DES0032263MA

DES0032263MA -

Info

Publication number: DES0032263MA
Authority: DE

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 20. Februar 1953 Bekanntgemacht am 9. Februar 1956Filing date: February 20, 1953 Advertised on February 9, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit nach dem Induktionsverfahren, bei dem die zu messende Strömung durch ein magnetisches Feld tritt, welches in dem Strömungsquerschnitt eine Induktionsspannung erzeugt, Bei den bekannten Anordnungen wird angestrebt, ein homogenes oder ein radial gerichtetes Magnetfeld, zu erhalten. Das Magnetfeld wird hierbei in einem Eisenkreis erzeugt, der dem bei elektrischen Maschinen, z, B. Motoren oder Transformatoren, üblichen magnetischen Kreis ahn-, lieh sieht und der Strömungsquerschnitt an Stelle des Luftspaltes oder des Magnetkernes eingefügt ist,The invention relates to an arrangement for measuring the flow velocity the induction method, in which the flow to be measured passes through a magnetic field, which an induction voltage is generated in the flow cross-section, in the known arrangements the aim is to obtain a homogeneous or a radially directed magnetic field. The magnetic field is generated in an iron circle similar to that of electrical machines, e.g. motors or Transformers, usual magnetic circuit ahn-, borrowed looks and the flow cross-section in place the air gap or the magnetic core is inserted,

Bei größerem Stfömungsquerschnitt ist der durch diese Anordnung bedingte Aufwand an Magnetmaterial für den Eisenkreis nicht mehr zu vertreten. Es hat Sich nun in praktischen Versuchen gezeigt, daß es gemäß der Erfindung genügt, die Meß elektroden für den Abgriff der in der Strömung induzierten Spannung im Streufeld eines stabförmigen Magneten anzuordnen.With a larger flow cross-section, the amount of magnetic material required by this arrangement is no longer responsible for the iron circle. It has now been shown in practical experiments that it is sufficient according to the invention, the measuring electrodes for tapping the induced in the flow Arrange voltage in the stray field of a rod-shaped magnet.

In die die Strömung führende Rohrwand wird z.B. an der Meßstelle ein Stück unmagnetischenA piece of non-magnetic gets into the pipe wall leading the flow, e.g. at the measuring point

509 657/232509 657/232

S 32263 IX/42 eS 32263 IX / 42 e

Materials eingesetzt und der eine Pol eines langen Stabmagneten radial zur Strömung an diese Stelle angelegt. Die aus dem Magnetpol austretenden Kraftlinien durchsetzen einen in der Nähe der Wandung liegenden Strömungsteil. Zu beiden Seiten des Magnetpols werden die Meßelektroden ζ. Β.· über Stopfbuchsen in die Rohrwand eingesetzt, so daß die Enden der Elektroden in die Strömung hineinragen und ein genügend weit v.on der RandzoneMaterial used and one pole of a long bar magnet radial to the flow at this point created. The lines of force emerging from the magnetic pole enforce one near the Wall lying flow part. The measuring electrodes ζ. Β. · Inserted into the pipe wall via stuffing boxes so that the ends of the electrodes protrude into the flow and a sufficient distance from the edge zone

ίο entfernt liegendes Strömungsgebiet erfassen. Bei sehr großen Strömungsquerschnitten handelt es sich im allgemeinen um laminare Strömungen, so daß es genügt, wenn die Elektroden einige Zentimeter von der Rohrwand entfernt sind. Auf Grund von Modellversuchen läßt sich von der an den Elektroden induzierten Spannung auf die mittlere Durchflußgeschwindigkeit extrapolieren und die Meßanordnung entsprechend eichen. ίο record distant flow area. at very large flow cross-sections are generally laminar flows, so that it is sufficient if the electrodes are a few centimeters away from the pipe wall. Owing to Model experiments can be carried out from the voltage induced at the electrodes to the mean flow rate extrapolate and calibrate the measuring arrangement accordingly.

