DK163607B - Elektromagnetisk gennemstroemningsmaaler - Google Patents

Description

i

DK 163607 B

Opfindelsen angår en elektromagnetisk gennemstrømningsmåler, hvis magnetsystem består af to udefra på et målerør anbring-bare magnetpoler, som hver har et en krummet, omtrent firkantet fladspole bærende kerneafsnit og en på dette fast-5 gjort polsko, der er tilpasset målerørets krumning, og af et ydre åg, som ligger fuldstændigt inden for den af de målerørets indspænding tjenende aksialskruer beskrevne cirkel.

Ved en kendt elektromagnetisk gennemstrømningsmåler af denne art (DE-GM 76 19 769) består åget af et jernrørstykke, som 10 over skruer er forbundet med en af jernlameller bestående polsko. Derimellem befinder der sig sadelspoler, som omgiver et yderligere jernstykke, der danner et kerneafsnit. Alt dette ligger inden for en af huller i en flange forudbestemt aksialskruekreds. De enkelte jernstykker er meget tykke.

15 Tykkelsen svarer omtrent til spoletykkelsen. Ved de forudbestemte dimensioner er antallet af sadelspolens amperevindin-ger derfor meget begrænset. Desuden fås i kerneafsnittets område betydelige luftspalter. Det er derfor vanskeligt at frembringe en tilstrækkelig induktion i målerørets indre. Da 20 de relativt store luftspalter mellem åget og polskoen kan andres ved mekanisk belastning, hvorved nyttestrømmen gennem målerøret ændres, fås en forstyrrende indflydelse på måle-nøjagtigheden.

Det er endvidere kendt (DE-OS 23 30 593) at anbringe et i 25 tværsnit omtrent firkantet åg af magnetstål, som består af to clipsformede dele, som ved deres indbyrdes overlappende ender, der er plane og forløber parallelt med hinanden, er forbundet med hinanden. Ved en anden kendt konstruktion (US-PS 4 434 666) forløber et af en plan flade lukket kerne- 30 afsnit gennem magnetspolerne. I begge tilfælde mangler måle røret tilpassede polsko, og magnetspolerne har en forholdsvis stor indvendig diameter. Da et bestemt antal vindinger er nødvendige, på den anden side den acceptable værdi for den ohmske modstand i spolen er begrænset, kræves der en be-35 tydelig plads til spolerne.

2

DK 163607 B

Ved en yderligere gennemstrømningsmåler er det kendt (DE-OS 20 40 682) at anbringe magnetspolen i noterne af en notet pladepakke og til afskærmning af spolen på begge sider af pladepakken at anbringe en viklet rørkerne og udvendigt der-5 om en ringkerne. Det hele holdes sammen i en kunstharpiks-kappe.

Formålet med opfindelsen er at videreudvikle en elektromagnetisk gennemstrømningsmåler af den i indledningen beskrevne art, således at der trods de begrænsede dimensioner frem-10 bringes et tilstrækkeligt og konstant nyttefelt i målerøret.

Denne opgave løses ifølge opfindelsen ved, at åget består af to omtrent ens pladeformdele, som i midten bærer det pågældende kerneafsnit og ved deres indbyrdes overlappende ender, som er plane og forløber parallelt med hinanden, er forbun-15 det med hinanden, og at kerneafsnittene er U-formet bøjede pladedele, hvis midterafsnit er tilpasset krumningen af den ligeledes af plade bestående polsko, og hvis ben på den ydre ende er forbundet i ét stykke med det tilsluttende ågafsnit.

Ved anvendelsen af pladeformdele reduceres mængden af jernet 20 til den netop nødvendige størrelse. Som følge heraf er hvirvelstrømtabene overordentlig små. Pladens ringe vægtykkelse tillader at udforme fladspolerne med forholdsvis stor tykkelse, altså at forøge antallet af amperevindingerne. Indflydelsen af spalten mellem åget og polskoen er blevet for-25 mindsket ved, at en muligst stor kontaktflade er givet mellem de to pladedele. Da kerneafsnittene er udformet i ét stykke med åget og med stor flade står i kontakt med polskoene, fås i kerneafsnittenes område ingen luftspalte af en sådan størrelse, at den ville påvirke den magnetiske strøm.

