DE1473032A1

DE1473032A1 - Method and device for flow measurement of flowing, charge-free media

Info

Publication number: DE1473032A1
Application number: DE19641473032
Authority: DE
Inventors: Menze Dipl-Phys Herbert
Original assignee: Brown Boveri Krupp Reaktorbau GmbH
Current assignee: Brown Boveri Krupp Reaktorbau GmbH
Priority date: 1964-05-23
Filing date: 1964-05-23
Publication date: 1970-01-02

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Durchflußmessung von strömenden, ladungsfreien Medien". "Method and device for the flow measurement of flowing, charge-free Media".

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchflußmessung von strömenden, ladungsfreien Medien. Außerdem werden vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens angegeben.The invention relates to a method for measuring the flow of flowing, charge-free media. In addition, advantageous devices for implementation of the procedure.

Der Massenfluß ladungsfreier, strömender Medien, z. B. Wasser oder Dampf, wird in bekannter Weise durch mechanische Meßanordnungen, beispielsweise mit Hilfe von drehbaren Widerstandskurpern, Meßblenden, Düsen, Venturi-Rohren und ähnlichen Anordnungen, gemessen. Ein gemeinsamer Nachteil der vorbekannten mechanischen Strömungsmesser bildet die Ableitung der Meßwerte aus einer Störung des Strömungsverlaufs, wodurch sich u. U. durch Fremdkurperablagerung Fehler in der MeBanzeige ergeben. Außerdem eignen sich die dabei gewonnenen mechanischen oder hydrostatischen Meßwerte nicht unmittelbar zur Fernanzeige und erfordern in diesem Fallezusatzliche MeBwertumformer. Ein weiterer Nachteil der vorbekannten Durchflußmesser ist darin zu sehen, daß ihre Anordnung bereits bei der Errichtung der Anlage durch die Wahl entsprechender Bestückungsteile sorgfältig eingeplant werden muß, weil ein nachträglicher Einbau, abgesehen von der Unterbrechung des Betriebsvorganges, einen erheblichen baulichen Aufwand verursacht.The mass flow of uncharged, flowing media, e.g. B. water or Steam is in a known manner by mechanical measuring arrangements, for example with the help of rotatable resistance bodies, measuring orifices, nozzles, Venturi tubes and similar arrangements, measured. A common disadvantage of the previously known mechanical The flow meter derives the measured values from a disturbance in the flow, which may result in errors in the measurement display due to foreign body deposits. The mechanical or hydrostatic measured values obtained in this way are also suitable not directly for remote display and in this case require additional transducers. Another disadvantage of the previously known flow meter is the fact that their Already when setting up the system by choosing the appropriate components must be planned carefully because subsequent installation, apart from the interruption of the operating process, causes a considerable structural effort.

Die Erfindung geht von der Aufgabenetellung aus, ein Verfahren zur Durchflußmessung von strömenden, ladungsfreien Medien anzugeben, bei dem die Meßwerte unmittelbar ale elektrische oder magnetische Größen zuganglich sind, und das außerdem in bereits vorhandenen Anlagen ohne wesentliche Veränderung angewendet werden kann. Das Kennzeichnende der Erfindung wird darin gesehen, daß das strömende Medium in konstantem Querschnitt durch ein zeitlich ebenfalls konstantee elektrisches oder magnetisches Feld von ausreichender FeldßtCrke geführt wird, und daß ale der Durchflußmenge proportionale Meßgröße eine durch den Bewegungsvorgang des. Mediums induzierte Spannung mit an sich bekannten Meßinstrumenten gemessen wird. Es handelt sich hier um eine rein elektrische Strömungsmessung, die ohne störanfällige mechanische Teile durchgefUhrt werden kann.The invention is based on the task, a method for Specify the flow measurement of flowing, charge-free media for which the measured values all electrical or magnetic quantities are immediately accessible, and that too can be used in existing systems without significant changes. The characteristic of the invention is seen in the fact that the flowing medium in constant cross-section through a temporally also constant electrical or magnetic field of sufficient field strength is carried, and that all of the flow rate proportional measurand one by the process of movement of the medium induced voltage is measured with measuring instruments known per se. It deals This is a purely electrical flow measurement that does not require mechanical Parts can be performed.

