DE1648097A1

DE1648097A1 - Device for measuring the flow

Info

Publication number: DE1648097A1
Application number: DE19671648097
Authority: DE
Inventors: Erwin Dr-Ing Klein; Werner Dr Koch; Heinz Walz
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1967-03-23
Filing date: 1967-03-23
Publication date: 1971-04-29

Description

Vorrichtung zur Messung des Durch. flusses Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung des Durch flusses, bei der ein Gas- oder Flüssigkeitsstrom durch ein senkrecht stehendes Rohr geführt und ein permanentmagnetischer Schwimmer von dem Gas- oder Flüssigkeitzstrom im Rohr getragen ist. Device for measuring the through. flusses The invention relates to a device for measuring the flow, in which a gas or liquid flow guided through a vertical tube and a permanent magnetic float is carried by the gas or liquid flow in the pipe.

Die Durchflußmenge wird bei der obengenannten Vorrichtung aus der Lage des Schwimmers bestimmt. Bekannt ist es, die Lage des Schwimmers an einer Spiegelskala abzulesen. Bekannt ist es ebenfalls, mit dem permanentmagnetischen Schwimmer eine um eine vertikale Achse drehbare, weichmagnetische Wendel zu bewegen, womit die vertikale Bewegung des Schwimmers in eine Drehbewegung um die Achse der Wendel umgesetzt wird. An die Wendel kann mechanisch, z.B. über Hebel, niit pneumatischen oder mit elektrischen Mitteln ein Zeigersystem angekoppelt sein, mit dem ein genaueres Ablesen und eine automatische Registrierung des Me#wertes möglich ist. Ablesevorrichtungen dieser Art sind nicht sonderlich genau, sie haben weiterhin den Nachteil, sehr träge zu arbeiten und lassen sich nur mit einem unverhältnismäßig großen technischen Aufwand zur Gewinnung der Regelgröße für die Steuerung des Burchflusses benutzen.The flow rate is determined from the above device the Determines the position of the swimmer. It is known, the position of the swimmer on a mirror scale read off. It is also known to have a permanent magnetic float to move around a vertical axis rotatable, soft magnetic coil, with which the vertical movement of the float converted into a rotary movement around the axis of the helix will. The helix can be attached mechanically, e.g. by means of a lever, with pneumatic or with electrical means to be coupled with a pointer system, with which a more precise reading and automatic registration of the measured value is possible. Reading devices of this type are not particularly accurate, they still have the disadvantage of being very sluggish to work and can only be done with a disproportionately large technical effort Use to obtain the controlled variable for controlling the flow.

Aufgabe dieser Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung zur Messung des Durchflusses der eingangs genannten Art Mittel zu schaffen, mit denen der Me#wert genau bestimmt werden kann und bei denen der Meßwert direkt als Istwert für eine Regelvorrichtung zur Steuerung des Durchflusses. benutzbar ist.The object of this invention is, in a device for measurement of the flow of the type mentioned to create means with which the Me # worth can be precisely determined and for which the measured value can be used directly as an actual value for a Regulating device for controlling the flow. is usable.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß wenigstens wei magnetfeldabhängige Widerstände an der Rohrwandung bezüglich der Richtung des Gasstromes hintereinander angeordnet und Mittel zur Bestimmung des Widerstandswertes der magnetfeldabhängigen Widerstände vorgesehen sind.According to the invention this object is achieved in that at least white magnetic field-dependent resistances on the pipe wall with respect to the direction of the Gas flow arranged one behind the other and means for determining the resistance value the magnetic field-dependent resistors are provided.

Es ist eine Anzeigevorrichtung für die Widerstandswerte vorzusehen, aus der der Widerstandswert jedes einzelnen magnetfeldabhängigen Widerstandes entnehmbar ist. Bei Verwendung von zwei magnetfeldabhängigen Widerständen kann eine Me#brücke zum Widerstandsvergleich vorgesehen seine Das Material der magnetfeldabhängigen Widerstände kann InSB, insbesondere mit Einschlüssen einer zeiten Phase aus gut leitendem @aterial, wie NiSb, sein.A display device for the resistance values must be provided, from which the resistance value of each individual magnetic field-dependent resistor can be taken is. When using two resistors that are dependent on the magnetic field, a measuring bridge The material of the magnetic field-dependent is provided for resistance comparison InSB is good at resistances, especially with inclusions from a period of time conductive @material, such as NiSb.

