NL8004709A - Inductieve doorstroommeter. - Google Patents

Description

·* ί> /

Inductieve doorstrocirmeter.

De uitvinding heeft betrekking op een inductieve doorstrooirmeter met een buis, op welks binnenrand meetelectroden zijn aangebracht, en met een electronagneet die een magneetveld in het inwendige van de buis opwekt.

5 Inductieve doorstroorrmeters werken volgens het inductieprinclpe, volgens welke in een electrische geleider, die in een magneetveld wordt bewogen, een electrische spanning wordt geïnduceerd, waarvan de grootte evenredig is met de bewegings-snelheid. Op deze wijze kan zonder beweegbare mechanische onder-10 delen de doorstroarihoeveelheid van een vloeistof worden gemeten die door een buis stroomt. De electronagneet wekt in de buis een magneetveld op. De in de stromende vloeistof aanwezige electrische ladingsdragers veroorzaken het opwekken van een electrisch veld, dat met behulp van aan de buiswanden aangebrachte electroden kan 15 worden gemeten. De aan de electroden gemeten spanning vormt een maat voor de doorstroming, dat wil zeggen voor het product van vloeistof dwarsdoorsnede en snelheid.

Bij de békende inductieve doorstroormeters (Duits Gebruiksmodel 77 2L163} wordt het magneetveld in de regel door twee 20 magneten opgewekt, die aan beide zijden van de buis zijn opgesteld.

De spoel- en meetelectrodeopstelling is zodanig gekozen, dat voor zover mogelijk het gehele strcmingsbeeld in de dwarsdoomsede van de buis wordt opgevangen. Voor de magneetopstelling betékent dit, dat het magneetveld symmetrisch over de gehele dwarsdoorsnede van 25 de buis wordt verdeeld. Dit streven leidt in de regel tot kostbare oplossingen met symmetrische spoelen, terugkoppelopsteilingen en electrodeopstellingen.

Er is ook reeds een inductieve doorstrocnrneter met slechts één enkele spoel bekend (Amerikaans octrooischrift 80 0 4 70 9 Λ« * 2 2 770 130). Ook hier is het magneetveld echter zo veel mogelijk gelijkmatig over de dwarsdoorsnede van de huis verdeeld en de meetelectroden zijn op twee tegenover elkaar liggende plaatsen respectievelijk qp een gemeenschappelijke buisdiameter aangéhracht. 5 Het voordeel van een magneetveldverdeling en een meetelectrode-opstelling die de gehele dwarsdoorsnede van de buis cmvat, is dat een relatief hoge meetnauwkeurigheid ook bij a-symmetrische stroomprofielen, bijvoorbeeld onmiddellijk achter krommingen of kleppen, wordt bereikt. Nadelig zijn echter de hoge mechanische 10 kosten en het verlies aan merkzaam signaal ten gevolge van de magnetische strooiflux, die tussen de magneten en de relatief ver verwijderde electroden optreedt.

Tenslotte is een inductieve doorstrocmmeter bekend (Amerikaans octroorschrift 3 372 589), waarbij (¾) twee tegenover 15 elkaar liggende zijden van de buiswand U-vormige magneten aan de buis zijn geplaatst, die telkens met een electrcdenpaar samenwerken. Een electrode van het electrodenpaar bevindt zich telkens tussen de poolstukken van de bijbehorende magneet, en de andere electrode bevindt zich buiten de magneet. De belde electroden van een paar 20 hebben, bezien ten opzichte van de buisomtrek een geringe hoek-afstand van elkaar. Bij een middelwaardeschakeling wordt de middelwaarde uit de aan beide zijden van de buiswand aan de elec-trodenparen optredende spanningen gevormd. Deze meetopstelling levert ook bij ongelijkmatige strcmingsverdelingen in de dwars-25 doorsnede van de buis nauwkeurige resultaten, is echter ingewikkeld en duur.

De uitvinding beoogt een inductieve doorstrocmmeter van het hierboven genoemde soort te leveren, die een eenvoudige constructie heeft en goedkoop kan worden vervaardigd, echter toch 30 bij in stand houden van voldoend lange in- en uitlooptraj ecten een voldoend hoge meetnauwkeurigheid heeft.

Volgens de uitvinding is dit bereikt, doordat de meetelectroden op de buis zijn aangebracht met een qp de buis-antrek betrokken hoekafstand die kleiner is dan 180° en symmetrisch 35 tot de hartlijn van de kern van de electrcmagneet.