GrundsRtzlich sind nach dem angegebenen Prinzip zwei Methoden denkbar.Basically, two methods are conceivable according to the principle given.

1) Das strömende Medium wird durch ein elektrisches Feld von ausreichender FeldstUrke geleitet. Die durch ein elektrisches Feld r (vgl. Figuren 1 und 2) hervorgerufene Polarisation des strömenden Mediums erzeugt wegen der nicht verschwindenden FlEchendivergenz der elektrischen Feldstarke ; einen der Geschwindigkeit {des s-trömenden Mediums proportionalen Röntgenstrom IR der GröBe Hat der das elektrische Feld # hervorrufende Plattenkondeneator K die in der Strömungsrichtung gemessene Lange a, so ist naoh dem Ampereschen elektromagnetischen Verkettungsgesetz die sich einstellende magnetische Ringspannung V Sie kann in bekannter Weise gemessen und-gegebenenfalls naeh ausreichender Verstärkung-angezeigt werden.1) The flowing medium is passed through an electric field of sufficient field strength. The polarization of the flowing medium caused by an electric field r (see FIGS. 1 and 2) is generated because of the non-vanishing surface divergence of the electric field strength; an X-ray current IR of magnitude proportional to the velocity {of the s-flowing medium If the plate capacitor K causing the electric field # has the length a measured in the direction of flow, then the magnetic ring voltage V which is established is, according to Ampere's electromagnetic concatenation law It can be measured in a known manner and, if necessary, displayed near sufficient amplification.

In der dargestellten Prinzipskizze der Figuren 1 und 2 durchstrSmt das Medium einen Rohrkörper R, und es befindet sich im Bereich des Plattenkondensators K eine Induktionsspule I, deren Spannung mit einem Spannungsmesser U beetimmt werden kann.In the illustrated schematic diagram of Figures 1 and 2 flows through the medium is a tubular body R, and it is located in the area of the plate capacitor No induction coil I, their tension with a tension meter U can be determined.

Zur Aufrechterhaltung des konstanten elektrischen Feldes dient eine Gleichspannungsquelle G (z. B. Trockenbatterie). A is used to maintain the constant electric field DC voltage source G (e.g. dry cell battery).

Bei einer vorteilhaften ersten Vorrichtung zur DurchfUhrung des Verfahrens ist eomit ein von dem Medium durchströnter Kondensator vorgesehen, und in dessen Bereich befindet sich eine Induktionsspule zur Messung der magnetischen Ringspannung als Wegintegral der magnetischen Feldstärke y. Der Kondensator kann zweckmäßig als Parallelplattenkondensator, aber auch in Form eines Röhrenkondensators ausgebildet sein. In an advantageous first device for performing the method eomit a condenser through which the medium flows is provided, and in its Area is an induction coil for measuring the magnetic ring voltage as the path integral of the magnetic field strength y. The capacitor can be useful as Parallel plate capacitor, but also in the form of a tube capacitor be.

2) Nach einer weiteren Methode wird das strömende Medium durch ein magnetisohes Feld $ (Figuren 3 und 4) von ausreichender Feldstärke (nach Sommerfeldecher Terminologie) geleitet. Senkrecht zu den magnetischen Kraftlinien ist das Plattenpaar eines elektrischen Plattenkondensators angeordnet. Strömt das Medium mit der Geschwindigkeit *durch das Magnetfeld, so tra-men sich die Ladungen unter dem Einfluß der Lorentzkraft X und erseugen durch Induktion eine der Geschwindigkeit *2 proportionale Ladung E an den Platten des Kondensatore K.2) According to a further method, the flowing medium is passed through a magneto-resistive field $ (Figures 3 and 4) of sufficient field strength (according to Sommerfeldech's terminology). The pair of plates of an electrical plate capacitor is arranged perpendicular to the magnetic lines of force. If the medium flows through the magnetic field at speed *, the charges dream under the influence of the Lorentz force X and induce a charge E proportional to the speed * 2 on the plates of the capacitor K.

