DE3323798A1

DE3323798A1 - Elektromagnetische vorrichtung zum messen der stroemung eines fluids

Info

Publication number: DE3323798A1
Application number: DE19833323798
Authority: DE
Inventors: Chuji Kawasaki Kanagawa Akiyama; Touji Yokohama Kanagawa Kin; Hiroo Tokyo Yamazaki
Original assignee: Hokushin Electric Works Ltd
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1982-07-03
Filing date: 1983-07-01
Publication date: 1984-01-05
Also published as: US4524627A; JPS595918A; JPH0229171B2; DE3323798C2

Description

H 98 P

Anmelder: HOKUSHIN ELECTRIC WORKS, LTD.

No.30-1, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo, Japan

Bezeichnung der

Erfindung: Elektromagnetische Vorrichtung zum Messen

der Strömung eines Fluids

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektromagnetische Vorrichtung zum Messen der Strömung eines Fluids.

Eine derartige bekannte Vorrichtung ist in Fig.l dargestellt und in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Sie enthält eine fluidführende Leitung 11 mit einem Rohr 12 aus leitendem Material und einen Liner 13 aus isolierendem Material wie Polytetrafluoräthylen, das auf die Innenseite des Rohres 12 montiert ist. Auf die Leitung 1.1 wirkt ein magnetisches Feld B, das von bekannten, nicht dargestellten Mitteln erzeugt wird. In das Fluid 14 wird so eine elektromotorische Kraft E induziert, die die Leitung 11 durchdringt. Der Leitung 11 ist ein Paar diametral einander gegenüberliegender Meßelektroden, Sonden oder dergleichen 15a,15b zugeordnet. Die Spannung zwischen beiden Elektroden 15a,15b wird gemessen, um die Durchflußrate des Fluids durch die Leitung (Fluidführung) 11 zu ermitteln.

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. 5.

Die Arbeitsweise dieser üblichen elektromagnetischen Vorrichtung wird nachfolgend anhand von Fig.2 beschrieben, die den Schaltkreis einer Vorrichtung gemäß Fig.l darstellt. In Fig.2 ist mit E eine elektromotorische Kraft bezeichnet, die der Strömungsrate des Fluids proportional ist. Rj bezeichnet eine innere Impedanz des Fluids 14, R„ bezeichnet eine Impedanz, die die Summe der Impedanz im Grenzbereich zwischen Fluid 14 und Leitung 11 und der Impedanz der Leitung 11 darstellt. Weiterhin bezeichnet V eine Potentialdifferenz zwischen den Elektroden 15a und 15b, d.h. eine Ausgangsspannung der elektromagnetischen Strömungsmeßvorrichtung. Unter Verwendung dieses Äquivalenzkreises wird die Ausgangsspannung durch folgende Gleichung definiert:

(D

In diesem Fall wird folgende Beziehung erhalten, wenn der Liner 13 aus einem Isoliermaterial besteht

^RI

Aus den Formeln (1) und (2) ergibt sich folgende Beziehung

V_M= E '""" (3)

Es ergibt sich also, daß die Ausgangsspannung V des elektromotorische

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V- _.. \J I V Ö

Strömungsmessers im wesentlichen gleich ist der elektromotorischen Kraft E, die der Strömungsrate des Fluids proportional ist.

Infolge des Liners 13 haben bekannte Strömungsmesser 10 des dargestellten Typs folgende Nachteile:

(a) da der Liner 13 einheitlich dick ist, um auf der Innenseite des Rohres 12 montiert zu werden, erfordert die Herstellung der Meßvorrichtung einen erheblichen Aufwand an Zeit und Kosten;

(b) es ist notwendig, daß der Liner 13 sowohl eine angemessene mechanische Festigkeit als auch Widerstandsfähigkeit gegen verrotten hat; außerdem sollen Verschleißfestigkeit und thermischer Widerstand hoch sein.