Mit der Meßanordnung gemäß der Erfindung läßt sich jedoch auch ein von der Rohrwand entfernt liegender Strömungsteil und z. B. auch die Strömung in der Mittelachse des Rohres erfassen. Zu diesem Zweck bilden der stabförmige Magnet und die Meßelektroden eine geschlossene Baueinas heit, die z. B. mittels einer Stopfbuchse in die Strömung hineinragt. Die Meßelektroden werden beispielsweise unmittelbar an dem in die Strömung ragenden Ende des Stabmagneten befestigt -und befinden sich in der Mittelachse der Strömung, während das den Meßelektroden abgewandte Ende des Stabmagneten in die Rohrwand eingesetzt ist. Bei genügend großem, Durchmesser des Strömungsquerschnittes kann der Kern des Stabmagneten unmittelbar in die z. B. aus Gußeisen bestehende Rohrwand eingesetzt werden. Die Anordnung besonderer Rohrstücke aus unmagnetischem Material wird hierdurch überflüssig und ein besonders einfacher Aufbau der Meßstrecke ermöglicht. Als stabförmiger Magnet kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet verwendet werden. Die Wicklung des Elektromagneten wird zweckmäßig mit einem erhärtenden, gegenüber dem strömenden Medium beständigen Isolierstoff zusammen mit dem Magnetkern zu einer festen Masse verbacken.With the measuring arrangement according to the invention, however, one can also be removed from the pipe wall lying flow part and z. B. also record the flow in the central axis of the pipe. For this purpose, the rod-shaped magnet and the measuring electrodes form a closed structure that is, the z. B. protrudes into the flow by means of a stuffing box. The measuring electrodes are for example directly attached to the end of the bar magnet protruding into the flow and located in the central axis of the flow, while the end of the remote from the measuring electrodes Bar magnet is inserted into the pipe wall. If the diameter of the flow cross-section is sufficiently large, the core of the bar magnet can directly in the z. B. made of cast iron pipe wall can be used. The arrangement special Pipe sections made of non-magnetic material are thereby superfluous and a particularly simple one Structure of the measuring section allows. As a rod-shaped magnet, a permanent magnet or an electromagnet can be used. The winding of the electromagnet is expedient with together with a hardening insulating material that is resistant to the flowing medium Baked the magnetic core to a solid mass.

Wird ein Elektromagnet verwendet, so wird die magnetische Erregung vorteilhaft durch Wechselstrom erfolgen. Der Magnetkern kann in diesem Fall aus Blechen oder Drähten.aufgebaut sein. Bei geringem Querschnitt des Magnetkerns genügt auch ein kompakter Stab aus weichem Magnetmaterial. Ist der Magnetkern massiv, so kann man ihn mit einer Bohrung in Richtung seiher Mittelachse versehen, so daß die Leitungen zu den Meßelektroden durch die Mitte des Magnetkernes nach außen geführt werden können. Bei der Verwendung eines aus Eisendrähten aufgebauten Kernes lassen sich Kapillarrohre aus isolierendem Material zur Durchführung der Zuleitungen in das DrahtpaketIf an electromagnet is used, the magnetic excitation is advantageously provided by alternating current respectively. In this case, the magnetic core can be built up from sheet metal or wires. at A compact rod made of soft magnetic material is sufficient for a small cross-section of the magnetic core. If the magnetic core is solid, it can be provided with a hole in the direction of its central axis, so that the lines to the measuring electrodes are led through the center of the magnetic core to the outside can be. When using a core made up of iron wires Capillary tubes made of insulating material for leading the feed lines through the wire package

j mit einlegen. Die Zuleitung zu einer Meßelektrode kann unter Umständen über die Rohrwand und die Masse des Magnetkernes erfolgen, so daß lediglich die Zuleitung zu der anderen Meßelektrode isoliert geführt werden muß. !j with insert. The supply line to a measuring electrode can under certain circumstances via the pipe wall and the Mass of the magnetic core take place, so that only the supply line to the other measuring electrode is insulated must be performed. !