Die sikh am Kondensator K einatellende Spannung V kann in bekannter Weise gemessen und ebenfalls nach ausreichender VerßtCrkung zur Anzeige unmittelbar in Einheiten des Massenflusses eichen und außerdem zur Fernmessung ausbilden. In der schematischen Daretellung der Figuren 3 und 4 erkennt man die Pole eines Permanentmagneten N, S und die einander im Bereich des magnetischen Feldes gegenüber liegenden Platten des Plattenkondensatore K.The voltage V at the capacitor K can be known in a known manner Measured wisely and also after sufficient reinforcement to the Calibrate the display directly in units of the mass flow and also for remote measurement form. In the schematic representation of Figures 3 and 4 one recognizes the Poles of a permanent magnet N, S and each other in the area of the magnetic field opposite plates of the plate condenser K.

Das hinsichtlich seiner DurchfluSmenge zu bestimmende Medium strömt durch das Rohrelement R. Die Spannung des Kondensators wird mit einem Spannungsmesser U bestimmt. The medium to be determined with regard to its flow rate flows through the tubular element R. The voltage of the capacitor is measured with a voltmeter U determined.

Das Grundprinzip der Erfindung lkbt sich in verschiedenen baulichen Ausftihrungsformen verwirklichen. Wesentlich ist, das Vorhandensein eines konstanten elektrischen oder magnetischen Feldes, sowie einer definierten Lage des strömenden Mediums innerhalb des Feldverlautes.The basic principle of the invention can be found in various structural forms Realize forms of execution. What is essential is the presence of a constant electric or magnetic field, as well as a defined position of the flowing Medium within the field description.

Das die Strömung aufnehmende Rohrelement kann aus einem beliebigen Werkstoff bestehen, da infolge seiner endlichen Dicke die zu messenden Polarisationserscheinungen durch den Werkstoff hindurchgreifen. Dies folgt im Falle eines metallischen Werkstoffes aus der Diracschen Löehertheorie, im Falle eines dielektrischen Werkstoffes aus dem Induktionsgesetz, nach dem sich die Polarisation auch bei mehrfach zusammengesetztem Dielektrikam den Störerscheinungen Uberlagert.The tube element receiving the flow can be made of any desired Material exist because, due to its finite thickness, the polarization phenomena to be measured reach through the material. This follows in the case of a metallic material from Dirac's Löehertheorie, in the case of a dielectric material the law of induction, according to which the polarization is also in the case of multiples Dielectric superimposed on the disturbance phenomena.

Patentansprüche :Patent claims:

Claims

Claims: 1. Method for measuring the flow of flowing Charge-free media, d u r a h e k e n n n z e i n e t, d a B the flowing Medium in constant cross-section through an electrical one that is also constant over time Field of sufficient field strength is carried out, and that as the flow rate proportional Measured variable is a voltage induced by the movement of the medium known measuring instruments is measured.

2. Device for implementing the method according to claim 1, thereby characterized in that a plate capacitor permeated by the medium is provided is, and that in its area an induction coil for measuring the magnetic Ring tension is arranged.

3. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized characterized in that for generating the temporally constant magnetic field a Permanent magnet is provided, and that in the area of the poles of this permanent magnet a plate condenser enclosing the flow is located, its surface normal are essentially perpendicular to the lines of force of the magnetic fields, and that also the plates of the plate capacitor with a voltmeter known per se are connected.

L e r s e i t e