Um diesen Anforderungen zu entsprechen, wird der Liner 13 üblicherweise aus einem Polymer hergestellt, wie Tetrafluoräthylen und Gummi. Ein Liner aus einem Polymer erfüllt die oben genannten Forderungen jedoch nur unzulänglich.

Zu den genannten Forderungen kommt noch die dritte Forderung

(c) ist die Vorrichtung für ein leitendes Fluid vorgesehen, so wird die Impedanz R^ verringert, so daß die oben

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; " .:""■ '■ "' 3323703

-Ar-

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genannte Formel (2) IL·. R, nicht erfüllt ist; hieraus ergibt sich, daß auch die Formel (1) nicht erfüllt ist, so daß die Ausgangsspannung V nicht der Strömungsrate des Fluids proportional ist; es kann deshalb die Strömungsrate nicht genau bestimmt werden.

Um diese, aus der Verwendung des Liners sich ergebenden Nachteile zu vermeiden, ist bereits ein elektromagnetischer Strömungsmesser ohne Liner vorgeschlagen worden. Eine solche Vorrichtung 10a ist in Fig.3 und 4 dargestellt. Fig.5 zeigt den Schaltkreis einer Vorrichtung gemäß Fig.3,4. Der elektromagnetische Strömungsmesser 10a weist eine elektrische Energiezufuhr mit einem Mittel auf, das ein Paar ringförmiger Hilfselektroden 17a, 17b aus Kupfer und ein Paar Verstärker 18a,18b mit einer Spannungsverstärkung 1 aufweist. Die Hilfselektroden 17a,17b sind auf das Rohr 12 aufgeschweißt und umgeben die Elektroden 15a, 15b. Jede der Meßelektroden 15a,15b ist mit einer Eingangsklemme der Verstärker 18a,18b verbunden, während jede der Hilfselektroden 17a,17b mit der anderen Eingangsklemme der Verstärker 18a,18b verbunden ist. Mit dieser Anordnung wird die Spannung der Meßelektroden 15a,15b gleich gehalten der Spannung der Hilfselektroden 17a,17b. Gemäß Fig.5 fließt demzufolge kein Strom durch die Impedanz R, zwischen der Meßelektrode 15a und der Hilfselektrode 17a ebensowenig durch die Impedanz R~ zwischen der Meßelektrode 15b und der Hilfselektrode 17b. Demzufolge fließt kein Strom

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■ ' -■· V ' 3323793

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durch einen Strompfad, der gebildet wird von der Impedanz R,, der. Impedanz R-, des Rohres 12 und der Impedanz R~. Als Ergebnis hiervon ist die Ausgangsspannung V des elektromagnetischen Strömungsmessers 10a gleich der elektromotorischen Kraft E, die proportional der Strömungsrate des Fluids 14 ist. Mit anderen Worten ist die Ausgangsspannung V_M des Strömungsmessers proportional der Strömungsrate des Fluids 14, so daß die Strömungsrate gemessen werden kann. Die Verstärker 18a und 18b bewirken einen Ausgangsstrom J, der durch den Strompfad zwischen ihnen fließt, der die Impedanz R-. einschließt, wobei die Ausgangsspannung V nicht durch den Ausgangsstrom J beeinflußt wird.

Die Koordinaten der Fig.6A zeigen die Relation zwischen dem Rohr 12 und einem Meßpunkt auf der Innenseite des Rohres 12, wenn ein magnetisches Feld in einer zur Längsachse des Rohres senkrechten Ebene aufgebaut wird, im Fall, daß das Rohr einheitliche Wandstärke hat. Fig.6B ist ein Diagramm, das die Relation zwischen dem Meßpunkt und der Spannung am Meßpunkt zeigt. Die Spannung am Meßpunkt wird durch einen Winkel θ bestimmt, wie es bei <p dargestellt ist. Der Verlauf der im Fluid 14 an der Innenseite des Rohres 12 des Strömungsmessers 10a induzierten Spannung ist in Fig.6B als ausgezogene Linie a dargestellt. Der Verlauf der Spannung an der Innenseite des Rohres des Strömungsmessers 10a bei nicht vorhandenem Liner ist in Fig.6B durch den unterbrochenen

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Λ.

