zum Befestigen eines Flansches eines Verbin dungsrohrs, mit dem das Meßrohr zu verbinden ist, an dem Kern vorgesehen sind.

11. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspuleneinrichtung mit dem Kern und die Elektroden einstückig in einer Harzform (52) eingebettet sind, und das Meßrohr und eine Verkleidung (32) durch die Harzform gebildet sind.

12. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern, die Elektroden, die Metallfassungen zum Befestigen eines Flansches und die Erregerspuleneinrichtung einstückig in einer Harzform (52) eingebettet sind.

13. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung an dem Kern befestigt ist, und die Korrektureinrichtung in der Herzform zusammen mit dem Kern eingebettet ist.

14. Elektromagnetischer Durchflußmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtung (61) zwischen eine Kontaktfläche der Harzform und ein Verbindungsrohr gesetzt ist, mit dem das Meßrohr zu verbinden ist, und daß ein plattenähnlicher Erdungsring zwischen der Kontaktfläche und der Dichtung vorgesehen ist.

15. Durchflußmeß-Korrektureinrichtung (1) zur Verwendung in einem elektromagnetischen Durchflußmesser mit einem mit einem Rohranschluß verbindbaren Meßrohr, dessen Länge (L) kleiner als der innere Durchmesser (D) ist, gekennzeichnet durch
ein Parametereinstellteil (4) für Eingabe oder Einstellung minde stens eines der Parameter des Rohranschlusses, der mit dem Meß rohr verbunden ist, insbesondere der geometrischen Form, der elek trischen Leitfähigkeit an der Innenfläche und der magnetischen Permeabilität des Rohranschlusses,
ein Speicherteil (6) für Meßbereichskorrekturdaten, die zuvor in Abhängigkeit von diesen Parametern ermittelt wurden, und
ein Korrekturbetriebsteil (3) zum Korrigieren des Ausgangssi gnals des Durchflußmessers aufgrund der Meßbereichskorrekturdaten.