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WO2013041694A1 - Method and device for the contactless measurement of a mass flow or volumetric flow of an electrically conductive fluid - Google Patents

Method and device for the contactless measurement of a mass flow or volumetric flow of an electrically conductive fluid Download PDF

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Publication number
WO2013041694A1
WO2013041694A1 PCT/EP2012/068685 EP2012068685W WO2013041694A1 WO 2013041694 A1 WO2013041694 A1 WO 2013041694A1 EP 2012068685 W EP2012068685 W EP 2012068685W WO 2013041694 A1 WO2013041694 A1 WO 2013041694A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow
electrically conductive
lorentz force
fluid
magnetic field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2012/068685
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Fröhlich
André THESS
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Ilmenau
Original Assignee
Technische Universitaet Ilmenau
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Ilmenau filed Critical Technische Universitaet Ilmenau
Priority to DE112012003952.1T priority Critical patent/DE112012003952B4/en
Priority to JP2014531250A priority patent/JP6117213B2/en
Publication of WO2013041694A1 publication Critical patent/WO2013041694A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for non-contact measurement of a mass or volume flow of an electrically conductive fluid by means of Lorentz force compensation.
  • a non-contact electromagnetic measurement method called Lorentz force anemometry is described in DE 102005046910B4.
  • the method is used for non-contact inspection of moving in pipes or gutters electrically conductive substances. It is based on the generation of a magnetic field at the location of the flow through a magnet system and on the measurement of the Lorentz force acting on the magnet system by the flow.
  • a magnet system which can be used flexibly, a primary magnetic field is coupled into the substance to be inspected, and with a suitable measuring system, the force and moment components arising from the relative movement between the primary magnetic field and the substance to be inspected and acting on the magnet system are detected.
  • a disadvantage of this method is that the measurement signal of the resulting Lorentz force in the form of the measured force and moment components depends not only on the speed but also on the magnetic field strength. If the magnetic field strength changes due to temperature variations or aging of the magnetic material, measurement errors will occur.
  • the object of the invention is to provide a method and a device with which the abovementioned measurement errors are avoided.
  • the object is achieved with a method having the features specified in claim 1 and with a device having the features specified in claim 9 or 12, solved.
  • the unknown flow (mass flow or volume flow) vi in the magnetic field to be measured is superposed with a second known flow V2 of an easily handled electrically conductive fluid or a moving electrically conductive solid of known speed.
  • the resulting Lorentz force is a superposition of the Lorentz force generated by the unknown flow and the force due to the second known flow or the known velocity of the solid.
  • the resulting Lorentz force can be adjusted by a control to a specific, constant value or a time course can be specifically excited.
  • An advantageous embodiment provides that the known flow is used to compensate for the Lorentz force that this disappears. For this, the flow must be regulated so that the measurement signal of the Lorentz force measurement becomes zero.
  • An advantageous form of movement is the rotational movement, because it runs endlessly.
  • the direction of movement of the solid is opposite to the direction of movement of the fluid; the amount depends on the design and the conductivities.
  • the flow measurement of the potentially aggressive medium is thus attributed to the measurement of a velocity or an angular velocity outside the fluid.
  • the known flow or the known movement can also be used to determine the characteristic curve of the Lorentz force anemometer by determining the size of the output signal of the Lorentz force measurement when the input signal is known. This can be done at any number of points on the characteristic curve. For a linear characteristic at least two points are necessary.