Die Lage des permanentmagnetischen Schwimmers, der vom Gas- oder Flüssigkeitsstrom getragen ist, ist abhängig von-der Durchflu#-menge pro Zeiteinheit. Je nach seinerLage im Rohr wird-das Magnetfeld des Schwimmers die magnetfeldabhängigen Widerstände verschieden beeinflussen und der Widerstandswert dieser Widerstande wird daher von der Schwimmerlage abhängen. Aus einer Messung der Widerstandswerte kann. daher mit einer entsprechenden Eichung die Lage. des Schwimmers sehr genau bestimmt -werden.The position of the permanent magnetic float caused by the gas or liquid flow is carried is dependent on the flow rate per unit of time. Depending on its location In the pipe, the magnetic field of the float becomes the magnetic field-dependent resistances affect differently and the resistance value of these resistors is therefore of depend on the position of the float. From a measurement of the resistance values can. therefore with a corresponding calibration the position. of the swimmer can be determined very precisely.

Hervorzuheben ist hierbei, daß die Anzeige einer Lageveränderung praktisch trägheitslos erfolgt. Um die-absolute Schwimmerlage innerhalb des Rohres festzustellen, ist es günstiger, mehrere magnetfeldabhängige Widerstände an der Rohrwandung anzuordnen.It should be emphasized here that the display of a change in position is practical takes place without inertia. To determine the absolute position of the float inside the pipe, it is better to arrange several resistors that are dependent on the magnetic field on the pipe wall.

Soll jedoch die Abweichung der Schwimmerlage von einem vorgegebenen Sollwert festgestellt werde, so genügen zwei magnetfeldabhängige Widerstände. Man erhält mit dem so gewonnenen elektrischen Me#wert direkt eine Regelgrö#e. Eine Me#vorrichtung mit zwei magnetfeldabhängigen Widerständen kann daher vorteilhaft als Istwertgeber für eine Regelvorrichtung zur Steuerung des Durchflusses benutzt werden.Should, however, the deviation of the float position from a predetermined one Setpoint is determined, two magnetic field-dependent resistors are sufficient. Man receives a controlled variable directly with the electrical measurement value obtained in this way. A measuring device with two magnetic field-dependent resistors can therefore be advantageous as Actual value transmitter can be used for a control device to control the flow.

Vorteilhaft ist es, die magnetfeldabhängigen Widerstande an der inneren Rohrwandung anzuordnen. Man erhält so eine optimale Einwirkung des magnetischen Feldes des permanentischen Schwimmers.It is advantageous to have the magnetic field-dependent resistors on the inner To arrange pipe wall. This gives an optimal effect of the magnetic Permanent swimmer field.

Iyian kann jeden der magnetfeldabhängigen Widerstände im Luftspalt eines Eisenjoches anordnen, dessen Schenkel wenigstens angenähert der äußeren Rohrwandung angeordne-t sind. Man erhält dar. ait einen Eisenrückschluß für den- magnetischen Fluß, womit die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung gesteigert wird.Iyian can have any of the magnetic field-dependent resistances in the air gap Arrange an iron yoke, the legs of which at least approximate the outer pipe wall are arranged. This gives an iron back yoke for denomagnetic Flow, which increases the sensitivity of the measuring device.

Zur weiteren Vergrößerung kann ihnen zur Vormagnetisierung ein weiteres magnetisches Feld überlagert sein. Vorzugsweise wird hierfür ein Permanentmagnet verwendet.For further enlargement you can add a further premagnetization magnetic field be superimposed. A permanent magnet is preferably used for this used.