Damit die Meßelektroden und der Magnetstab, soweit er in die Strömung hineinragt, der Strömung einen geringen Widerstand entgegensetzen, ist es zweckmäßig, alle in der Strömung liegenden Teile stromlinienförmig auszubilden.So that the measuring electrodes and the magnetic rod, as far as it protrudes into the flow, of the flow Oppose a slight resistance, it is advisable to use all those lying in the flow Make parts streamlined.

Wenn es sich um Strömungen handelt, die stark verunreinigt sind, müssen Möglichkeiten vorgesehen werden, um die Meßelektroden und gegebenenfalls den stabförmigen Magneten in bestimmten Zeitabständen reinigen zu können. Hierzu werden beispielsweise die Meßelektroden in ihren Stopfbuchsen verschiebbar angeordnet, so daß sie zum Zwecke der Reinigung aus der Strömung herausziehbar sind und die Verunreinigungen z. B. an einem Abstreifring entfernt werden. Innerhalb der Stopfbuchsen ist hierbei ein Anschlag vorgesehen, durch den verhindert wird, daß die Elektrode bei der Reinigung versehentlich vollständig herausgezogen wird und die Strömung somit nach außen treten kann. Es können beliebige Reinigungsvorrichtungen, ζ. Β. Drahtbürsten, angeordnet werden, gegenüber denen die zu reinigenden Teile, die Elektroden bzw. der Magnetstab bewegt werden. Es ist auch umgekehrt denkbar, die Elektroden und den Magnetstab fest anzuordnen und die Reinigungsvorrichtung zu verschieben. When it comes to currents that are heavily polluted, options must be provided be to the measuring electrodes and possibly the rod-shaped magnet in certain To be able to clean at intervals. For this purpose, for example, the measuring electrodes are in their stuffing boxes Slidably arranged so that they can be pulled out of the flow for cleaning purposes are and the impurities z. B. be removed on a scraper ring. Within the In this case, a stop is provided for stuffing boxes, which prevents the electrode from being opened accidentally pulled out completely and the flow outwards can kick. Any cleaning devices, ζ. Β. Wire brushes, to be arranged in relation to which the parts to be cleaned, the electrodes or the magnetic rod are moved. It is Conversely, it is also conceivable to fix the electrodes and the magnetic rod and to move the cleaning device.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von gemäß der Erfindung aufgebauten Meßanordnungen dargestellt. In Fig. 1 ist der stabförmige Magnet mit einem Pol von außen an die an dieser Stelle aus unmagnetischem Material bestehende Außenwand des Strömungsquerschnittes angesetzt. Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der der Magnetstab mit den Meßelektroden eine geschlossene Baueinheit bildet und in die Strömung hineinragt. In beiden Figuren ist nur ein kleiner Ausschnitt der Rohrwand dargestellt.The drawing shows two exemplary embodiments of measuring arrangements constructed according to the invention shown. In Fig. 1, the rod-shaped magnet with a pole from the outside is on At this point, the outer wall of the flow cross-section is made of non-magnetic material scheduled. Fig. 2 shows an arrangement in which the magnetic rod with the measuring electrodes is closed Building unit forms and protrudes into the flow. There is only one small in both figures Section of the pipe wall shown.