  • FIG. 2 shows an arrangement with two additional fluids
  • FIG. 3 shows an arrangement with a rotating disk
  • Figure 4 shows an arrangement with two rotating discs
  • Figure 5 shows an arrangement with a rotating hollow cylinder.
  • FIG. 1 shows an arrangement in which the fluid to be examined flows in a tubular or channel-shaped channel 1 with the velocity vi to be determined.
  • a further tubular or channel-shaped channel 2 is arranged, which flows through a further fluid whose flow velocity v 2 is.
  • Both channels are penetrated by the magnetic field of a magnet 3.
  • the unknown flow velocity vi to be determined is superimposed with a second flow velocity v 2 of an easily handled electrically conductive fluid.
  • the person skilled in easily manageable electrically conductive fluids, such as electrolytes or low-melting metals and alloys are known. From the known or much easier to be measured flow velocity v 2 and the measured Lorentz force the sought flow velocity vi can be calculated very easily. This purpose is served by an evaluation unit, not shown here, with which the resulting magnetic flux or a Lorentz force caused thereby is determined, which represents a measure of the flow velocity vi to be determined.
  • channel 1 and the additional channel 2 may be the same or different.
  • the spatial arrangement can be carried out equally horizontally or vertically.
  • Figure 2 shows an embodiment in which two further tubular or channel-shaped channels 2.1 and 2.2 are mounted.
  • This embodiment is advantageously used for the investigation of arrangements with non-linear field properties.
  • FIG. 4 An embodiment in which a moving electrically conductive component in the form of a disk 4 is used instead of a reference flow, is shown in FIG.
  • the disk 4 rotates on a rotational axis arranged at right angles to the flow direction of the fluid.
  • Figure 4 shows an embodiment in which a rotating disc (4.1) and an additional rotating disc (4.2) are arranged on a common axis.
  • a hollow cylinder 5 rotates about a rotational axis arranged at right angles to the flow axis, so that the lateral surface of the hollow cylinder 5 is detected by the magnetic field of the magnet 3.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and to a device for the contactless measurement of a mass flow or volumetric flow of an electrically conductive fluid by means of Lorentz force compensation. The aim is achieved according to the invention by means of a method for the contactless measurement of the mass flow or volumetric flow (v1) of an electrically conductive fluid, wherein a magnetic field is generated at the location of the flow and a Lorentz force arising due to the relative motion between the magnetic field and the mass flow or volumetric flow (v1) is detected, wherein a second known flow rate of an additional electrically conductive fluid (v2) or of a moving electrically conductive solid (4, 5) of known velocity is superposed on the mass flow or volumetric flow (v1) in the magnetic field and the flow rate of the fluid to be measured is determined from the thus known velocity and the measured Lorentz force, and by means of a device for the contactless velocity measurement of the mass flow or volumetric flow (v1) of an electrically conductive fluid flowing in a channel (1), wherein a magnetic field is generated at the location of the flow and a force component or torque component arising due to the relative motion between the magnetic field and the mass flow or volumetric flow (v1) is detected, wherein an additional tubular or trough-shaped channel (2), in which an additional fluid flows, is arranged parallel to the tubular or trough-shaped channel (1) in such a way that the field lines of a magnet (3) pass through both channels (1, 2) and an evaluating unit is present for processing the measured resulting Lorentz force.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Messung eines Massen- oder Volumenstromes eines elektrisch leitfähigen Fluids  Method and device for non-contact measurement of a mass or volume flow of an electrically conductive fluid