Linienzug b dargestellt. In Fig.6A und 6B sind die Positionen der Meßelektroden 15a und 15b durch Qa und 9b gekennzeichnet. Die Positionen der Hilfselektroden 17a und 17b sind durch 9c und öd gekennzeichnet. Auf diese Weise kann bei bekannten Lösungen der Strömungsmesser ohne Liner die Strömungsrate des Fluids genau messen, indem der durch den ausgezogenen Linienzug a dargestellte wellenförmige Verlauf des Cosinuswertes der Spannung dem winkelgebundenen Spannungsverlauf gemäß dem unterbrochenen Linienzug b angenähert wird. In diesem Fall ist es wichtig, daß die Spannung in Bereichen der Rohrinnenseite nahe den Meßelektroden 15a und 15b gleich der Spannung in solchen Bereichen des Fluids ist, die nahe diesen Bereichen der Rohrinnenseite liegen. Mit anderen Worten muß in Fig.6B der Spannungsverlauf a mit dem Spannungsverlauf b übereinstimmen, wenn θ den Wert 0° und 180° hat.

Bei dem elektromagnetischen Strömungsmesser 10a wird der Ausgangsstrom J bei hohen Werten veranlaßt, durch die am Rohr 12 angeschweißten Hilfselektroden 17a und 17b zu fließen, so daß an den Schweißnähten ein Spannungsabfall erfolgt und so die Strömungsrate ungenau gemessen wird. Das wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig.7 beschrieben, in der V„ die Ausgangsspannung der Meßelektrode 15a, V_ die Ausgangsspannung des Verstärkers 18a, V₃ die an die Hilfselektrode gelegte Spannung und V. die Spannung am Rohrteil nahe der Meßelektrode 15a bedeuten. Da der Verstärker 18a eine Spannungs-

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Verstärkung von 1 hat, ergibt sich folgende Beziehung

^{= V}2 ^{= V}3

So ist die Ausgangsspannung V gleich der an die Hilfselektroden 17a gelegten Spannung V_. Unter dieser Bedingung fließt der Ausgangsstrom J des Verstärkers 18a durch die Hilfselektrode 17a in das Rohr 12, so daß sich ein Spannungsabfall an den Schweißbereichen zwischen der Hilfselektrode und dem Rohr 12 ausbildet. Als Ergebnis hiervon wird die Spannung V. kleiner als die Spannung V und zwar um einen Betrag, der dem Spannungsabfall entspricht. Es ergibt sich deshalb folgende Beziehung

^V4 < ^V3

Aus den obigen Formeln (4) und (5) ergibt sich folgende Beziehung

^V4< ^VM

Auf diese Weise wird die Spannung V am Rohr 12 kleiner als die Ausgangsspannung V der Meßelektrode 15a, was zu einen Fehler in der Messung der Strömungsrate führt.

Aus dem oben Ausgeführten ergibt sich, daß eine genaue Messung

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der Strömungsrate dann durchgeführt werden kann, wenn die Ausgangsspannung V der Meßelektrode 15a gleich der Spannung V des Rohres 12 ist.

Diese Situation ergibt sich auch auf der Seite der Meßelektrode 15b.

