WO2004031700A1 - Inductive flow meter - Google Patents
Inductive flow meter Download PDFInfo
- Publication number
- WO2004031700A1 WO2004031700A1 PCT/EP2003/010703 EP0310703W WO2004031700A1 WO 2004031700 A1 WO2004031700 A1 WO 2004031700A1 EP 0310703 W EP0310703 W EP 0310703W WO 2004031700 A1 WO2004031700 A1 WO 2004031700A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- flow channel
- magnetic field
- channel section
- flow
- electrode arrangements
- 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
Links
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
- G01F1/584—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 constructions of electrodes, accessories therefor
Definitions
- the invention relates to inductive flow meters with the features of
- Flow meters of the type considered here serve to determine the flow of electrically conductive liquids through channels or pipes, in particular a circular cross section.
- punctiform electrodes are provided at opposite points of a channel cross section, which electrodes are electrically coupled to the electrically conductive liquid, in particular are exposed to the channel interior and take up a conductive connection to the conductive liquid.
- the field lines of a magnetic field which is generated by a permanent magnet arrangement or in particular by a coil arrangement, run perpendicular to the connecting line between the electrodes and perpendicular to the flow lines of the liquid flowing through the channel or the tube.
- Conductor paths which run from one point-shaped electrode to the other point-shaped electrode and on which the pipe section or channel section containing the electrodes penetrate the entire pipe cross section or channel cross section can, if the conductive liquid moves along the channel or pipe, as conductors moving in the magnetic field are understood, in which voltages are induced due to the liquid flow, which are taken from the punctiform electrodes via connections led through the insulating channel wall or tube wall and which are a measure of the flow of the conductive liquid through the tube or the channel.
- the output signal of an inductive flow meter of the type described above, which can be taken from the electrodes is to be given as follows
- Vectors of three vector fields are formed, of which B is the magnetic induction in the flow channel section in the cylinder space delimited by the flow channel section with the inner channel cross section and with a certain length upstream and downstream of the radial plane containing the electrodes, and W denotes a valence vector field, including a field of vectors in the previously defined cylinder space is to be understood, which characterize the configuration of the conductor paths between the electrodes in the cylinder space. Finally, v denotes the vector field in the said cylinder space with vectors corresponding to the velocities of the particles of the conductive liquid
- the partial product B x W would be constant, such that non-uniform and / or asymmetrical velocity distributions of the flow of the electrically conductive liquid to be examined through the flow channel section do not lead to measurement value falsifications
- the magnetic field of the magnetic field generation system can be designed with some effort so that it is essentially homogeneous in the area of the interior of the flow channel section, while the flow channel section is round in cross section and diametrically opposed to one another.
- the essentially vector-like electrodes the value vector field is by no means homogeneous. The following consideration shows this without further ado:
- Characteristic flows in the flow channel section of an inductive flow meter if they are laminar, have an undisturbed speed profile in the undisturbed state with respect to the central flow channel axis or, in the case of an asymmetrical disturbance, have a flow profile, the maximum of which is offset laterally in relation to the central flow channel axis.
- the flow can become turbulent in such a way that the flow profile has a plateau region with respect to the flow channel cross section and regions of lower flow velocity near the edge.
- German Patent 1,295,223 proposes that the magnet arrangement, that is to say the magnetic field generation system, be designed in such a way that the field component decreases in the radial plane containing the electrodes and in planes parallel to it in the direction of the connecting line between the electrodes from the inside to the outside.
- the resulting structure of the entire device is comparatively complicated, the parts of the magnet system located in the vicinity of the electrodes, which act directly on the areas of very large conductor path densities, require very precise assembly and extremely fine adjustment.
- one of the measuring lines which is connected to one of the electrode arrangements, has a thin circular disk sector with an inside diameter larger than the inside diameter of the flow channel section, wherein this annular disk sector carries the associated electrode arrangement in the form of a short web having an approximately punctiform end face in the region of its circumferential center and in the region its interruption connects to a thin U-shaped shorting bar.