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur berührungslosen Messung eines Massen- oder Volumenstromes eines elektrisch leitfähigen Fluids mittels Lorentzkraftkompensation. The invention relates to a method and a device for non-contact measurement of a mass or volume flow of an electrically conductive fluid by means of Lorentz force compensation.

Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit durch herkömmliche Messverfahren wie Flügelräder, Pitotrohre und dergleichen, ist in Metall-, Halbleiter- und Glasschmelzen nicht möglich, weil Erosion zur Zerstörung der Messsensoren führt. Aus DE102009006733, DE00001961281, US000006630285 und DE 102010003642 sind spezielle Formen magnetisch induktiver Durchflussmesser bekannt, bei denen ein elektrisch leitfähiges Fluid in mehreren Kanälen strömt. Eine gezielte Beeinflussung der Teildurchfiüsse zum Zwecke der Kompensation des Messsignals erfolgt jedoch nicht. In DE 102009006733 wird beschrieben, wie der Durchfluss situationsabhängig in zwei Teildurchflüsse gleicher Richtung aber unterschiedlicher Stärke geteilt und von zwei unterschiedlichen Messsystemen erfasst wird, um die Messdynamik zu erhöhen. In DE00001961281 wird das Problem der Elektrodenpolarisierung durch mechanisch bewegte Magnete gelöst und mehrere benachbarte Teildurchfiusspassagen, die in gleicher Richtung durchströmt sind, durch Elektroden verbunden, die in serienartiger Anordnung verschaltet sind, um die elektrische Signalausbeute zu erhöhen. Auch in US000006630285 werden hydrodynamisch aufgeteilte Teildurchfiüsse jeweils mit Elektroden kontaktiert, um die Teilsignale zu summieren oder unabhängig weiterzuverarbeiten. DE 102010003642 beschreibt eine Vorrichtung zur Bestimmung der Ultrafiltrationsrate als Differenz eines nahezu gleich großen Zu- und Rückflusses. Beide Durchflüsse werden jeweils mit einem magnetisch induktiven Durchfiussmesser bestimmt, befinden sich jedoch in entgegengesetzter Richtung fliesend im gleichen Magnetfeld. Dadurch kann die Differenzspannung der Elektroden direkt abgegriffen und verarbeitet werden. Die Differenzspannung ist ein Maß für die zu messende kleine Durchfiussdifferenz. The measurement of the flow velocity by conventional measuring methods such as impellers, pitot tubes and the like, is not possible in metal, semiconductor and glass melts, because erosion leads to the destruction of the measuring sensors. From DE102009006733, DE00001961281, US000006630285 and DE 102010003642 special forms of magneto-inductive flow meters are known, in which an electrically conductive fluid flows in several channels. However, targeted influencing of the partial passages for the purpose of compensating the measuring signal does not take place. In DE 102009006733 it is described how the flow is divided depending on the situation into two partial flows of the same direction but of different strength and detected by two different measuring systems in order to increase the measuring dynamics. In DE00001961281 the problem of the electrode polarization is solved by mechanically moving magnets and a plurality of adjacent Teilildfiusspassagen, which are flowed through in the same direction, connected by electrodes, which are connected in series arrangement, in order to increase the electrical signal efficiency. Also in US000006630285 hydrodynamically divided Teildurchfiüsse are each contacted with electrodes to sum the sub-signals or independently process further. DE 102010003642 describes a device for determining the ultrafiltration rate as the difference between an almost equal inflow and return flow. Both flows are each determined with a magnetic inductive flowmeter, but are in the opposite direction torrent in the same magnetic field. As a result, the differential voltage of the electrodes can be tapped and processed directly. The differential voltage is a measure of the small difference in flow to be measured.

Auch diese magnetisch induktiven Durchfiussmesser zur Messung elektrisch leitfähiger Fluide benötigen immer Elektroden, die in Kontakt zum Medium stehen. Die Elektroden werden durch aggressive Medien unerwünscht beeinflusst. Deshalb werden für Hochtemperaturschmelzen berührungslose elektromagnetische Strömungsmessverfahren verwendet. DE 102009057861 beschreibt, wie durch die Durchflussmessung in zwei Überströmrohren die Regeldynamik der Füllhöhenregelung und der Gießgeschwindigkeit für flüssige Metallschmelzen beim Überströmen von einem in ein weiteres Gefäß und aus diesem in die Kokille verbessert werden kann. Die Funktionsweise der zwei getrennt und unabhängig ausgeführten Durchflussmessgeräte wird offengehalten, jedoch auch auf die Möglichkeit der Messung mittels Lorentzkraftanemometern nach WO2007/033982 hingewiesen. Also, these magnetic inductive flowmeter for measuring electrically conductive fluids always require electrodes that are in contact with the medium. The electrodes are undesirably affected by aggressive media. Therefore, non-contact electromagnetic flow measuring methods are used for high-temperature melting. DE 102009057861 describes how the control dynamics of the filling level control and the casting speed for molten metal melts can be improved by the flow measurement in two overflow pipes when flowing from one into another vessel and from there into the mold. The operation of the two separate and independently running flowmeters is kept open, but also pointed to the possibility of measurement by means of Lorentz force anemometers according to WO2007 / 033982.

Ein berührungsloses elektromagnetisches Messverfahren namens Lorentzkraft-Anemometrie wird in DE 102005046910B4 beschrieben. Das Verfahren dient der berührungslosen Inspektion von in Rohren oder Rinnen bewegten elektrisch leitfähigen Substanzen. Es beruht auf der Erzeugung eines Magnetfeldes am Ort der Strömung durch ein Magnetsystem und auf der Messung der durch die Strömung auf das Magnetsystem einwirkenden Lorentzkraft. Mit Hilfe eines flexibel einsetzbaren Magnetsystems wird in die zu inspizierende Substanz ein magnetisches Primärfeld eingekoppelt und mit einem geeigneten Messsystem die aufgrund der Relativbewegung zwischen dem magnetischen Primärfeld und der zu inspizierenden Substanz entstehenden und auf das Magnetsystem wirkenden Kraft- und Momentkomponenten erfasst. A non-contact electromagnetic measurement method called Lorentz force anemometry is described in DE 102005046910B4. The method is used for non-contact inspection of moving in pipes or gutters electrically conductive substances. It is based on the generation of a magnetic field at the location of the flow through a magnet system and on the measurement of the Lorentz force acting on the magnet system by the flow. With the aid of a magnet system which can be used flexibly, a primary magnetic field is coupled into the substance to be inspected, and with a suitable measuring system, the force and moment components arising from the relative movement between the primary magnetic field and the substance to be inspected and acting on the magnet system are detected.