30 De parallelle ender af pladeformdelene tillader at skubbe de . to halvdele af magnetsystemet så langt over målerøret, at polskoene ligger umiddelbart an mod røromkredsen, og så først at forbinde de to ender med hinanden. Herved minimeres 3

DK 163607 B

også luftspalten mellem polsko og røromkreds. På pladeform-delenes forbindelsessted er igen en berøring med stor flade mulig, således at den magnetiske strøm kun hindres uvæsentligt. Derfor kan der trods de små dimensioner frembringes 5 tilstrækkeligt store magnetfelter i målerøret og samtidig forhindres, at ved en mekanisk belastning kunne en luftspalte ændres således, at dette ville have en indflydelse på må-lenøjagtigheden.

Alt i alt fås derfor en magnetisk kreds, som tillader at an-10 bringe en tykkere fladspole, har ringere hvirvelstrømtab, kræver kun en forsvindende lille del af amperevindingerne til overvindelse af luftspalter uden for nytteområdet i målerøret og er så stabil, at ved mekaniske belastninger optræder ingen generende luftspalte- og magnetfeltændringer.

15 Derfor kan der trods de små dimensioner frembringes tilstrækkeligt store og konstante magnetfelter i målerøret.

Fortrinsvis strækker kerneafsnittene sig over en vinkel på ca. 40 - 50°. Dette fører til den tilstræbte store berøringsflade mellem polsko og kerneafsnit, således at den dér 20 forblivende luftspalte ikke belaster den magnetiske kreds stærkt.

Polskoene bør på deres side strække sig over en vinkel på ca. 90o^ Denne omkredsudstrækning stemmer omtrent overens med viklingens omkredsudstrækning, således at denne holdes 25 sikkert mellem polsko og åg. Desuden giver en således dimensioneret polsko et for målingen gunstigt feltforløb i det indre af målerøret.

Pladen har fortrinsvis en tykkelse på ca. 1 mm. Under hensyntagen til pladematerialets bredde er denne tykkelse til-30 strækkelig til føring af den magnetiske strøm; hvirvelstrømtabene er dog yderst små.

4

DK 163607 B

Endvidere bør benene af den U-formede pladedel kun have en højde på 6 - 12 mm. Tilsvarende ringe er den ud over målerøret ragende radiale udstrækning af åget, og tilsvarende kort er længden af den magnetiske vej.

5 I videre udformning har pladeformdelene en større aksial længde end den U-formet bøjede pladedel. Randområderne tjener så som magnetisk afskærmning.

Især kan pladeformdelene på begge sider af den U-formet bøjede pladedel bære lapper, som udvendigt overlapper de i ak-10 sialretning forskudte sider af fladspolerne. Afskærmningen strækker sig derfor i stor udstrækning over det samlede område af viklingen. Disse lapper kan meget let fremstilles ved stansning og bøjning af pladeformdelen.

Den U-formet bøjede pladedels midterafsnit har formålstjen-15 ligt en omtrent kvadratisk flade. Dette fører ved mindste omkredslængde af viklingen til den største kontaktflade med polskoen.

Det er anbefalelsesværdige at fladspolerne hver har omtrent 1000 vindinger og en ohmsk modstand på oa. 50 ohm. Man kan 20 normere spolerne til disse værdier til forskelligt store målerør, således at et enheds-udnyttelseskredsløb er egnet til forskellige ledningsdiametre.

I videre udformning kan polskoblikpladen bære fladspolerne indvendigt overlappende afskærmninger af elektrisk ledende 25 og magnetisk ikke ledende materiale. Viklingen er derfor rundt om omgivet af jordede dele. Især kan afskærmningerne være en kobberplade.

Pladedelene er formålstjenligt fastgjort til hinanden ved hjælp af nitter. Dette giver en meget billig montage.