- the annular disk sector and the U-shaped shorting bar are located in a radial plane with respect to the longitudinal axis of the flow channel, the electrode arrangements also being located in this radial plane.
- the interruption of the circular washer sector and the shorting bar have such a clear width that they frame the other of the electrode arrangements and the other associated, strip-shaped measuring line with insulation spacing in the radial plane just mentioned.
- Substantial parts of the measuring lines and the associated electrode arrangements are embedded in the material of the flow channel section in an insulating manner and are held in a fixed mutual position.
- the measuring electrodes have exposed, approximately punctiform electrode surfaces on the inner wall of the flow channel.
- each electrode arrangement to span a specific angular range of the flow channel inner circumference by, for example, on one side of the flow channel inner circumference. catch two circumferentially spaced electrodes and on the other side of the flow channel diametrically opposite also two electrodes were provided with the same circumferential distance.
- the individual electrodes of an electrode arrangement were then interconnected via twisted lines outside the flow channel in such a way that the formation of conductor loops containing the individual electrodes and their leads was avoided, in which electromotive forces falsifying the measured values could be induced by certain stray components of the magnetic field of the magnetic field generation system.
- the object of the present invention is to design an inductive flow meter of the type defined at the outset in such a way that the conduction path concentration influencing the measured value in the electrically conductive liquid to be examined is reduced near the electrode surfaces of the electrode arrangements, which is due to a particularly simple structure of the electrode arrangements and the associated measuring lines should be achieved with a construction that also enables simplification and cheaper manufacture.
- Figure 1 is a partially sectioned perspective view of an inductive flow meter of the general type considered here for explaining terms and geometric relationships.
- FIG. 2 shows a perspective view of a part of an inductive flow meter for explaining the measurement-distorting influence of an asymmetrical distortion of the velocity vector field in the flow channel cross section relative to the flow channel center axis;
- Fig. 3 is a perspective view of part of an inductive
- Flow meter for explaining the measurement-distorting influence of a change in the flow velocity vector field symmetrical to the central flow channel axis during the transition from a laminar flow to a turbulent flow;
- Fig .4 is a perspective view of a part of an inductive
- Fig. 5 is a perspective view of an inductive flow meter of the type specified here in a quarter of the wall the section containing the flow channel section with a definition of a coordinate system;
- 5a and 5b are diagrams in which values of a magnitude are plotted against the circumferential angle of the position of points of the flow channel inner surface between a point lying circumferentially in the middle between the electrodes and the position of an electrode, which are related to the flow values of the magnetic field generation system of the inductive flow meter stands;
- FIG. 6 shows a diagram and a cross-sectional illustration of a development of the flow channel wall according to FIG. 5 to explain the extraction of diagrams according to FIGS. 5a and 5b;
- FIG. 7 to 12 show various advantageous forms of field coils of the magnetic field generation system attached to or in diametrically opposite wall regions of the flow channel section of the inductive flow meter, in which case the coil or coil arrangement located on one side is shown in a manner visible to the viewer;
- Fi * ög. 13 shows a schematic sectional illustration of an inductive one
- Flow meter in an embodiment in which the magnetic field generation system in a certain way formed pole pieces of a core system provided with an excitation winding;
- FIG. 14 shows a perspective illustration of an embodiment of an inductive flow meter according to a modification compared to the embodiment according to FIG. 13;
- Fig. 15 is a schematic perspective view of an inductive
- FIG. 16 shows a radial section through the flow channel section of the inductive flow meter according to FIG. 15 in the plane containing the electrode arrangements;
- FIG. 17 and 18 representations similar to FIG. 16 of embodiments modified compared to the embodiment according to FIGS. 15 and 16;
- Fi 'ög. 19 shows a schematic partial view of an inductive flow meter of the type specified here in the area of the outer connections of the measuring lines according to an advantageous embodiment
- the inductive flow meter according to FIG. 15 contains the flow channel section 1, which is made of electrically insulating material and is round in cross section, through the cylindrical interior of which the electrically conductive liquid is guided parallel to the flow channel center axis Z, the flow of which is to be measured. 15 generates a magnetic field in the area of the flow channel section 1 with a direction transverse to the flow direction and transverse to the connecting line between the electrode arrangements 2 and 3.