Analoge Verfahren sind in JP 57199917 A, WO 00/58695 AI und DE 102007046881 angegeben. Analogous methods are given in JP 57199917 A, WO 00/58695 Al and DE 102007046881.

Nachteilig bei diesen Verfahren ist, dass das Messsignal der resultierenden Lorentzkraft in Form der gemessenen Kraft- und Momentkomponenten nicht nur von der Geschwindigkeit, sondern auch von der Magnetfeldstärke abhängt. Wenn sich die Magnetfeldstärke auf Grund von Temperaturvariationen oder Alterungserscheinungen des Magnetmaterials ändert, entstehen Messfehler. Weiterhin muss die Strömungsmessung häufig in Anwesenheit bereits vorhandener äußerer Magnetfelder „Störfelder" erfolgen. Dies ist beispielsweise bei der Strömungsmessung in flüssigem Aluminium in einer Aluminiumreduktionszelle der Fall. Die Messung mittels Lorentzkraft-Anemometrie wird dadurch erschwert, dass in der Aluminiumreduktionszelle ein magnetisches Gleichfeld von der Größenordnung 0,1 Tesla herrscht, welches eine starke geschwindigkeitsunabhängige Anziehungskraft auf das Magnetsystem eines Lorentzkraft-Anemometers ausüben und eine Messung verfälschen würde. In DE 102007046881 wird zur Beseitigung der störenden Fremdmagnetfelder ein zusätzlich angebrachtes Helmholtz-Spulenpaar vorgeschlagen. Im Inneren des Spulenpaares können Fremdmagnetfelder kompensiert werden. A disadvantage of this method is that the measurement signal of the resulting Lorentz force in the form of the measured force and moment components depends not only on the speed but also on the magnetic field strength. If the magnetic field strength changes due to temperature variations or aging of the magnetic material, measurement errors will occur. Furthermore, the flow measurement often takes place in the presence of already existing external magnetic fields "interference fields." This is the case, for example, in the flow measurement in liquid aluminum in an aluminum reduction cell.The measurement by means of Lorentz force anemometry is hampered by the fact that in the aluminum reduction cell a DC magnetic field of the In the order of magnitude of 0.1 Tesla, which would exert a strong non-independent attraction on the magnet system of a Lorentz force anemometer and would falsify a measurement, DE 102007046881 is used to eliminate interfering external magnetic fields additionally attached Helmholtz coil pair proposed. Inside the coil pair external magnetic fields can be compensated.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit welchen die oben genannten Messfehler vermieden werden. The object of the invention is to provide a method and a device with which the abovementioned measurement errors are avoided.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren, welches die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist und mit einer Vorrichtung, welche die in Anspruch 9 oder 12 angegebenen Merkmale aufweist, gelöst. The object is achieved with a method having the features specified in claim 1 and with a device having the features specified in claim 9 or 12, solved.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter anspräche. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Der zu messende unbekannte Durchfluss (Massenstrom oder Volumenstrom) vi im Magnetfeld wird mit einem zweiten bekannten Durchfluss V2 eines einfach handhabbaren elektrisch leitfähigen Fluides oder eines bewegten elektrisch leitfähigen Festkörpers bekannter Geschwindigkeit überlagert. Durch diese Überlagerung ist die resultierende Lorentzkraft eine Überlagerung der durch den unbekannten Durchfluss erzeugten Lorentzkraft und der Kraft durch den zweiten, bekannten Durchfluss oder die bekannte Geschwindigkeit des Festkörpers. Die resultierende Lorentzkraft kann durch eine Regelung auf einen bestimmten, konstanten Wert eingestellt werden oder ein zeitlicher Verlauf gezielt erregt werden. The unknown flow (mass flow or volume flow) vi in the magnetic field to be measured is superposed with a second known flow V2 of an easily handled electrically conductive fluid or a moving electrically conductive solid of known speed. As a result of this superimposition, the resulting Lorentz force is a superposition of the Lorentz force generated by the unknown flow and the force due to the second known flow or the known velocity of the solid. The resulting Lorentz force can be adjusted by a control to a specific, constant value or a time course can be specifically excited.