80 0 4 70 9 s» 3 *

Deze oplossing is met geringe plaats- en constructiekosten realiseerbaar,· cmdat voor de meting slechts een deel van de dwarsdoorsnede van de buis wordt gebruikt. Er is slechts één enkele spoel aanwezig, die in de buis een niet homogeen magneet-5 veld opwekt, dat zich voornamelijk tot een helft van de dwarsdoorsnede van de buis beperkt. Binnen deze helft vindt de meting van de geïnduceerde spanning tussen de beide meetelectroden plaats.

Indien de vloeistofstroan voldoende gelijkmatig over de dwarsdoorsnede van de buis verdeeld is, is de doorstroatmeting in een deel-10 gebied van de dwarsdoorsnede van de buis voldoende cm nauwkeurige meetresultaten te bereiken. Bijzonder voordelig is de relatief geringe afstand die de meetelectroden tot elkaar hébben. Deze afstand is aanzienlijk kleiner dan de buisdiameter. Doordat de meetelectroden niet diametraal tegenover elkaar liggen, doch ten 15 opzichte van de spoel verplaatst zijn opgesteld, wordt practisch het gehele door de spoel opgewekte magneetveld bij de inductie van het werkzame signaal betrokken, dat wil zeggen de strooiver-liezen worden gering behouden.

Bij voorkeur bedraagt de hoekafstand van de electroden 20 ongeveer 90°.

Aan het van de buis af gekeerde einde van de electro-magneet kan bij een doelmatige verdere ontwikkeling van de uitvinding tenminste in de buurt van de buiswand uitstékende magneetstroom-geleider op de magneetkem zijn aangébracht. De magneetstrocmge-25 leider concentreert het magneetveld buiten de buis teneinde daar de strooiverliezen gering te houden. In het inwendige verloopt het magneetveld vrij tussen het einde van de magneetstrocmgeleider en de voorste kopzijde van de magneetkem.

Bij een doelmatige verdere ontwikkeling van de uit-30 vinding bestaat de magneetstrocmgeleider uit een staalplaat die met een basisdeel tegen het achterwaartse kopvlak van de magneetkem aanligt en die ongebogen benen bezit die symmetrisch tot de hartlijn van de magneetkem tot in de buurt van de buiswand lopen.

Deze constructie heeft het voordeel, dat slechts één enkele magneet- 35 stroomgeleider aanwezig is, die door middel van twee af gebogen benen twee symmetrische magneetveldhelften in het inwendige van de 80 0 4 70 9 ίτ 4 buis opwekt, die aan de kopzijde van de kern van de electranagneet zich met elkaar verenigen.

De buis kan hetzij een kunststof buis zijn of een met een kunststof bekleding uitgeruste metaalbuis. Verschillen 5 treden in beide gevallen slechts op voor wat betreft de afdichting van de meetelectroden. De electrodenconstructie bij een met kunststof beklede metaalbuis is conventioneel, terwijl bij een kunststof buis een door de buiswand gedraaide schroef wordt gébruikt, die op de buitenzijde door een kegelvormig ingedrukte afdichtingsring 10 wordt afgedicht.

Bij een doelmatige verdere ontwikkeling van de uitvinding is bepaald, dat de buis, in dwarsdoorsnede gezien, excentrisch in een huis is opgesteld en dat de electranagneet in het gebied van de grootste afstand tussen de buis en het huis is opge-15 steld. Het huis cmsluit de uit de buis aan de electranagneet bestaande bouwgroep excentrisch tot de buis, zodat het huis met relatief kleine inhoud kan worden uit gevoerd. Een verder voordeel is, dat de doorstrocraneter ook bij moeilijke inbouwanstandigheden kan worden gébruikt, aangezien het huis slechts weinig aan de 20 kopzijde buiten de buis uitsteekt, zodat de doorstrocraneter ook aldaar aan de buis kan worden gemonteerd, waar andere onderdelen in de buurt van de buis steken. Slechte raar één zijde toe moet voldoende vrijheid voor het aanbrengen van het huis bestaan.

Het huis kan bijvoorbeeld uit een ring bestaan, 25 die de electromagneten en de electroden alsmede de aansluitleidingen daarvan cmsluit en welks binnenruimte met een kunststof respectievelijk schuimstof is gevuld. Alle elementen van de doorstroam-meter zijn dan ingekapseld onder gébracht. De kunststof respectievelijk schuimstof cmsluit dicht de buis die eveneens vast bestand-30 deel van de doorstrocraneter is en flenzen voor het verbinden net andere buisleidingen heeft.