Anhand einiger Ausführungsbeispiele, die in den Figuren 1 bis 3 dargestellt sind, wird im folgenden die Erfindung beispielsweise näher erläutert.On the basis of some exemplary embodiments that are shown in FIGS. 1 to 3 are, the invention is explained in more detail below, for example.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Me#vorrichtung gemäß der Erfindung mit mehreren magnetfeldabhängigen Widerständen. Das Durchflußrohr 1 wird von einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom durchströmt. Von dem Gas- oder Flüssigkeitsstrom wird ein permanentmagnetischer Schwimmer 2 getragen Entlang der Xohrwandung 1 sind vier magnetfeldabhängige Widerstände 3 angeordnet.Fig. 1 shows the basic structure of a measuring device according to the Invention with several magnetic field-dependent resistors. The flow tube 1 is flowed through by a gas or liquid stream. From the gas or liquid stream A permanent magnetic float 2 is carried along the ear wall 1 four magnetic field-dependent resistors 3 are arranged.

Diese magnetfeldabhängigen Widerstände 3 können auf der äu#eren Rohrwandung aufliegen, sie können aber auch an der inneren Roh-rwandung, insbesondere in Vertiefungen dieser Wandung, angebracht sein. Die magnetfeldabhängigen Widerstände sind in Reihe geschaltet und werden aus einer Gleichstromquelle 6 gespeist. Es ist-ein Strommeßgerat 5 vorgesehen, mit dem der Gesamtstrom durch die Widerstände gemessen wird.These magnetic field-dependent resistors 3 can be placed on the outer pipe wall but they can also rest on the inner wall of the pipe, especially in depressions this wall, be appropriate. The resistors that are dependent on the magnetic field are in series switched and are fed from a direct current source 6. It's-an ammeter 5 is provided with which the total current through the resistors is measured.

Weiterhin wird durch Spannungsmeßgeräte 4 die Spannung gemessen, die an jedem magnetfeldabhängigen Widerstand abfällt.Furthermore, the voltage is measured by voltage measuring devices 4, the drops at every resistance that is dependent on the magnetic field.

Man kann somit den Widerstandswert jedes einzelnen magnetfeldabhängigen Widerstandes bestimmen, der der Schwimmerlage abhängig ist. Die Lage des Schwimmers und damit die Durchflußmenge pro Zeiteinheit läßt sich dann aus den Widerstandswerten exakt ermitteln. Nach einer entsprechenden Eichung ist die Durchflußmenge an den Meßgeräten direkt ablesbar. Es ist darauf hinzuweisen, daß mit der aufgezeigten Schaltung das Me#prinip charakterisiert sein soll. Es besteht die Möglichkeit, die messung weitgehend zu rationalisieren.The resistance value of each individual magnetic field can thus be determined Determine resistance, which depends on the position of the float. The position of the swimmer and thus the flow rate per unit of time can then be determined from the resistance values determine exactly. After a corresponding calibration, the flow rate to the Measuring devices can be read directly. It should be noted that with the indicated Circuit that Me # prinip should be characterized. There is a possibility that to rationalize measurement to a large extent.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Me#vorrichtung mit zwei magnetfeldabhängigen Widerständen, die vorzugsweise als Istwertgeber für eine Regelvorrichtung zur Steurung des Durchflusses benützt wird. Es ist wieder das Durchflußrohr 1 dargestellt, das von einem Gas- oder Flüssigkeitsstrom durchströmt ist, der einen permanentmagnetischen Schwimmer 2 trägt, An der Rohrwandung 1 sind zwei magnetfeldabhängige Widerstände 3 eng benachbart zueinander angeordnet, die mit zwei weiteren Widerständen 7 und 8 zu einer ießbrücke zusammengefaßt sind.Fig. 2 shows a schematic representation of a measuring device with two magnetic field-dependent resistors, which are preferably used as an actual value transmitter for a Control device is used to control the flow. It's the flow tube again 1 shown, which is traversed by a gas or liquid stream, the one permanent magnetic float 2 carries, On the pipe wall 1 are two magnetic field-dependent Resistors 3 arranged closely adjacent to one another, with two other Resistances 7 and 8 are combined to form a ießbrücke.

Die Me#brücke wird aus einer Gleichstromquelle 6 gespeist. Weiterhin ist eine Me#vorrichtung 9 vorgesehen, die ein Nullinstrument oder vorzugsweise ein volltransistorisierter Diiferenzverstärker sein kann. Eine Abweichung des Durchflusses vor Sollwert wird verzögerungsfrei ein Differenzsignal in der Me#vorrichtung 9 hervorrufen, das direkt als Istwert für eine Regelvorrichtung verwendbar ist. Als Regelvorrichtung zur Steuerung des Durchflusses kann ein üblicher Dreipunktregler verwendet werden.The measuring bridge is fed from a direct current source 6. Farther a measuring device 9 is provided, which is a zero instrument or preferably a can be fully transistorized differential amplifier. A deviation in flow Before the setpoint, a difference signal is generated in the measuring device 9 without delay, which can be used directly as an actual value for a control device. As a control device A standard three-point controller can be used to control the flow.