Aus dem dann bekannten oder deutlich einfacher zu messenden Durchfluss V2 kann der gesuchte Durchfluss vi sehr einfach berechnet werden. From the then known or much easier to measure flow V2 of the sought flow vi can be calculated very easily.

Eine vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass der bekannte Durchfluss derart zur Kompensation der Lorentzkraft benutzt wird, dass diese verschwindet. Dafür muss der Durchfluss so geregelt werden, dass das Messsignal der Lorentzkraftmessung Null wird. An advantageous embodiment provides that the known flow is used to compensate for the Lorentz force that this disappears. For this, the flow must be regulated so that the measurement signal of the Lorentz force measurement becomes zero.

Ferner ist es möglich, die bekannte Bewegung eines elektrisch leitfähigen Festkörpers derart zur Kompensation der Lorentzkraft zu benutzen, dass diese verschwindet. Dabei wird die Bewegung so geregelt, dass das Messsignal der Lorentzkraftmessung Null wird. Furthermore, it is possible to use the known movement of an electrically conductive solid in such a way to compensate for the Lorentz force that it disappears. The movement is regulated so that the measurement signal of the Lorentz force measurement becomes zero.

Dem Fachmann sind geeignete Ausführungsformen einer solchen Regelung geläufig. Eine vorteilhafte Form der Bewegung ist die Drehbewegung, weil diese endlos läuft. Die Richtung der Bewegung des Festkörpers ist entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Fluids; der Betrag hängt von der konstruktiven Ausführung und den Leitfähigkeiten ab. The person skilled in suitable embodiments of such a scheme are familiar. An advantageous form of movement is the rotational movement, because it runs endlessly. The direction of movement of the solid is opposite to the direction of movement of the fluid; the amount depends on the design and the conductivities.

Die Durchflussmessung des möglicherweise aggressiven Mediums wird somit auf die Messung einer Geschwindigkeit bzw. einer Winkelgeschwindigkeit außerhalb des Fluids zurückgeführt. The flow measurement of the potentially aggressive medium is thus attributed to the measurement of a velocity or an angular velocity outside the fluid.

Aus der dann bekannten oder deutlich einfacher zu messenden Geschwindigkeit und der gemessenen Lorentzkraft kann der gesuchte Durchfluss mittels einer Berechnung in einer hierfür vorgesehenen Auswerteeinheit bestimmt werden. From the then known or much easier to be measured speed and the measured Lorentz force of the desired flow can be determined by means of a calculation in an evaluation unit provided for this purpose.

Der bekannte Durchfluss bzw. die bekannte Bewegung kann auch zur Ermittlung der Kennlinie des Lorentzkraft-Anemometers verwendet werden, indem bei bekanntem Eingangssignal die Größe des Ausgangssignals der Lorentzkraftmessung bestimmt wird. Das kann an beliebig vielen Punkten auf der Kennlinie erfolgen. Für eine lineare Kennlinie sind mindestens zwei Punkte nötig. The known flow or the known movement can also be used to determine the characteristic curve of the Lorentz force anemometer by determining the size of the output signal of the Lorentz force measurement when the input signal is known. This can be done at any number of points on the characteristic curve. For a linear characteristic at least two points are necessary.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to a drawing.

Darin zeigen: Show:

Figur 1 eine Anordnung mit einem zusätzlichen Fluid, 1 shows an arrangement with an additional fluid,

Figur 2 eine Anordnung mit zwei zusätzlichen Fluiden, FIG. 2 shows an arrangement with two additional fluids,

Figur 3 eine Anordnung mit einer rotierenden Scheibe, FIG. 3 shows an arrangement with a rotating disk,

Figur 4 eine Anordnung mit zwei rotierenden Scheiben und Figure 4 shows an arrangement with two rotating discs and

