DE2009513A1 - Induktive Durchflußmeßeinnchtung mit eisenhaltigem Ruckschluß - Google Patents

Description

• Induktive Durchflußmeßeinrichtung mit eisenhaltigem Rückschluß Bei induktiven Iurchflußmeßanordnungen hängt bekanntlich die Größe der Signalspannung U im wepentlichen von der magnetischen Feldstärke B und der Strömungsgeschwindigkeit v des elektrisch leitfähigen Mediums ab. Um eine ausreichend hohe, gegenüber Störsignalen verhältnismäßig große Signalspannung U zu erhalten, ist es erforderlich, dem hier anwendbaren Faraday'schen Induktionsgesetz entsprechend hohe magnetische Feldstärken aufzubringen. Zur Vergrößerung der magnetischen Feldstärke B in Bezug zur elektrischen Durchflutung der Feldspulen sind vielfach eisenhaltige Rückschlüsse für die Magnetfeldlinien außerhalb des durchströmten Rohrstückes um dieses angeordnet. Auf diese Weise kann bei ausreichend hoher Induktion eine Begrenzung der Erregerströme für die Feldspulen zwecks Begrenzung der Verlustwärme auf vertretbare Weise erreicht werden. Außerdem ist durch den eisenhaltigen Rückschluß eine definierte, von außen nicht ungewollt beeinflußbare elektrische FluBverteilung erreicht.
• Es sind induktive Durchflußmeßeinrichtungen mit zwei symmetrisch zur Elektrodenachse angeordneten sattelförmigen Feldspulen bekannt, bei denen innerhalb der Spulenöffnung ein das Rohrstück umgebender geblechter Rückschluß angeordnet ist, der entweder aus einem um die Feldspulen und das Rohrstück gewickelten Bandkern oder aus einem in gleicher Weise geschichteten, aus stumpf aneinanderstoßenden geraden Kernteilen besteht.
• Wegen der Abmessungen der sattelförmigen Feldspulen können der Kern oder die Kernteile nicht überali dem Rohrstück möglichst nahe angeordnet werden, so daß durch unvermeidlich große Luftspalte eine unerwunschte Schwächung des magnetischen Rückflusses erfolgt. Da ferner der Magnetfluß in den großen Querschnitt des Bandkernes oder der geschichteten Kernteile aus-und eintritt, sind Wirbelströme und eine Zonensättigung in den inneren Lagen des Bandkernes bzw. der Kernteile die Folge, was bei jiblicher Wechselstromerregung zu verfälschenden Oberwellen im Magnetfluß und damit auch im Meßsignal führt.
• Bei einer die genannten Nachteile vermeidenden anderen Ausführung des geblechten eisenhaltigen Rückschlusses sind zwei einander zugekehrte E-förmige Kernteile symmetrisch zur Elektrodenachse um das Rohrstück angeordnet und es ist jeder der beiden mittleren Kernschenkel von einer mehrlagigen zylinderförmigen Feldspule umgeben. Da beide Kernteile je zwei Außenschenkel haben, tritt ein Streufluß auf, der die Signalspannung verkleinert, d.h. es liegt keine optimale Flußverkettung mit dem Rohrquerschnitt in Elektrodenebene vor. Auch erlaubt diese Art von Feldspulen wegen der schlechten Wärmeabfuhr nur verhältnismäßig kleine Stromdichten, so daß die Erregung begrenzt ist. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung ist ihr verhältnismäßig großer Raumbedarf quer zur Elektrodenachse, bedingt durch die Höhe der zylinderförmigen Feldspulen und die Polschuhe.
• Dadurch wird der magnetische Widerstand und der Streufluß vergrößer und somit ein höherer Erregungsaufwand erforderlich.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer induktiven Durchflußmeßeinriektung mit geblechtem eisenhaltigem Rückschluß, der im Bereich der Meßebene symmetrisch zur Elektrodenachse und zur Feldspule um ein die Elektroden auSnehmendes amagnetisches Rohrstück angeordnet ist, wobei die kleinsten Querschnitte der einzelnen Bleche des Rückschlusses senkrecht zum Ein- und Austritt des magnetischen Flusses liegen, unter Vermeidung von Wirbelströmen im Rbfckschluß dessen magnetlcken Widerstand und Raumbedarf herabzusetzen, sowie idn zur Abfuhr der in der Erregerspule entstehenden Wärme mit zu verwenden.
• Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt nach der Erfindung dadurch, daß der Rückschluß ringförmig eng um das Rohrstück angeordnet ist und an seiner inneren Mantelfläche achsparallele Nuten für die Aufnahme der symmetrisch zur Elektrodenachse liegenden Nutteile der Feldspulen aufweist. Auf diese Weise kann durch die Lage der Nuten zueinander und zur Elektrodenachse eine Anpassung des Magnetfeldverlaufes erreicht werden. Eine besonders vorteilhafte Beeinflussung des Magnetfeldverlaufes läßt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreichen, daß die Nutteile der Feldspulen unterteilt jeweils in mehreren Nuten angeordnet sind, deren Zahl'und Anordnung entsprechend einer gewUnschten Inhomogenität des Magnetfeldes gewählt ist.
• In der Zeichnung ist eine solche Durchflußmeßeinrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt.
• Um ein von elektrisch leitfähigen Medien durchströmtes, in eine nicht dargestellte Leitung eingefügtes amagnetisches Rohrstück 1 sind an zwei diametral gegenüberliegenden Stellen zwei Elektroden 2 eingelassen, an denen in bekannter Weise das Meßsignal abgenommen wird, welches entsteht, wenn das Medium das Rohrstück durchströmt und quer zur Strömungsrichtung und zur Elektrodenachse ein Magnetfeld das Rohrstück durchsetzt.
• Um das Rohrstück 1 ist möglichst eng ein ringförmiger Rückschluß 3 angeordnet, der in Rohrachsrichtung geblecht ist, so daß die magnetischen Feldlinien senkrecht zur Blechdicke, d.h.
• zum kleinsten Blechquerschnitt, ein- und austreten. Damit werden Zonensättigungen und Wirbelströme vermieden. In Achsrichtung verlaufende Nuten 4 nehmen entsprechende Nutteile a, b, c von Feldspulen 5 und 6 auf, die ihre Wärme über die umgebenden, gut wärmeleitenden Nutwände und den Rückschluß nach außen abführen können, so daß eine Vergrößerung der Stromdichte und damit der Erregung möglich sind. Dieser Effekt wird noch durch die Verringerung des magnetischen Widerstandes durch die kürzestmögliche Flußrückführung unterstützt, die darüber hinaus eine besonders platzsparende Bauform ergibt.
• Durch besondere Aufteilung der Nutteile der Feldspulen in den in Anzahl und Anordnung passend wählbaren Nuten kann ein gewünschter Feldlinienverlauf im Meßquerschnitt leicht und sicher erreicht werden, d.h. es ist auf einfache Weise eine gewünschte Inhomogenität des Magnetfeldes erreichbar.

Claims (2)

1. Patentansprüche

   IV)Induktive Durchflußmeßeinrichtung mit geblechtem eisenhaltigem Rückschluß, der im Bereich der Meßebenen symmetrisch zur Elektrodenachse und zur Feldspule um ein die Elektroden aufnehmendes amagnetisches Rohrstückangeordnet ist, wobei die kleinsten Querschnitt der einzelnen Bleche des Rückschlusses senkrecht zum Ein- und Austritt des magnetischen Flusses liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschluß (3) ringförmig eng um das Rohrstück (1) angeordnet ist und an seiner inneren Mantelfläche achsparallele Nuten (4) für die Aufnahme der symmetrisch zur Elektrodenachse (2 - 2) liegenden Nutteile (a, b, c) der Feldspulen (5, 6) aufweist.
2. 2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutteile der Feldspulen unterteilt jeweils in mehreren Nuten angeordnet sind, deren Zahl und Anordnung entsprechend einer gewünschten Inhomogenität des Magnetfeldes gewählt jat.

   L e e r s e i t e