- the electrode arrangements 2 and 3 Via an approximately in the middle of the longitudinal extent of the flow channel section 1 cross-section of the flow channel interior diametrically opposed to each other are the electrode arrangements 2 and 3, each spanning a certain angular range ⁇ of the flow channel inside.
- the electrode arrangements have narrow, cylindrical-sector-shaped electrode surfaces which are flush with the inner surface of the flow channel section, as can be clearly seen from FIG. 16.
- the extension of the electrode surfaces over the angular range ⁇ causes the entry point or the exit point of the conduction paths, which penetrate the flow channel interior and in which electromotive forces are induced when the liquid is moved by means of the magnetic field B, to be lower in the area near the electrodes compared to arrangements with punctiform electrodes Have conduction path concentration, so that when the flow profile changes through the flow channel interior, less distortion of the measured value is achieved with the electrode arrangements shown here.
- the electrode arrangement 2 projects radially inward as an arcuate web from an annular disk sector 40, which connects to a thin U-shaped shorting bar 50 in the region of its interruption.
- the circle- washer sector 40 and the U-shaped shorting bar 50 lie in a radial plane with respect to the longitudinal axis Z of the flow channel, in which the center planes of the electrode arrangements 2 and 3 are also located.
- the interruption of the annular disk sector 40 and the short-circuiting bracket 50 have such a clear width that they frame the other electrode arrangement 3 and a strip-shaped measuring line 60 leading to it with insulation spacing in the radial plane.
- the electrode arrangement 3 can either widen from the measuring line 60 in the direction of the inner surface of the flow channel section, as indicated in FIG. 15, or can be formed by a front part of the measuring line 60, which then has such a width over its entire length has that the measuring electrode arrangement 3 finally spans the same circumferential angle ⁇ on the inside of the flow channel as the electrode arrangement 2.
- each electrode arrangement has two individual electrodes 2a and 2b or 3a and 3b, which are spaced apart on the inner circumference of the flow channel section 1 over the angular range ⁇ .
- each web-shaped individual electrodes 2a to 2d or 3a to 3d are distributed over the angular range of ⁇ .
- the individual electrodes according to FIG. 3 and the individual electrodes according to FIG. 18 do not need to be placed on separate measuring line sections, which, if necessary, would have to be twisted out of the flow channel section, in order to influence measurement-induced influences of induction voltages in the measuring lines excluded. Rather, the individual electrodes of the electrode arrangements are each short-circuited directly via measuring line sections, namely the individual electrodes 2a and 2b via the arc section of the annular disk sector 40 connecting them and the individual electrodes 3a and 3b through the end face of the strip-shaped part 60 connecting them. The same applies to the embodiment according to Fig. 17.
- the annular disk sector 40 and parts of the shorting bar 50 as well as the strip-shaped conductor 60 carrying the electrode arrangement 3 are partially embedded in the wall of the flow channel section 1 in a radial central plane.
- the aforementioned conductor parts can be cast into the flow section 1, which is designed as a plastic injection-molded part, such that the electrode surfaces are exposed on the inside of the flow channel and the shorting bar 50 and the strip-shaped conductor 60 protrude laterally from the wall of the flow channel section 1, in such a way that a measuring device is connected here can be designated 70 in the drawing.
- the shorting bar 50 and the strip-shaped measuring line 60 protrude laterally sufficiently far from the flow channel wall surrounding them and are initially connected in one piece in this area by conductor webs, such that the electrode arrangements become one during the embedding of the electrode arrangements and the measuring lines maintain a fixed relative position to each other.
- the connecting conductor webs are removed by punched-out separating regions spaced apart from the outer flow channel wall, the mutual position of the electrode arrangements no longer changing.
- punching-out separation areas are indicated at 80 in FIG. 19.
- the two measuring lines with their electrode arrangements can thus be provided as a uniform sheet metal stamped part and are embedded in the flow channel section 1, which is designed as an injection molded part, and only then are they electrically separated from one another by the punched-out separation regions.