Figur 5 eine Anordnung mit einem rotierenden Hohlzylinder. Figure 5 shows an arrangement with a rotating hollow cylinder.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Figur 1 ist eine Anordnung dargestellt, bei der das zu untersuchende Fluid in einem rohrförmigen oder rinnenförmigen Kanal 1 mit der zu bestimmenden Geschwindigkeit vi strömt. Parallel zum Kanal 1 ist ein weiterer rohrförmiger oder rinnenförmiger Kanal 2 angeordnet, welcher von einem weiteren Fluid, dessen Strömungsgeschwindigkeit v2 beträgt, durchströmt wird. Beide Kanäle werden vom Magnetfeld eines Magneten 3 durchdrungen. Die zu ermittelnde unbekannte Strömungsgeschwindigkeit vi wird mit einer zweiten Strömungsgeschwindigkeit v2 eines einfach handhabbaren elektrisch leitfähigen Fluids überlagert. Dem Fachmann sind einfach handhabbare elektrisch leitfähige Fluide, beispielweise Elektrolyte oder niedrig schmelzende Metalle und Legierungen, bekannt. Aus der bekannten oder deutlich einfacher zu messenden Strömungsgeschwindigkeit v2 und der gemessenen Lorentzkraft kann die gesuchte Strömungsgeschwindigkeit vi sehr einfach berechnet werden. Hierzu dient eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit, mit der der resultierende magnetische Fluss oder eine dadurch verursachte Lorentzkraft bestimmt wird, welche ein Maß für die zu bestimmende Strömungsgeschwindigkeit vi darstellt. Corresponding parts are provided in all figures with the same reference numerals. 1 shows an arrangement in which the fluid to be examined flows in a tubular or channel-shaped channel 1 with the velocity vi to be determined. Parallel to the channel 1, a further tubular or channel-shaped channel 2 is arranged, which flows through a further fluid whose flow velocity v 2 is. Both channels are penetrated by the magnetic field of a magnet 3. The unknown flow velocity vi to be determined is superimposed with a second flow velocity v 2 of an easily handled electrically conductive fluid. The person skilled in easily manageable electrically conductive fluids, such as electrolytes or low-melting metals and alloys are known. From the known or much easier to be measured flow velocity v 2 and the measured Lorentz force the sought flow velocity vi can be calculated very easily. This purpose is served by an evaluation unit, not shown here, with which the resulting magnetic flux or a Lorentz force caused thereby is determined, which represents a measure of the flow velocity vi to be determined.

Die Querschnitte von Kanal 1 und dem zusätzlichen Kanal 2 können gleich oder auch unterschiedlich ausgeführt sein. Die räumliche Anordnung kann gleichermaßen horizontal oder vertikal ausgeführt werden. The cross sections of channel 1 and the additional channel 2 may be the same or different. The spatial arrangement can be carried out equally horizontally or vertically.

Figur 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der zwei weitere rohrförmige oder rinnenförmige Kanäle 2.1 und 2.2 angebracht sind. Damit können zwei Referenzdurchflüsse der magnetischen Wirkung des zu ermittelnden Fluids und damit den bewirkten Lorentzkräften überlagert werden. Diese Ausführung ist vorteilhaft zur Untersuchung von Anordnungen mit nichtlinearen Feldeigenschaften einsetzbar. Figure 2 shows an embodiment in which two further tubular or channel-shaped channels 2.1 and 2.2 are mounted. Thus, two reference flows of the magnetic effect of the fluid to be determined and thus the Lorentz forces caused to be superimposed. This embodiment is advantageously used for the investigation of arrangements with non-linear field properties.

Eine Ausführungsform, bei der anstelle eines Referenzdurchflusses ein bewegtes elektrisch leitendes Bauelement in Form einer Scheibe 4 verwendet wird, ist in Figur 3 dargestellt. Die Scheibe 4 rotiert auf einer rechtwinklig zur Strömungsrichtung des Fluids angeordneten Drehachse. An embodiment in which a moving electrically conductive component in the form of a disk 4 is used instead of a reference flow, is shown in FIG. The disk 4 rotates on a rotational axis arranged at right angles to the flow direction of the fluid.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine rotierende Scheibe (4.1) und eine zusätzliche rotierende Scheibe (4.2) auf einer gemeinsamen Achse angeordnet sind. Bei der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform rotiert ein Hohlzylinder 5 um eine rechtwinklig zur Strömungsachse angeordnete Drehachse, sodass die Mantelfläche des Hohlzylinders 5 vom Magnetfeld des Magneten 3 erfasst wird. Figure 4 shows an embodiment in which a rotating disc (4.1) and an additional rotating disc (4.2) are arranged on a common axis. In the embodiment shown in FIG. 5, a hollow cylinder 5 rotates about a rotational axis arranged at right angles to the flow axis, so that the lateral surface of the hollow cylinder 5 is detected by the magnetic field of the magnet 3.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 rohrförmiger oder rinnenförmiger Kanal für das zu untersuchende Fluid1 tubular or channel-shaped channel for the fluid to be examined