Als Schlußfolgerung ergibt sich, daß es bei dem elektromagnetischen Strömungsmesser 10a gemäß Fig.3 notwendig ist, die Ausgangsspannung V„ gleich der Spannung V. des Rohres zu machen, um eine genaue Messung der Strömungsrate zu haben. Wenn derzeit die Ausgangsspannung V„ der Spannung V_ entsprechend gemacht wird, liegt dem die Überlegung zugrunde, daß die Spannung V der Spannung V gleich ist. Wie oben erwähnt, stimmt der Spannungsverlauf a mit dem Spannungsverlauf b überein, wenn θ den Wert 0° oder 180° hat (Fig.6B). Dies kann jedoch nur dann erreicht werden, wenn der Spannungsabfall in den Schweißbereichen der Hilfselektroden 17a und 17b vernachlässigt werden kann. Mit den üblichen elektromagnetischen Strömungsmessern ist es unmöglich, daß der Spannungsverlauf a mit dem Spannungsverlauf b genau übereinstimmt.

In der US-PS 2 733 604 ist ein anderer elektromagnetischer Strömungsmesser beschrieben, der ein Paar Sonden aufweist, die auf einer fluidführenden Leitung ohne Liner montiert sind, wobei eine Sonde mit einem Verstärker verbunden ist

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in der Weise, daß sie als Pentode einen Kathodenverstärker bildet, während die andere Sonde geerdet ist. Die eine Sonde ermittelt eine Spannung des Fluids in der Leitung, um ein Aufnahmesignal zum Verstärker zu schicken, der seinerseits eine Ausgangsspannung durch einen Autotranformator, der die Ausgangsspannung korrigiert, zu plattenförmigen Hilfselektroden schickt, die auf der Innenseite der Leitung montiert sind. Bei dieser Lösung kann ein Verlauf der Fluidspannung nahe der Übereinstimmung mit einem Verlauf der Spannung der Hilfselektroden erreicht werden. Dieser Strömungsmesser hat jedoch den Nachteil, daß die Spannung der einen Sonde und die Spannung der Hilfselektroden nicht miteinander übereinstimmen, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern, weil keine Rückkoppelungsschleife installiert ist. Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß die Übereinstimmung der Sondenspannung durch einen Gleitwiderstand des Autotransformators erzielt werden muß, was arbeitsaufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen elektromagnetischen Strömungsmesser so auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln ein genaues Messen der Strömungsrate eines Fluids möglich ist.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe weist ein elektromagnetischer Strömungsmesser zunächst eine Fluidführung für eine Fluidströmung auf; es ist ein Mittel vorgesehen, um auf die Fluid-

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führung ein magnetisches Feld aufzubringen, um eine elektromotorische Kraft in das Fluid zu induzieren; ein Signalfühler ist vorgesehen zur Ermittlung der in das Fluid induzierten elektromotorischen Kraft und zur Erzeugung eines ersten Ermittlungssignales; in der Nähe des Signalfühlers ist ein Mittel angeordnet, um eine Spannung der Fluidführung zu ermitteln und um ein zweites Ermittlungssignal zu erzeugen; es ist weiter ein Mittel zur Aufbringung elektrischer Energie vorgesehen, das auf das erste und zweite Ermittlungssignal anspricht, um einen ausgewählten Spannungswert der Fluidführung zuzuführen, so daß die Spannung des ersten Ermittlungssignales und die ermittelte Spannung der Fluidführung einander gleich werden, wobei ein Verlauf (engl.:profil) der Spannung der Fluidführung im wesentlichen gleich ist dem Verlauf (engl.:profil) der elektromotorischen Kraft zumindest in einer Stellung des Signalermittlungsmittels.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert; in der Zeichnung zeigen

Fig.l als Querschnitt einen üblichen elektromagnetischen Strömungsmesser mit einem Liner;

Fig.2 ein Schaltungsdiagramm einer Schaltung des Strömungsmessers gemäß Fig.l;

Fig.3 einen anderen üblichen elektromagnetischen Strömungs-

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messer ohne Liner;

Fig.4 eine schematische Vorderansicht des Strömungsmessers der Fig.3;

Fig.5 ein Schaltbilddiagramm des Strömungsmessers der Fig.3;

Fig.6A in schematischer Darstellung die Beziehung zwischen einem Rohr und einem Ermittlungspunkt auf der Innenseite des Rohres;