5

DK 163607 B

Opfindelsen forklares nærmere nedenstående ved hjælp af et på tegningen vist, foretrukket udførels.eseksempel, der viser i fig. 1 et tværsnit gennem en gennemstrømningsmåler, 5 fig. 2 en af de to pladeformdele set fra enden, fig. 3 en plantegning af den øvre pladeformdel og fig. 4 forløbet af viklingsstrømmen I og målespændingen

Um*

Den i fig. 1 viste elektromagnetiske gennemstrømningsmåler 10 tjener til at konstatere gennemstrømningsvolumenet i lysningstværsnittet 1 af et målerør 2, som her består af keramisk materiale. Af denne grund frembringes ved hjælp af to polsko 3 og 4 et magnetisk felt i målerøret 2. På to diametralt over for hinanden liggende måleelektroder 5 og 6, som 15 er anbragt i symmetriplanet, kan der så aftages en målespænding Umr som er proportional med gennemstrømningsvolumenet. Målerøret 2 ligger med sine endesider mellem flangerne af to ledningsrør. Disse flanger spændes mod hinanden ved hjælp af aksialskruer 7, som er anbragt på en aksialskruekreds 8.

20 Diameteren af denne kreds og antallet af de på den anbragte skruer er bestemt i afhængighed af den nominelle diameter.

Gennemstrømningsmålerens hus 10 befinder sig fuldstændig inden for det af skruerne 7 dannede rum. Det består af to pladeformdele 11 og 12, som langs med deres parallelle ender 25 13 - 16, overlappende hinanden med stor flade, er fastgjort til hinanden ved hjælp af nitter 17, 18. I midten af hver pladeformdel befinder der sig en kerneafsnit-pladedel 19, som har et midterafsnit, der strækker sig over ca. 40 - 50°, og to ben 21 og 22, der har en højde på 6 - 12 mm. Sidst-30 nævnte er udført i ét stykke med de tilsluttende bøjede åg- 6

DK 163607 B

afsnit 23 og 24 af den tilsvarende pladeformdel 11. Midterafsnittet 20 har den samme krumning som den tilhørende polsko 3, som på sin side forløber over ca. 90© og er tilpasset målerørets 2 udvendige omkreds. Fastgørelsen mellem polsko 3 5 og midterafsnit 20 sker over nitter 25. Der fås et anlæg med stor flade over en omtrent kvadratisk flade.

Mellem ågafsnittene 23 og 24 samt polskoens 3 udragende dele er der anbragt en vikling i form af en fladspole 26 og 27.

Disse fladspoler har hver omtrent 1000 vindinger og en ohmsk 10 modstand på ca. 50 ohm. Deres i aksialretning liggende sider er overlappet af lapper 28 - 31. Pladeformdelen 11 har derfor en større aksial længde end den O-formet bøjede pladedel 19. Pladeformdelen 11 stanses først og bøjes derefter i den ønskede form.

15 På den udvendige side af hver polsko 3 er der en afskærmning 32 i form af en kobberplade. Fastgørelsen sker ved hjælp af antydede punktsvejsninger. En tilsvarende kobberplade 34 er anbragt ved den anden spole 27. Fladspolerne er derfor rundt om omgivet af jordede dele. Elektrodernes 5 og 6 tilslutnin-20 ger kan føres udad gennem sideåbninger 35 og 36 i huset 10.

Ved en yderligere udstansning fås en jordtilslutningsklemme 37.

I driften forsynes, som fig. 4 viser, viklingerne med en strøm I, som i forudbestemte tidsmæssige afstande, fx på 25 hver 120 ms, undergår en retningsvending. Målespændingen Um har efter hver omkobling i begyndelsen en spids, som efterhånden klinger ud, således at den egentlige måling først kan ske nogen tid efter omkoblingen, altså i tidsrummet a. Den foran liggende udklingningstid b er ved den her omtalte gen-30 nemstrømningsmåler forholdsvis kort, således at der ved en forudbestemt koblingsperiode er en forholdsvis lang måletid a til rådighed. Dette opnås, fordi fladspolernes 26 og 27 selvinduktion som følge af lavt vindingstal holdes lav. Det 7