- the annular disk sector 40 and the strip-shaped measuring line 60 have a considerable width in the radial plane with respect to the longitudinal axis Z of the flow channel in order to provide sufficient conductor cross sections for a safe short circuit of the individual electrodes of each electrode arrangement. If the electrode arrangements and measuring lines are embedded in the wall of the flow channel section 1, the flow channel section can assume a considerable wall thickness, such that in some embodiments it is difficult to establish a sufficiently intense magnetic field in the interior of the flow channel section 1.
- the electrode arrangements and the measuring lines are embedded in a flange body 90 of larger diameter of the flow channel section 1, to which thin-walled channel parts 100 and 110 of the flow channel section 1 connect.
- the interiors of these channel parts are aligned with the central opening of the flange body 90 of larger diameter.
- the outer walls of the thin-walled channel parts 100 and 110 are turned over by pairs of field coils or pole pieces 120 of the magnetic field generation system, which face each other across the flow channel interior, in such a way that the magnetic field emanating from the coils of the type specified here passes through the channel walls in a comparatively short way the liquid volume in the flow channel section 1 is reached.
- the angular range defined here is at least 125 °, preferably more than 140 °.
- the inductive flow meter of the general type considered here shown in its basic components in FIG. 1, in turn contains a flow channel section 1 in the form of a tube made of electrically insulating material.
- the central longitudinal axis of the flow channel section 1 is designated Z.
- electrode arrangements of the type previously discussed diametrically opposite one another across the relevant flow channel cross-section, wherein in FIGS. 1 to 14 these electrode arrangements each extend over the angular range ⁇ by punctiform electrodes 2 and 3 are symbolized in the middle of the respective angular range in order to simplify the illustration.
- the measuring electrodes 2 and 3 are connected to a voltage measuring device 6 via measuring lines 4 and 5, which extend through the wall of the electrically insulating flow channel section 1.
- the measuring electrodes 2 and 3 can directly connect on the inside of the flow channel section 1 to the electrically conductive liquid flowing through the flow channel section 1 or, in the case of alternating current excitation of a magnetic field product system of the inductive flow meter known to the person skilled in the art, be capacitively coupled to the electrically conductive liquid, so that the measuring electrodes do not need to be exposed on the inside of the flow channel section 1 in this case.
- the distance between the cross-sectional plane containing the measuring electrodes 2 and 3 of the flow channel section 1 from its upstream end and its downstream end is denoted in each case by z.
- a magnetic field generation system 7 is indicated in FIG. 1 by a block symbol. This generates an induction vector field B represented by vectors of magnetic induction, the magnetic field lines penetrating the wall of the flow channel section 1 and its interior and being oriented essentially perpendicular to the central axis Z and perpendicular to the diameter line of the flow channel cross section connecting the measuring electrodes 2 and 3 ,
- Flow channel section 1 of 2z is chosen to be approximately equal to the diameter of the flow channel cross section.
- a magnetic field generated by the magnetic field generation system 7 is initially assumed to be homogeneous in the entire interior of the flow channel section 1 for the purposes of explanation in connection with FIG. 1. If an electrically conductive liquid is now passed through the interior of the flow channel section 1, the flow particles of the liquid have speeds corresponding to the individual speed vectors of a vector field v parallel to the central longitudinal axis Z.
- a multiplicity of the conductor paths passing through the entire interior of the flow channel section 1 both over the channel cross section and over the length of the flow channel section 1 are indicated by dashed lines w in FIG. 1. If the electrically conductive liquid moves through the flow channel section 1 in accordance with the speed vector field v, the conductor paths in accordance with the lines w are to be understood as conductors moved in the magnetic field, in each of which electromotive forces are due to the movement of the conductor paths are induced in such a way that a resulting induced measuring voltage is finally present between the measuring electrodes 2 and 3, which is measured by the measuring device 6 and is related to the flow rate per unit time of the electrically conductive liquid.
- the electromotive forces induced in the individual conductor paths contribute to the measurement signal S which can finally be read off on the measuring device 6 in different degrees.