2 rohrförmiger oder rinnenförmiger Kanal für ein 2 tubular or channel-shaped channel for a

weiteres Fluid  further fluid

2.1, 2.2 weitere Kanäle  2.1, 2.2 more channels

3 Magnet  3 magnet

4 Drehscheibe  4 turntable

4.1 rotierende Scheibe  4.1 rotating disc

4.2 zusätzliche rotierende Scheibe  4.2 additional rotating disc

5 Hohlzylinder  5 hollow cylinders

vi Strömungsgeschwindigkeit des zu untersuchenden Fluids vi flow velocity of the fluid to be examined

v2 Strömungsgeschwindigkeit eines weiteren Fluids v 2 flow velocity of another fluid

S magnetischer Südpol S magnetic south pole

N magnetischer Nordpol N magnetic north pole

Claims

Patentansprüche claims 1. Verfahren zur berührungslosen Messung des Massen- oder Volumenstromes eines elektrisch leitfähigen Fluids bei dem am Ort der Strömung ein Magnetfeld erzeugt wird und eine resultierende Lorenzkraft erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Massen- oder Volumenstrom im Magnetfeld mit einem zweiten bekannten Durchfluss eines weiteren elektrisch leitfähigen Fluides oder eines bewegten elektrisch leitfähigen Festkörpers bekannter Geschwindigkeit überlagert wird und aus dem zweiten bekannten Durchfluss oder der bekannten Geschwindigkeit des Festkörpers und dem Messsignal der Lorentzkraftmessung der Durchfluss des zu messenden Fluids ermittelt wird. 1. A method for the contactless measurement of the mass or volume flow of an electrically conductive fluid in which a magnetic field is generated at the location of the flow and a resulting Lorenz force is detected, characterized in that the mass or volume flow in the magnetic field with a second known flow of another electrically conductive fluid or a moving electrically conductive solid body of known speed is superimposed and is determined from the second known flow or the known speed of the solid and the measurement signal of Lorentz force measurement of the flow of the fluid to be measured. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung des Durchflusses des weiteren Fluids oder des Festkörpers entgegengesetzt zur Richtung des zu messenden Fluids ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the direction of flow of the further fluid or the solid is opposite to the direction of the fluid to be measured. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Durchfluss so geregelt wird, dass die resultierende Lorentzkraft einen bestimmten Wert oder zeitlichen Verlauf annimmt. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the known flow is controlled so that the resulting Lorentz force assumes a certain value or time course. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bekannte Durchfluss so geregelt wird, dass das Messsignal der Lorentzkraftmessung Null wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that the known flow is controlled so that the measurement signal of the Lorentz force measurement is zero. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine bekannte Bewegung des elektrisch leitfähigen Festkörpers derart geregelt wird, dass die resultierende Lorentzkraft einen bestimmten Wert oder zeitlichen Verlauf annimmt. 5. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a known movement of the electrically conductive solid is regulated such that the resulting Lorentz force assumes a certain value or time course. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die bekannte Bewegung des elektrisch leitfähigen Festkörpers derart geregelt wird, dass das Messsignal der Lorentzkraftmesung Null wird. 6. The method according to claim 5, characterized in that the known movement of the electrically conductive solid is regulated such that the measurement signal of the Lorentz force measurement is zero. 7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine bestimmte Verteilung der Leitfähigkeit oder Materialstärke des bewegten elektrisch leitfähigen Festkörpers bei gleichförmiger Bewegung einen zeitlich veränderlichen Verlauf der resultierenden Lorentzkraft erzeugt. 7. The method of claim 1, 2 or 5, characterized in that a certain distribution of the conductivity or material thickness of the moving electrically conductive solid with uniform movement generates a time-varying course of the resulting Lorentz force. 8. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die bekannte Bewegung eine Drehbewegung ist. 8. The method of claim 1, 2, 5, 6 or 7, characterized in that the known movement is a rotary movement. 