Fig.6B in schematischer Darstellung die Beziehung zwischen dem Ermittlungspunkt und der Spannung am Ermittlungspunkt;

Fig.7 einen Ausschnitt des Strömungsmessers gemäß Fig.3;

Fig.8 als Querschnitt einen elektromagnetischen Strömungsmesser gemäß der Erfindung;

Fig.9 eine Vorderansicht des Strömungsmessers gemäß Fig.8;

Fig.10 eine Fig.6A entsprechende Darstellung für eine Lösung gemäß der Erfindung und

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Pig.11 Darstellungen verschiedener elektromagnetischer bis 18

Strömungsmesser.

Ein elektromagnetischer Strömungsmesser 10b gemäß der Erfindung ist in Fig.8 dargestellt. Er weist eine fluidführende Führung 11 auf, die als leitendes Rohr ausgebildet ist, sowie ein Paar diametral einander gegenüberliegender Meßelektroden 15a und 15b, die mittels Isolierstücken 16a,16b in der Führung 11 gehalten sind. Die Elektroden eines Elektrodenpaares 20a und 20b sind in ümfangsrichtung nahe den Meßelektroden 15a,15b auf der Führung 11 montiert, haben von den Meßelektroden jedoch in Längsrichtung der Fluidführung 11 einen vorgegebenen Abstand. Die Ermittlungselektroden 20a,20b dienen der Ermittlung der Spannung in den Bereichen der Fluidführung in denen sie angeordnet sind, d.h. die Spannung V_ in den Bereichen der Führung 11 nahe den Meßelektroden 15a und 15b. Ein Paar gerader Hilfselektroden 17a,17a ist auf der Fluidführung 11 montiert, wobei sich die Hilfselektroden in Längsrichtung der Führung 11 erstrecken und in Umfangsrichtung mit gleichen Abständen von den Meßelektroden 15a angeordnet sind. Ein weiteres Paar gerader Hilfselektroden 17b, 17b ist auf der Fluidführung montiert und erstreckt sich in axialer Richtung auf der Führung, wobei die Elektroden 17b in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen von der Meßelektrode 15b angeordnet sind. Die Meßelektroden 15a,15b

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sind mit der einen Eingangsklemme von Verstärkern 18a,18b verbunden und die Ermittlungselektroden 20a,20b sind mit der anderen Eingangsklemme der Verstärker 18a,18b verbunden. Die Ausgangsklemme der Verstärker 18a,18b ist mit den Hilfselektroden verbunden. Mit dieser Anordnung ergeben die Verstärker 18a,18b eine Ausgangsspannung V an die Hilfselektroden 17a,17b, so daß die Spannung V₅ der Spannung V gleich ist. Die Hilfselektroden 17a,17b und die Verstärker 18a,18b bilden elektrische Energiezuführungsmittel. Ein Paar nicht dargestellter, diametral einander gegenüberliegender Erdungselektroden ist der Führung 11 zugeordnet und in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zu der Ebene liegt, in der die Meßelektroden 15a und 15b liegen. Die Erdungselektroden sind jeweils zwischen einer der Elektroden 15a und einer der Elektroden 15b sowie zwischen der anderen der Elektroden 15a und der anderen der Elektroden 15b angeordnet.

Bei dieser Lösung fließt kein Strom durch die Meßelektroden 15a, 15b und die Ermittlungselektroden 20a,20b für die Ermittlung der Fluidführungsspannung, so daß sie keinem Spannungsgefälle unterliegen. Deshalb wird, obwohl Strom durch die Hilfselektroden 17a,17b fließt und diese einem Spannungsgefälle unterliegen, die Spannung V an jeder der Meßelektroden 15a und 15b genau mit der Spannung V jeder der Ermittlungselektroden 20a und 20b übereinstimmen. Mit anderen Worten wird die Spannung V der Ermittlungselektroden 20a,20b genau die Spannung an dem

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Teil der Fluidführung 11 nahe den Meßelektroden 15a,15b wiedergeben, und die Spannung in diesem Abschnitt der Führung ist der Spannung V der Meßelektroden 15a,15b gleich. Die Forderung nach Gleichheit zwischen der Spannung V„ und der Spannung in dem Teil der Fluidführung 11 nahe den Meßelektroden 15a,15b ist wesentlich für den elektromagnetischen Strömungsmesser, um ohne Liner eine genaue Messung der Strömungsrate des Fluids 14 durch die Führung 11 durchführen zu können.

