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Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeitsströmungen Es ist bekannt,
die Strömungsgeschwindigkeit einer elektrisch leitenden oder halbleitenden Flüssigkeit
in einer Leitung auf elektrischem Wege durch Ausilutzung der Tatsache zu messen,
daß in einem sich in einem Magnetfeld bewegenden elektrischen Leiter eine elektromotorische
Kraft induziert wird, deren Größe der Bewegungsgeschwindigkeit des Leiters proportional
ist.
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Bei einer bekannten, auf diesem Prinzip beruhenden Vorrichtung strömt
die Flüssigkeit durch eine in einem gleichmäßigen Magnetfeld derart angeordnete
Leitung daß die Leitungsachse senkrecht zu den Kraftlinien des Feldes steht. In
zueinander diametral liegenden Punkten in der Leitungswand sind zwei Elektroden
angeordnet, deren Verbindungslinle ungefähr senkrecht zu den Kraftlinien steht.
Zwischen diesen Elektroden wird infolge der Strömung der Flüssigkeit eine Spannung
induziert. die der Strömungsgeschwindiglkeit der Flüssigkeit nahezu proportional
ist und gemessen wird.
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Um den Einfluß einer Polarisierung der Elektroden zu vermeiden, ist
es weiterhin bekannt, ein magnetisches Wechselfeld statt eines konstanten Magnetteldes
zu verwenden. In diesem Falle ist es erforderlich, besondere Maßnahmen zu treffen
zum Ausgleich der im Meßkreis trausfonnatorisch induzierten elektromotorischen Kraft,
das ist die vom Wechselfeld auch ivei ruhender Flüssigkeit induzierte elektromotorische
Kraft.
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Ein Vorteil ist aber, daß die infolge der Flüssigkeitsströmung erzeugte
Spannung eine Wechselspannung ist, die einfacher verstärkt werden kann als eine
Gleichspannung. Die verstärkte Spannung wird nach erfolgter Gleichrichtung mit einem
Gleichstrominstrument gemessen. Das magnetische Wechselfeld wird in einem lamellierten
Magnetkreis mittels einer Erregerspule erzeugt, durch die ein Wechselstrom fließt,
der dem Netz entnommen werden kann.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine solche Vorrichtung zum Messen
von Flüssigkeitsströmen mittels einer Leitung, die von der Flüssigkeit durchflossen
wird, auf Organe zum Erzeugen eines vorzugsweise homogen veränderlichen Magnetfeldes
senkrecht zur Leitungsachse und auf Mittel zum Messen der elektromotorischen Kraft,
die infolge der Bewegung der Flüssigkeit im Magnetfeld zwischen zwei in der Leitung
angebrachten Elektroden entsteht. Ein lamellierter Magnetkreis mit einer Erregerspule
ist entbehrlich, wenn nach der Erfindung als Magnetfeld ein Wechsel-oder Drehfeld
angewendet wird, welches von einem drehenden Dauermagnet erzeugt wird.
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Der Magnet kann aus einer an sich bekannten, permanent magnetisierten
ferromagnetischen Verbindung mit hoher Koerzitivkraft bestehen, die elektrisch
nahezu
nicht leitend ist. Dies hat den Vorteil, daß das Magnetfeld eine sehr bestimmte
konstante Stärke haben kann und daß durch besondere Formgebung des Magnets und geeignete
Magnetisierung leicht erreicht werden kann, daß das Feld, wenigstens an der Stelle,
an der es die Flüssigkeitsleitung schneidet, sehr gut homogen ist.
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Die durch die Flüssigkeitsströmung im Magnetfeld zwischen den Elektroden
induzierte Wechselspannung hängt hinsichtlich der Amplitude nicht von der Drehgeschwindigkeit
des Magnets ab. Diese Wechselspannung kann auf die übliche Weise in einem Wechselspannungsverstärker
verstärkt werden; die verstärkte Spannung wird gleichgerichtet und gemessen. Die
erwähnte, transformatorisch im Meßkreis induzierte elektromotorische Kraft, die
von der Drehgeschwindigkeit des Magnets abhängig und im allgemeinen um 900 gegenüber
einerMeßspannung phasenverschoben ist, kann durch Verwendung eines phasenempfindlichen
Gleichrichters ausgeglichen werden.
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Die Vorrichtung kann in vielen Fällen dadurch vereinfacht werden,
daß nach der Erfindung die verstärkte Meßspannung mittels eines mit dem Magnet mechanisch
gekuppelten Gleichrichters (Stromwenders) gleichgerichtet wird. Dies kann ein rotierender
Gleichrichter sein. Da die Meßspannung und die vom Feld im Meßkreis trausformatorisch
induzierte Spannung gegenseitig um 900 phasenverschoben sind, kann letztere auf
diese Weise leicht beseitigt werden.
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Die Zeichnung zeigt, auf welche Weise die Erfindung praktisch angewendet
werden kann. Die Flüssigkeit, deren Strömungsgeschwindigkeit gemessen gemessen wird,
strömt
durch eine Leitung 1 mit einem kreisförmigen Querschnitt. Mittels eines Dauermagnets
2, der aus einer elektrisch nahezu nicht leitenden, gesinterten Metallverbindung
bestehen kann, kann an der Stelle, an der die Strömungsgeschwindigkeit gemessen
wird, ein zweipoliges magnetisches Drehfeld erzeugt werden. Zu diesem Zweck ist
der Magnet ringförmig gestaltet und derart magnetisiert. daß an seinem Innenumfang
zwei einander diametral gegenüberliegende Pole entstehen. Der Verlauf der Kraftlinien
ist durch die gestrichelten Linien 3 angedeutet. In der Leitung sind in kurzem Abstand
vom Innenumfang zwei einander diametral gegenüberliegende Elektroden 4 und 5 vorgesehen,
die an einen Verstärker 6 angeschlossen sind. Dem Magnet wird von einer nicht dargestellten
Antriebsvorrichtung eine Drehbewegung um seine Achse erteilt.
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Wenn zum Gleichrichten der verstärkten Meßspannung ein rotierender
Gleichrichter verwendet wird, so kann er, wie in der Zeichnung dargestellt, direkt
mit dem Magnet gekuppelt werden und aus einem Kontakt 7 bestehen, der in dem Augenblick,
in dem die
Meßspannung ihren Höchstwert erreicht, geschlossen wird. Auf diese Weise
wird die transformatorische induzierte elektromotorische Kraft beseitigt. Der Gleichstrommesser
ist mit 8 bezeichnet.
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PATENTANSPROCHE: 1. Vorrichtung zum Messen von Flüssigkeitsströmungen
mit einer Leitung, die von der Flüssigkeit durchflossen wird, und mit Organen zum
Erzeugen eines Magnetfeldes senkrecht zur Leitungsachse sowie Mitteln zum Messen
der elektromotorischen Kraft, die infolge der Flüssigkeitsbewegung im Magnetfeld
zwischen zwei in der Leitung angebrachten Elektroden entsteht, dadurch gekennzeichnet,
daß das Feld ein Wechsel-oder Drehfeld ist, welches von einem beweglichen Dauermagnet
(2) erzeugt wird.