9. Vorrichtung zur berührungslosen Messung des Massen- oder Volumenstromes eines in einem rohrförmigen oder rinnenförmigen Kanal (1) strömenden elektrisch leitfähigen Fluids, die einen Magneten aufweist, der am Ort der Strömung ein Magnetfeld erzeugt und wobei eine aufgrund der Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Massen- oder Volumenstrom entstehende Lorentzkraft erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass neben dem rohrförmigen oder rinnenförmigen Kanal (1) ein weiterer rohrförmiger oder rinnenförmiger Kanal (2), in dem ein weiteres Fluid strömt, so angeordnet ist, dass die Feldlinien des Magneten (3) beide Kanäle (1 , 2) durchdringen und eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der gemessenen Lorentzkraft und des bekannten oder gemessenen Durchflusses im weiteren Kanal (2) vorhanden ist. 9. A device for non-contact measurement of the mass or volume flow of a tubular or channel-shaped channel (1) flowing electrically conductive fluid having a magnet which generates a magnetic field at the location of flow and wherein a due to the relative movement between the magnetic field and the Mass flow or volume flow occurring Lorentz force is detected, characterized in that in addition to the tubular or channel-shaped channel (1), a further tubular or channel-shaped channel (2), in which another fluid flows, is arranged so that the field lines of the magnet (3 ) penetrate both channels (1, 2) and an evaluation unit for processing the measured Lorentz force and the known or measured flow in the further channel (2) is present. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Magnet (3) ein Dauermagnet verwendet wird. 10. The device according to claim 9, characterized in that a permanent magnet is used as the magnet (3). 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu dem rohrförmigen oder rinnenförmigen Kanal (1) zwei weitere rohrförmige oder rinnenförmige Kanäle (2.1, 2.2) angeordnet sind. 11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that parallel to the tubular or channel-shaped channel (1) two further tubular or channel-shaped channels (2.1, 2.2) are arranged. 12. Vorrichtung zur berührungslosen Messung des Massen- oder Volumenstromes eines in einem Kanal (1) strömenden elektrisch leitfähigen Fluids, die einen Magneten aufweist, der am Ort der Strömung ein Magnetfeld erzeugt und wobei eine aufgrund der Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld und dem Massen- oder Volumenstrom entstehende Lorentzkraft erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein bewegtes elektrisch leitendes Bauelement vom Magnetfeld des Magneten (3) erfasst wird und eine Auswerteeinheit zur Verarbeitung der gemessenen Lorentzkraft und der gemessenen oder bekannten Geschwindigkeit des bewegten Bauelementes vorhanden ist. 12. A device for non-contact measurement of the mass or volume flow of a channel in a (1) flowing electrically conductive fluid having a magnet which generates a magnetic field at the location of flow and wherein a due to the relative movement between the magnetic field and the mass or Volume flow resulting Lorentz force is detected, characterized in that a moving electrically conductive component from the magnetic field of the magnet (3) is detected and an evaluation unit for processing the measured Lorentz force and the measured or known speed of the moving component is present. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegte elektrisch leitende Bauelement eine bestimmte Verteilung der Leitfähigkeit oder Materialstärke aufweist. 13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the moving electrically conductive component has a certain distribution of conductivity or material thickness. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass als bewegtes elektrisch leitendes Bauelement eine Scheibe (4) verwendet wird, die auf einer rechtwinklig zur Strömungsrichtung des Fluids angeordneten Drehachse rotiert. 14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that a disc (4) is used as a moving electrically conductive component, which rotates on a rotational axis arranged at right angles to the flow direction of the fluid. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche rotierende Scheibe (4.2) angeordnet ist. 15. The apparatus according to claim 14, characterized in that an additional rotating disc (4.2) is arranged. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Scheibe (4.1) und die zusätzliche rotierende Scheibe (4.2) mit gleicher Winkelgeschwindigkeit betrieben werden. 16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the rotating disc (4.1) and the additional rotating disc (4.2) are operated at the same angular velocity. 17. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegte elektrisch leitende Bauelement die Form eines Hohlzylinders (5) aufweist und auf einer rechtwinklig zur Strömungsrichtung des Fluids angeordneten Drehachse rotiert. 17. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that the moving electrically conductive component in the form of a hollow cylinder (5) and rotates on a right angle to the flow direction of the fluid arranged axis of rotation.
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