Unter diesem Gesichtspunkt kann der elektromagnetische Strömungsmesser 10b gemäß Fig.8 und 9 eine genaue Messung der Strömungsrate ermöglichen.

Vorzugsweise sind die Punkte A und B der Hilfselektroden 17a, denen die Verstärkerspannung V_ vom Verstärker 18a zugeführt wird, in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zur Längsachse der Führung 11 liegt und in der die Meßelektrode 15a liegt. Gemäß Fig.9 liegen der Punkt A, die Meßelektrode 15a und der Punkt B gleichachsig zueinander. Ebenfalls sind die Punkte der Hilfselektroden 17b, denen die Verstärkerspannung vom Verstärker 18b zugeführt wird, in der gleichen Weise angeordnet, wie sie für die Punkte A und B beschrieben worden ist. Auf diese Weise wird ein Fuhrungsspannungsverlauf symmetrisch bezüglich der Ebene erzeugt, in der die Meßelektroden 15a,15b liegen. Der Spannungsverlauf des elektromagnetischen Strömungsmessers 10b ist schematisch im Diagramm der Fig.10 dargestellt,

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wobei die unterbrochene Linie c den Verlauf der in der Führung erzeugten Spannung darstellt. Die ausgezogene Linie stellt den Verlauf der Spannung dar, die bei dem elektromagnetischen Strömungsmesser 10 mit Linie 13 gemäß Fig.l in das Fluid nahe der Innenfläche des Rohres 12 induziert wird. Gemäß Fig.10 entsprechen der Spannungsverlauf c und der Spannungsverlauf a. einander genau, wenn θ den Wert 0° und 180 hat.

Die die Führungsspannung ermittelnde Elektrode 20a kann an jeder Stelle zwischen den Hilfselektroden 17a und 17a angeordnet sein und entsprechend kann die andere Ermittlungselektrode 20b an jeder Stelle zwischen den Hilfselektroden 17b und 17b angeordnet sein.

In Fig.11 ist eine abgewandelte Ausführungsform eines elektromagnetischen Strömungsmessers 10c dargestellt. Der Unterschied zu dem elektromagnetischen Strömungsmesser 10b besteht vor allem darin, daß jede der die Führungsspannung ermittelnden Elektroden 20a und 20b durch ein Paar mit Abstand in Längsrichtung voneinander angeordnete Elektroden 20c,20c ersetzt wird und zwischen diesen Elektroden die Meßelektrode 15a bzw. 15b angeordnet wird, wobei die im Abstand voneinander angeordneten Elektroden mittels eines elektrischen Leiters miteinander verbunden sind.

Bei der weiter abgewandelten Lösung gemäß Fig.12 mit dem

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Strömungsmesser 1Od besteht der Unterschied zum Strömungsmesser 10b gemäß Fig.8 darin, daß eine Fluidführung 11 in diametral einander gegenüberliegenden Bereichen beschnitten ist, so daß die Führungswand in diesen Bereichen eine geringere Dicke hat. Bei dieser Lösung ändert sich deshalb die Konduktivität über den Umfang der Führung. Demzufolge ähneln sich bei der Lösung der Spannungsverlauf der Führung 11 und der Spannungsverlauf des Fluids 14 sowohl in der Nähe der Meßelektroden 15a und 15b als auch in Bereichen, die von den Elektroden 15a und 15b entfernt sind. Mit anderen Worten nähert sich bei dieser Lösung der Spannungsverlauf c dem Spannungsverlauf a selbst dann, wenn θ nicht den Wert 0 oder 180 hat. Selbstverständlich entsprechen beide Spannungsverläufe a und c einander auch dann, wenn θ den Wert 0° oder 180 hat. Mit dieser Lösung ist demzufolge eine entsprechend genaue Messung der Strömungsrate möglich.