- this vector system hereinafter abbreviated as a value vector field, taking into account the orientation components responsible for the induction of electromotive forces, the conductor path.
- the signal S readable on the voltage measuring device 6 can be expressed as follows:
- FIG. 2 shows a vector field v of the velocity distribution over the flow channel cross section, in which there is no rotational symmetry of the flow profile with respect to the central longitudinal axis Z of the flow channel section 1.
- the range of maximum speed vectors of the vector field v is asymmetrically offset downwards with respect to the central longitudinal axis Z.
- This speed distribution can result, for example, from the fact that there are flow obstacles, for example valve spools, pipe elbows and the like, in channel sections which are upstream of the flow channel section 1, which have the effect that, for example, the maximum flow vectors of the flow distribution are located in the lower quadrant of the pipe cross section.
- the range of the maximum can also lie in other quadrants, for example in a cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 2 is adjacent, or in a cross-sectional quadrant that is adjacent to the apex of the flow channel section 1, or also in the cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 3 is adjacent ,
- FIG. 3 shows a situation in which a transition from the laminar flow (see FIG. 4) to a turbulent flow has occurred due to the high flow velocity in the flow channel section 1.
- the flow profile is approximated to a trapezoidal shape in an axial longitudinal section, with boundary layers of low flow velocity being relatively low radial Have strength.
- the flow profile of the vector field has the shape of a paraboloid of revolution symmetrical to the central longitudinal axis Z.
- Influence of the distortion of the flow velocity distribution across the flow channel cross-section through special design of the vector field of magnetic induction B is particularly successful when a magnetic field generation system effective in the flow channel section 1 penetrates the interior of the flow channel section with an effective intensity i, which is plotted over a development of the flow channel inner wall , between a circumferential point halfway between the measuring electrodes and one of the measuring electrodes in each case has a concave shape which is pronounced in a very specific way.
- the effective intensity i of the magnetic field generated by the magnetic field generation system in relation to the cylinder surface in which the magnetic lines enter and interact with the electrically conductive liquid, that is to say in relation to the inner wall surface of the flow channel section 1, is defined here as follows:
- ⁇ means the circumferential angle measured in the channel cross-sectional plane of the electrodes 2, 3 between a point of the flow channel inner surface located centrally between the electrodes and a point of the flow channel inner surface and the channel cross-sectional area closer to it, the significance of the angle ⁇ also referring to the meaning of the angle Fig. 5 should be noted.
- ⁇ 0 is the value of ⁇ for the point closest to the electrode of a coil arrangement or pole shoe surface which wraps around the flow channel section 1, such that ⁇ 0 is equal to half the wrap angle of this coil arrangement or the relevant pole shoe surface.
- ⁇ is the magnetic flux in ampere turns of a coil or a pole piece of the magnetic field generating system with the wrap angle 2 ⁇ , such that if, for example, a coil arrangement of a pair of coil arrangements of the magnetic field generating system consists of individual coils of different wrap angles, the respective magnetic flux of these individual coils for calculating the summands the above equation is to be considered.
- b ( ⁇ ) is the respective local coil width or the respective local pole shoe width (measured in the direction of the longitudinal axis of the flow channel).
- R is the inner radius of the flow channel section.
- R ⁇ is the local distance of a magnetic pole compartment facing the flow channel from the longitudinal axis Z of the flow channel.
- the correction factor 2 takes into account the generation of a smaller one effective intensity of the magnetic field on the inner wall surface of the flow channel section 1 through those parts of the magnetic field generation system, that is to say coil parts or pole shoe surface parts, which have a comparatively greater distance from the longitudinal axis of the flow channel.
- ⁇ ⁇ n drops to 0 in such a way that - or - at least in the predominant part d ⁇ d ⁇ of the range is negative, which means that the characteristic curve is essentially above the entire specified range is falling. In addition, however, the condition must be met that the characteristic curve in this area at least in sections
- 5a and 5b show the course of the effective intensity of the magnetic field, plotted against the angle ⁇ , which is the circumferential angle measured in the channel cross-sectional plane of the electrodes between a point of the flow channel inner surface located centrally between the electrodes, that is to say between the apex 5 and a point closer to one of the electrodes.