Voor het bereiken van een voldoend turbulentievrije en rotatiesymnetrische stroming moet een rechtlijnig toelooptraject voor de meetplaats van tenminste ongeveer het vijfvoudige van de 35 diameter van de buis en een rechtlijnig uitlooptraject achter de 8004709 k 5 meetplaats van ongeveer de lengte van de diameter van de buis worden aangehouden.

De uitvinding zal hier onder nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin bij wijze van voorbeeld de 5 uitvoeringsvorm van een doorstroanmeter volgens de uitvinding is weergegeven. In de tekening toont:

Fig. 1 een langsdoorsnede door een inductieve doorstrocraneter, en fig. 2 een doorsnede volgens de lijn II-II van 10 fig. 1.

Bij het uitvoeringsvoorbeeld van de fig. 1-3 is een kunststof buis 10 met ronde dwarsdoorsnede aangegeven, waaraan in totaal drie electroden zijn aangebracht, die in het inwendige van de buis steken. Twee meetelectroden 11 en 12 zijn in een ge-15 meenschappelijk dwarsvlak van de buis 10 opgesteld en volgens fig.

2 in de onderste helft van de dwarsdoorsnede van de buis zodanig aangebracht, dat zij ten opzichte van de buis 10 een arttrékshoek a van ongeveer 90° insluiten. De meetelectroden 11 en 12 zijn ten opzichte van de kern 13 van de electrcmagneet 14 syrrmetrisch opge-20 steld. Dit betékent, dat elke meetelectrode 11, 12 ten opzichte van de langshartlijn van de kern 13 in een cmtrekshoek van a/2 tot de buis 10 ligt. De kern 13 is radiaal tot de buis 10 gericht en ligt tezamen met de meetelectroden 11 en 12 in een gemeenschappelijk dwarsvlak van de buis 10.

25 De kern 13 van de electrcmagneet 14 bezit een met inwendige schroefdraad uitgeruste axiale boring waarin een schroefbout 15 is geschroefd. De schroefbout 15, die in lengterichting door de kern 13 heen loopt, is in een schroefboring van de wand van de buis 10 geschroefd en vormt met zijn voorste punt 30 een aardingselectrode 16. Tegen de achterwaartse kopzijde van de kern 13 is het basisdeel van een magneetstrocmleider gelegd, die uit een in hoofdzaak U-vormig gebogen metaalplaat 18 bestaat.

Het platte basisdeel is met 183 aangeduid. De benen 181 en 182 steken schuin in zijdelingse richting uit en komen met de vrije 35 einden in de buurt van de wand van de buis 10. In het basisdeel 183 bevindt zich een opening waardoor de schroefbout 15 is gestoken, 80 0 4 70 9 * 6 zodat de schroefbout 15 met zijn schroefkop op het basisdeel 83 steunt en dit tegen de achterwaartse kopzijde van de kern drukt.

Op deze wijze wordt de aan het achterwaartse einde van de kern 13 optredende magneetstrocm over de benen 181 en 182 van de metaal-5 plaat 18 verdeeld. Aan de vrije einden van de benen 181 en 182 treedt de magneetstrocm naar buiten teneinde door de wand van de buis 10 heen in het inwendige van de buis te komen en in het voorste kopvlak van de kern 13 te treden. (¾) deze wijze wordt in een deelgebied van de dwarsdoorsnede van de buis 10 een magneetveld 10 opgewekt. In het gebied van dit magneetveld zijn de meetelectroden 11 en 12 opgesteld. De benen 181 en 182 zijn in het meetvlak symmetrisch tot de hartlijn van de electromagneet 14 opgesteld, evenals de meetelectroden 11 en 12.

De spoelwikkeling 17 van de electranagneet 14 is 15 op een draaglichaam 19 gewikkeld waarin de kern 13 is geplaatst.

De achterwaartse kopzijde van het draaglichaam 19 wordt, evenals de achterwaartse kopzijde van de kern 13, door het basisdeel 183 van de metaalplaat 18 bedekt. Tussen het basisdeel 183 en de kop van de schroefbout 15 bevindt zich een contactschijf 20, die 20 met een aardaansluiting is verbonden. Op deze wijze wordt de aard-electrode 16, die zich in het midden tussen de meetelectroden 11 en 12 bevindt, aan de aardpotentiaal gelegd.

De geheel beschreven meetopstelling is door een huis 21, dat bijvoorbeeld uit kunststof kan bestaan, cmsloten.

25 Het huis is ringvormig en heeft een cirkelronde dwarsdoorsnede.

Zijn inwendige is met kunststof of schuimstof 22 vol gegoten.