Bei der weiter abgewandelten Lösung gemäß Fig.13 mit dem elektromagnetischen Strömungsmesser 1Oe, wird der gleiche Effekt erzielt, wie er bei der Lösung gemäß Fig.12 mit dem Strömungsmesser 1Od erzielt wird. Bei dieser Lösung hat jedes Paar der Hilfselektroden 17a und 17b Sichelform bzw. die Form eines Halbmondes, so daß sich die Dicke der Hilfselektroden über den Umfang der Führung 11 entsprechend ändert und die Konduktivität der Führung 11 entsprechend verändert ist.

Bei der abgewandelten Lösung gemäß Fig.14 unterscheidet H 98 P 100

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^Λ· ^. ^^Γ/ ο ο

sich der elektromagnetische Strömungsmesser 1Of von dem elektromagnetischen Strömungsmesser 10b der Fig.8 in der Weise, daß ein Paar zusätzlicher Verstärker 25a und 25b und zwei Paare zusätzlicher Hilfselektroden 26a und 26b vorgesehen sind. Eine Ausgangsspannung des Verstärkers 25a wird den Elektroden 26a und 26a zugeführt, so daß die Spannung des Fühlers 11 und die Spannungen des Fluids 14 an den Hilfselektroden 26a und 26a untereinander gleich sind. Desweiteren wird eine Ausgangsspannung des Verstärkers 25b aus dem gleichen Grund den Elektroden 26b und 26b zugeführt. Der Spannungsverlauf der Führung 11 entspricht deshalb dem Spannungsverlauf des Fluids 14 selbst an den Stellen, die einen Abstand von den Meßelektroden 15a und 15b haben, so daß die Strömungsrate sehr genau gemessen werden kann.

Bei der abgewandelten Lösung nach Fig.15 mit dem elektromagnetischen Strömungsmesser 10g an der Stelle des Strömungsmessers 10b von Fig.8 ist auf der Innenseite der Führung ein Liner 13 angeordnet. In entsprechender Weise können auch die bisher beschriebenen erfindungsgemäßen Lösungen eine Führung 12 mit einem Liner auf ihrer Innenseite verwenden. Solche elektromagnetische Strömungsmesser mit einer Führung mit innerem Liner können selbst dann Strömungsraten eines Fluids sehr genau messen, wenn der Liner zerstört worden sein sollte.

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Bei der abgewandelten Lösung gemäß Fig.16 und 17 unterscheidet sich der Strömungsmesser 10h vom elektromagnetischen Strömungsmesser 10b gemäß Fig.8 dadurch, daß ein Paar im wesentlichen rechteckiger Meßelektroden 15c und 15d in einem Liner 13 montiert sind und gegenüber der Führung 12 isoliert sind, wobei ein Paar Überwachungselektroden 28a und 28b im Liner montiert sind und die jeweilige Meßelektrode umgeben. Die Überwachungselektroden 28a,28a sind mit den Ermittlungselektroden 20a und 20b zum Ermitteln der Führungsspannung verbunden. Auf diese Weise sind bei dieser Lösung die Meßelektroden 15c und 15d nicht in Kontakt mit dem Fluid 14 in der Führung 12 und sind kapazitiv mit dem Fluid gekoppelt, um dessen Strömungsrate zu ermitteln.