DK 163607 B

lave vindingstal er muligt, fordi den magnetiske returvej kun har det ubetinget nødvendige jern, og derfor opstår der kun små hvirvelstrømtab, fordi de radialt forløbende dele af denne returvej er korte, og fordi alle flader, på hvilke en 5 luftspalte kan optræde, dannes af overlapninger med stor flade. Da huset 10 ligger fuldstændig inden for aksialskrue-kredsen 8, behøver man ikke at tage hensyn til mellemrummet mellem nabo-aksialskruer. Der fås et lille handy apparat, som kan fremstilles billigt.

Claims (12)

1. Elektromagnetisk gennemstrømningsmåler, hvis magnetsystem består af to udefra på et målerør (2) anbringbare magnetpoler, som hver har et en krummet, omtrent firkantet fladspole (26, 27) barende kerneafsnit (19) og 5 en på dette fastgjort polsko (3, 4), der er tilpasset målerørets (2) krumning, og af et ydre åg (11, 12), som ligger fuldstændigt inden for den af de målerørets (2) indspænding tjenende aksialskruer (7) beskrevne cirkel (8),kendetegnet ved, at åget består af to 10 omtrent ens pladeformdele (11, 12), som i midten bærer det pågældende kerneafsnit (19) og ved deres indbyrdes overlappende ender (13 - 16), som er plane og forløber parallelt med hinanden, er forbundet med hinanden, og at kerneafsnittene er U-formet bøjede pladedele (19), 15 hvis midterafsnit (20) er tilpasset krumningen af den ligeledes af plade bestående polsko (3, 4), og hvis ben på den ydre ende er forbundet i ét stykke med det tilsluttende ågafsnit (23, 24).

2. Gennemstrømningsmåler ifølge krav 1,kendeteg- 20. e t v e d, at kerneafsnittene (19) strækker sig over en vinkel på ca. 40 - 50°.

3. Gennemstrømningsmåler ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at polskoene (3, 4) strækker sig over en vinkel på ca. 900,

4. Gennemstrømningsmåler ifølge et af kravene 1-3, k e n - detegnet ved, at pladen har en tykkelse på ca. 1 mm.

5. Gennemstrømningsmåler ifølge et af kravene 1-4, k e n -detegnet ved, at benene (21, 22) af den U-30 formede pladedel (19) har en højde på 6 - 12 mm. DK 163607 B

6. Gennemstrømningsmåler ifølge et af kravene 1-5, kendetegnet ved, at pladeformdelene (11, 12) har en større aksial længde end den U-formet bøjede pladedel (19).

7. Gennemstrømningsmåler ifølge krav 6, kende teg net ve d, at pladeformdelene (11, 12) på begge sider af den U-formet bøjede pladedel (19) bærer lapper (28 - 31), som udvendigt overlapper de i aksialretning liggende sider af fladspolerne (26, 27).

8. Gennemstrømningsmåler ifølge et af kravene 1-7, k e n - detegnet ved, at den U-formet bøjede pladedels (19) midterafsnit (20) har en omtrent kvadratisk flade.

9. Gennemstrømningsmåler ifølge et af kravene 1-8, k e n - 15 detegnet ved, at fladspolerne (26, 27) hver har omtrent 1000 vindinger og en ohmsk modstand på ca. 50 ohm.

10. Gennemstrømningsmåler ifølge et af kravene 1-9, k e n -detegnet ved, at polskoblikpladen bærer flad- 20 spolerne (26, 27) indvendigt overlappende afskærmninger (32, 34) af elektrisk ledende og magnetisk ikke ledende materiale.

11. Gennemstrømningsmåler ifølge krav 10, kendeteg net v e d, at afskærmningerne (32, 34) består af 25 kobberplader.

12. Gennemstrømningsmåler ifølge et af kravene 1-11, kendetegnet ved, at pladedelene er fastgjort til hinanden ved hjælp af nitter (17, 18, 25).