Ook vol gegoten is een leidingsdoorvoeringsstuk 23, dat zich aan een kopzijde van het huis bevindt en waardoor de bedienings-leidingen voor de electrcmagneten 14, de aardaansluitleiding alsmede 30 de van de meetelectroden 11 en 12 kamende meetleidingen 24 en 25 zijn geleid.

Zoals fig. 2 toont, zijn de meetleidingen 24 en 25 telkens over een deelgebied van circa 130° cm de buisamtrek geleid om zich aan het diametraal tegenover de aardingselectrode 16 35 liggende punt te verenigen. Van daaraf zijn de meetleidingen in 80 0 4 70 9 >1 7 een afgeschermde kabel naar de leidingsdoorvoering 23 geleid, waarbij de afscherming de aardingsleider vormt.

Zoals uit de figuren blijkt, is het huis 21 excentrisch tot de buis 10 opgesteld. De electramagneet 14 bevindt 5 zich in het gebied van de grootste afstand tussen de buis 10 en het huis 21.

Aan de einden van de buis 10 zijn flenzen 26 en 27 aangebracht teneinde de doorstrooimotor met andere leidingen te verbinden.

10 De spoelwikkeling 17 wordt aan een wisselspanning gelegd die in het inwendige van de buis 10 een magnetisch wissel-veld opwekt. Vervolgens ontstaat bij in de buis 10 stranende vloeistof een electrisch wisselveld aan de meetelectroden 11 en 12. Het van de kern 13 uitgaande magneetveld doorloopt in het bijzonder 15 het onderste gebied van de dwarsdoorsnede van de buis, waarin zich de meetelectroden 11 en 12 bevinden. De meting van de doorstroom-hoeveelheden vindt daardoor plaats in het onderste gebied van de dwarsdoorsnede van de buis, is echter representatief voor de gehele dwarsdoorsnede van de buis indien de doorstroomsnelheid in de 20 totale dwarsdoorsnede van de buis nagenoeg symmetrisch is,

80 0 4 70 S

Claims (9)

1. Inductieve doorstrooirneter met een buis met een enkele onder de buis opgestelde electrcmagneet, die door de buiswand heen een magneetveld in het inwendige van de buis optrekt, en met twee symmetrisch tot de verticale buisdiameter op de buis- .5 wand aangebrachte electroden, met het kenmerk, dat de meetelectroden (11 en 12) aan de buis (10) met een tot de buisanvang betrokken hoekafstand, die kleiner is dan 180°, syranetrisch tot de hartlijn van de kern (13) van de electrcmagneet (14) zijn opgesteld.

2. Inductieve doorstrocmmeter volgens conclusie 1, 10 met het kenmerk, dat de hoekaf stand van de meetelectroden (11 en 12) nagenoeg 90° bedraagt.

3. Inductieve doorstroaimeter volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat aan het van de buis (10) afgekeerde einde van de electrcmagneet (14) tenminste één in de buurt van de buis- 15 wand stekende magneetstrocmleider (18) qp de kern (13) is aangebracht.

4. Inductieve doorstroaimeter volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de magneetstrocmleider uit een metaalplaat (18) bestaat, die met een basisdeel (183) aan het achterwaartse 2Q kopvlak van de kern (13) aanligt en die ongebogen benen (181 en 182) bezit, die symmetrisch tot de hartlijn van de kern (13) tot in de buurt van de buiswand toelopen.

5. Inductieve doorstrocmmeter volgens één der conclusies 1-4 met het kenmerk, dat de electrcmagneet (14) met een 25 door de buiswand dringend bevestigingsorgaan (15) op de buis (10) is aangebracht, en dat het bevestigingsorgaan met een uitings-aansluiting is verbonden.

6. Inductieve doorstroaimeter volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de buis (10) in dwars- 30 doorsnede gezien excentrisch in een huis (21) is aangebracht, en dat de electrcmagneet (14) in het gebied van de grootste afstand tussen de buis (10) en het huis (21) is opgesteld.

7. Inductieve doorstrocmmeter volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de binnenruimte van het huis (21) cm de buis 80 0 4 70 9 k (10) heen met een kunststof respectievelijk schuimstof is gevuld.

8. inductieve doorstrocnmeter volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk/ dat het huis uit kunststof bestaat en een in hoofdzaak ronde dwarsdoorsnede heeft.

9. Inrichting zoals weergegeven in de tekening en/of besproken aan de hand daarvan. 80 0 4 70 9