Wie oben beschrieben, wird erfindungsgemäß ein ausgewählter Spannungswert der Führung zugeführt, so daß die von den Meßelektroden ermittelte Spannung und die von den Ermittlungselektroden zum Ermitteln der Führungsspannung ermittelte Spannung einander gleich werden. Daher entspricht der Verlauf der Führungsspannung dem Verlauf der Fluidspannung in der Nähe der Meßelektroden. Deshalb kann die Strömungsrate des Fluids sehr genau gemessen werden.

Die Erläuterung der Erfindung anhand mehrerer Ausführungsbeispiele soll diese nicht beschränken. Die Meßelektroden 15a und 15b können beispielsweise gemäß Fig.18 in einem Ausschnitt der Führung angeordnet sein, ohne daß damit die Erfindung verlassen würde.

Leerseite

Claims

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Anmelders HOKUSHIN ELECTRIC WORKS, LTD.

No,, 30-1, Shimomaruko 3-chome, Ota-ku, Tokyo, Japan

Bezeichnung der

Erfindung? Elektromagnetische Vorrichtung zum Messen

der Strömung eines Fluids

Patentansprüche ι

1„ Elektromagnetische Vorrichtung zum Ermitteln der Strömungsrate eines strömenden Fluids, gekennzeichnet durch eine elektrisch leitende Fluidführung, durch die das Fluid geführt wird,

ein Mittel zur Zuordnung eines magnetischen Feldes zu der Fluidführung zur Erzeugung einer elektromotorischen Kraft in dem Fluid,

ein Signalermittlungsmittel zur Ermittlung der in das Fluid induzierten elektromotorischen Kraft und zur Erzeugung eines ersten Ermittlungssignales,

I,4 ein in der Nähe des Signalermittlungsmittels angeordnetes Mittel zur Ermittlung der Spannung der Fluid- ■ führung und zur Erzeugung eines zv?eiten Ermittlungssignales„

ein Energiezuführungsmittel, das auf das erste und zweite Ermittlungssignal anspricht, um eine ausgewählte Spannung bestimmter Höhe der Fluiäführunq

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zuzuführen, und so die Spannung des ersten Ermittlungssignales und die ermittelte Spannung der Führung einander gleich werden zu lassen, wobei ein Verlauf der Spannung der Führung im wesentlichen gleich ist einem Verlauf der elektromotorischen Kraft zumindest im Bereich der Signalermittlungsmittel.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Fluidführung einen Liner aus elektrisch isolierendem Material aufweist, der auf der Innenseite der Führung angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheinkonduktivität der Fluidführung über deren Umfang unterschiedlich ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Signalermittlungsmittel ein Paar diametral einander gegenüberliegender Elektroden aufweist, die mittels elektrisch isolierender Mittel auf der Führung befestigt sind und mit dem Fluid Kontakt haben.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Signalermittlungsmittel ein Paar diametral einander gegenüberliegender Elektroden aufweist, die innerhalb des Liners in kapazitivem Kontakt mit dem Fluid angeordnet sind.

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Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Energiezuführungsmittel ein Paar längsliegender Hilfselektroden aufweist, die auf der Fluidführung angeordnet sind und mit dieser in elektrischem Kontakt stehen und parallel zur Längsachse der Führung liegen^ wobei ein Verstärker mit den Hilfselektroden verbunden ist, um diesen seine Ausgangsspannung zuzuführen und wobei das Signalermittlungsmittel und das Mittel zum Ermitteln der Fluidführungsspannung zwischen den Elektroden des Hilfselektrodenpaares liegen.

7ο Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden in der Form mehrerer Hilfselektrodenpaare vorliegen.

Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Punkte der Hilfselektroden, denen die Ausgangsspannung des Verstärkers zugeführt wird, in einer Ebene angeordnet sind, die senkrecht zu der Längsachse der Führung steht und in der die Signalermittlungsmittel angeordnet sind.

9ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ermittlungsmittel für die Ermittlung der Fluidführungsspannung auf der Fluidführung angeordnet ist, um damit elektrisch verbunden zu sein und parallel zur Längsachse der Führung zu liegen.

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