In Fig. ι ist in die z. B. aus Stahlguß bestehende Rohrwand 2 an der Meßstelle ein Teil 3 aus unmagnetischem Material, z. B. Messing, hart eingelötet. Die Lötstellen sind mit 4 bezeichnet. Die Meßelektroden ι sind in Stopfbuchsen 5 aus Isoliermaterial eingesetzt. Der Kern des stabförmigen Magneten ist mit 6 bezeichnet und mittels einer Halterung 7 mit seinem rechten Ende unmittelbar an den Teil 3 der Rohrwand angesetzt. Auf dem Kern 6 befindet sich eine Wicklung 8, die zur Erregung des Wechselfeldes dient. Zwischen den Meßelektroden 1 wird eine von der Strömungsgeschwindigkeit des in der Rohrleitung strömenden Mediums abhängige Spannung abgegriffen und über die Leitungeng und 10 dem hochohmigen Eingang eines Verstärkers zugeführt. Die Meßelektroden, sind innerhalb ihrer Stopfbuchsen längs verschieblich und an ihrem äußeren Ende mit einer Handhabe 11 versehen. Innerhalb der Strömung sind die Abstreifringe 12 angeordnet. Zum Zwecke der Reinigung werden die Elektroden zurückgezogen und die angesetzten Verunreinigungen an denRingeni2 abgestreift. Die Bewegung des Zurückziehens ist durch die an den Elektrodenenden angebrachten Anschlagstifte 13 begrenzt. An Stelle der Abstreifringe 12 kann z. B. auch eine ringförmige Stahlbürste angeordnet sein.In Fig. Ι is in the z. B. made of cast steel Pipe wall 2 at the measuring point a part 3 made of non-magnetic material, for. B. brass, hard soldered. The soldering points are marked 4. The measuring electrodes ι are in glands 5 made of insulating material used. The core of the rod-shaped magnet is denoted by 6 and by means of a holder 7 attached with its right end directly to part 3 of the pipe wall. Located on the core 6 a winding 8, which is used to excite the alternating field. Between the measuring electrodes 1 is a voltage dependent on the flow velocity of the medium flowing in the pipeline tapped and over the linesg and 10 fed to the high-impedance input of an amplifier. The measuring electrodes are inside of it Stuffing boxes are longitudinally displaceable and provided with a handle 11 at their outer end. Inside the wiper rings 12 are arranged in the flow. For cleaning purposes, the Electrodes withdrawn and the impurities on the rings i2 stripped off. The movement of the withdrawal is through the stop pins 13 attached to the electrode ends limited. Instead of the scraper rings 12 can, for. B. also be arranged an annular steel brush.

657/232657/232

S 32263IXI'42 eS 32263IXI'42 e

In Fig. 2 ist die die Strömung aufnehmende Rohrwand 2 an der Meßstelle mit einem Flansch 15 versehen. Dieser Flansch dient zur Aufnahme der eine geschlossene Baueinheit bildenden und auf einem Deckel 16 aufgebauten Meßanordnung. Der Magnetstab besteht aus einem Eisenkern 6 und einer Wicklung 8,die mit dem Stab 6 und den Meßelektroden 1 unter Verwendung einer erhärteten, gegenüber dem strömenden Medium beständigen Isoliermasse zu einer festen Einheit verbacken ist. Der Magnetstab, der die Leitungen zu den Meßelektroden in sich aufnimmt, ist über eine Stopfbuchse 17 nach außen geführt. Am Außenteil des Stabes ist eine Kontaktplatte 18 angeordnet, die die Anschlüsse für die Magnetwicklung und die Zuleitungen zu den Meßelektroden enthält. Das Anschlußkabel 19 stellt die Verbindung mit der Wechselstromspeiseleitung für das Magnetfeld und dem Verstärkereingang zur Verstärkung der Meßspannungen her. Der stabförmige Magnet ist wiederum innerhalb der Stopfbuchse längs verschieblich und kann aus der Strömung zurückgezogen werden. Beim Zurückziehen streifen die ringförmigen Bürsten 20 über die Staboberfläche und die Meßelektroden 1. Hierdurch werden angesetzte Schmutzteile entfernt.In FIG. 2, the pipe wall 2 which absorbs the flow is at the measuring point with a flange 15 Mistake. This flange is used to accommodate the forming a closed structural unit and on a cover 16 built measuring arrangement. The magnetic bar consists of an iron core 6 and a winding 8, which is connected to the rod 6 and the measuring electrodes 1 using a hardened, is baked into a solid unit, which is resistant to the flowing medium. The magnetic rod, which takes up the lines to the measuring electrodes, is via a stuffing box 17 outwards. On the outer part of the rod, a contact plate 18 is arranged, which the Contains connections for the magnet winding and the leads to the measuring electrodes. The connection cable 19 establishes the connection with the alternating current feed line for the magnetic field and the amplifier input to amplify the measurement voltages. The rod-shaped magnet is in turn displaceable lengthways within the stuffing box and can be withdrawn from the flow will. When retracted, the annular brushes 20 brush the rod surface and the measuring electrodes 1. This removes dirt that has accumulated.