Fig. 3 zeigt eine Teilansicht einer erfindungsgemä#en Vorrichtung im Schnitt. Auf die Rohrvlandung 1 sind die Schenkel zweier Eisenjoche 10 aufgesetzt. In den Luftspalten 11 der Eisenjoche sind die magnetfeldabhängigen Widerstände 3 angeordnet. Mit elektrischen Leitungen 12 und 13 wird ein Strom durch die magnetfeldabhängigen Widerstände geleitet. Durch die Eis joche wird der magnetische Fluß konzentriert zu den magnetfeldabhängigen Widerständen geführt. Die Empfindlichkeit der teßvorrichtung wird damit erheblich gesteigert.3 shows a partial view of a device according to the invention on average. The legs of two iron yokes 10 are placed on the Rohrvlandung 1. The magnetic field-dependent resistors 3 are located in the air gaps 11 of the iron yokes arranged. With electrical lines 12 and 13, a current through the magnetic field-dependent Resistances directed. The magnetic flux is concentrated through the ice yokes led to the magnetic field-dependent resistors. The sensitivity of the measuring device is thus increased considerably.

Hinzuweisen ist noch auf die bereits erwähnte Vormagnetisierung der magnetfeldabhängigen Widerstände, die in keinem der Ausführqwigsbeispiele gesondert dargestellt ist. Zur Vormagnetisierung wird vorzugsweise ein Permanentmagnet benützt. Es können aber auch die Eisenjoche der Fig. 3 mit stromdurchflossenen Windungen versehen sein, durch die das zur Vormagnetisierung äberlagerte Magnetfeld erzeugt wird. Mit der Vormagnetisierung wird der Widerstand der magnetfeldabhängigen Widerstände in einen mit dem Magnetfeld linear verlaufenden Bereich angehoben und danit die Empfindlichkeit der Me#vorrichtung weiter vergrößert.The already mentioned premagnetization of the magnetic field-dependent resistances, which are not shown separately in any of the exemplary embodiments is shown. A permanent magnet is preferably used for the premagnetization. But it can also be the iron yokes of FIG. 3 with windings through which current flows be provided by which the superimposed for the premagnetization Magnetic field is produced. With the premagnetization, the resistance becomes dependent on the magnetic field Resistances are raised and in a linear range with the magnetic field this further increases the sensitivity of the measuring device.

3 Figuren 9 Patentanspräche3 Figures 9 patent claims

Claims

Claims 1. Device for measuring flow rate in which a gas or liquid flow passed through a vertical tube and a permanent magnetic float carried by the gas or liquid flow in the pipe is, characterized in that at least two magnetic field-dependent resistors (3) on the pipe wall (1) one behind the other with respect to the direction of the gas flow arranged and means (4, 5 or 7, 8, 9) for determining the resistance value of the Magnetic field-dependent resistors are provided.

2o device according to claim 1, characterized in that a display device (4, 5) is provided for the resistance values from which the resistance value of each individual magnetic field-dependent resistor (3) can be removed.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that when used of two magnetic field-dependent resistors (3) a measuring bridge (7, 8, 9) for resistance comparison is provided.

4. Apparatus according to claim 3, characterized by its use as an actual value transmitter for a control device to control the flow.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the magnetic field-dependent resistors (D) are arranged on the inner pipe wall (1) are.

6o device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that each of the magnetic field-dependent resistors (3) in the air gap (11) of an iron yoke (io) is arranged, the legs of which at least approximate the outer pipe wall (i) are arranged0

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the magnetic field-dependent resistors (3) for biasing another Magnetic field is superimposed.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that the premagnetization a permanent magnet is used.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that because # the material of the magnetic field-dependent resistors (3) InSb, in particular with Inclusions of a highly conductive second phase, such as WiSb.

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