Handelt es sich um Flüssigkeiten, die keine festen Stoffe oder zur Ausfällung neigenden Bestandteile enthalten, so kann die Reinigungsvorrichtung fortfallen und der Aufbau weiter vereinfacht werden. In diesem Falle ist es z. B. möglich, lediglich eine Bohrung in der Rohrwand vorzusehen, die den Magnetkern aufnimmt. Ein massiver Magnetkern kann in die aus Gußeisen oder Stahlguß bestehende Rohrwand unmittelbar eingeschweißt werden. Die Zuleitungen zur Wicklung und zu den Meßelektroden können durch eine axiale Bohrung des Magnetkernes nach außen . geführt sein.Are liquids in question that do not contain solid substances or constituents that tend to precipitate? contained, the cleaning device can be omitted and the structure can be further simplified will. In this case it is z. B. possible to provide only one hole in the pipe wall, which takes up the magnetic core. A solid magnetic core can be made of cast iron or cast steel existing pipe wall can be welded directly. The leads to the winding and to the measuring electrodes through an axial bore in the magnetic core to the outside. guided being.

Die Elektroden bestehen aus einem gegenüber dem strömenden Medium beständigen Material. Handelt es sich um Wasser, so können beispielsweise Elektroden aus Remanit oder anderem nichtrostendem Stahl bzw. Bronze verwendet werden.The electrodes consist of a material that is resistant to the flowing medium. In the case of water, for example electrodes made of remanite or other rustproof material can be used Steel or bronze can be used.

'■'■

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Arrangement for measuring the flow velocity according to the induction method, preferably for large flow cross-sections, characterized in that the measuring electrodes are arranged in the stray field of a rod-shaped magnet.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the rod-shaped magnet has one pole radially at the point of measurement non-magnetic material existing outer wall of the flow cross-section and the measuring electrodes protrude into the flow cross-section via stuffing boxes.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the rod-shaped magnet and the measuring electrodes form a closed structural unit and, for. B. protrude into the flow via a stuffing box.

4. Arrangement according to claim ι and 3, characterized in that the measuring electrodes the opposite end of the magnetic rod directly into the magnetizable !! material

(e.g. cast iron) existing pipe wall is used. .

5. Arrangement according to claim 1 oder.folgende, characterized in that the core of the Rod-shaped magnet has at least one hole for receiving the leads for the Has measuring electrodes. ,

6. Arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that the winding of the rod-shaped magnet and, if necessary, the leads to the measuring electrodes with a hardening insulating material that is resistant to the flowing medium (e.g. hardened Plastic) are baked.

7. Arrangement according to claim 1 or the following ,, characterized in that the lead to a measuring electrode via the mass of the magnetic core or .. the pipe wall takes place.

8. Arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that the measuring electrodes and the part of the rod-shaped magnet that protrudes into the flow is streamlined are trained ..

9. Arrangement according to claim 1 or the following, characterized in that the measuring electrodes and optionally the rod-shaped magnet within its glands perpendicular are retractable to the direction of flow and here in the area of a cleaning device (e.g. wiper rings or wire brushes).

10. Arrangement according to claim 1 to 8, characterized characterized in that the cleaning device over the length of the electrodes and optionally can be moved from the outside over the length of the bar magnet.

1 sheet of drawings