- the angular position of this final drop from f ( ⁇ ) to zero in the vicinity of the measuring electrode 2 or 3 can be referred to as half the wrap angle ⁇ of the magnetic field generation system.
- it is in any case less than 90 ° and, based on the representation of two quadrants between the measuring electrodes 2 and 3, in any case less than 180 °.
- a preferred degree of wrap in the above sense is ⁇ > 70 °. based on the representation of two quadrants, 2 ⁇ > 140 °.
- a pole surface or flow channel inner wall surface of a constant width in the circumferential direction in the longitudinal direction of the flow channel can be occupied with locally different electrical fluxes, which means that, for example, a first coil with a lower wrap in the circumferential direction has an ampoule number of 1,000, while a second coil with a larger wrap, for example, has one Ampere-turn number of about 0.1.
- the measurement inaccuracies due to an asymmetry of the flow velocity vector field fluctuate between the circumferential position of a measuring electrode and the circumferential position of the circumferential center between the two measuring electrodes when the flow maximum moves. Compared to an optimized rectangular coil, the maximum amount of measurement inaccuracy is reduced to one tenth.
- a dependence of the measurement accuracy on the flow velocity that is, the shape of a symmetrical flow profile according to FIGS. 3 and 4, is essentially no longer given in this embodiment of the magnetic field generation system of the type specified here.
- FIG. 7 Another way of designing the magnetic field generation system in such a way that the desired shape of the characteristic curve results is to design the outer contour of a coil provided with a uniform electrical flow.
- This training is shown in Fig. 7.
- FIG. 10 shows in its upper part an embodiment in which a coil with a smaller wrap in the direction of the central longitudinal axis of the flow channel section is arranged symmetrically with respect to the circumferential center between the measuring electrodes 2 and 3 and narrow on the coil sides parallel to the central longitudinal axis of the flow channel section Connect the coils, the coil sides of which lie away from the center of the wide coil mentioned, each being close to the measuring electrodes 2 and 3.
- the narrow coil of large wrap angle according to FIG. 9, which is located between the upstream and downstream coils with a lower wrap angle, can also be divided into two narrow individual coils.
- the coil parts of smaller width in the direction of the central longitudinal axis of the flow channel 1 according to FIG. 7 need not have a rectangular shape when viewed from above, but can also taper to a point in the direction of the measuring electrodes 2 and 3.
- Fig. 11 shows an embodiment in a corresponding representation as in Figs. 7 to 10, wherein the diametrically opposed coil arrangements each have a division into two coils of different wrap with the same coil width in the direction of the flow channel longitudinal axis Z in the upper part of the drawing and a division into three Have coils of different wrap but the same coil width in the direction of the flow channel longitudinal axis Z in the lower part of the drawing.
- the coils can have different numbers of turns and / or can be supplied with different excitation currents.
- auxiliary pole shoe parts h which are located symmetrically to the channel cross-sectional planes of the electrodes and are shown in the present embodiment. lance-shaped example. They extend over a region between the flow channel section 1 and the coil arrangement in the direction of the electrodes and are formed by strip-like soft magnetic components.
- the auxiliary pole shoe parts h can also each have a narrow strip-shaped or leaf-shaped or diamond-shaped design and, together with the associated coils of the magnetic field generation system, result in the particular shape of the course of the effective intensity of the magnetic field specified here.
- an inductive flow meter of the type considered here have, on opposite sides of the flow channel section 1 in circumferential areas between the measuring electrodes 2 and 3 on the outside of the wall or embedded in the wall of the flow channel section 1, current-carrying field coils which generate the magnetic field of the desired effective intensity ,
- FIGS. 13 and 14 An arrangement of pole shoes of a magnetic closing circuit opposite one another via the flow channel section 1 can also be provided, as is shown in FIGS. 13 and 14.
- This magnetic closing circuit is designated by 20 in FIGS. 13 and 14 and carries a concentrated excitation winding 21 which is supplied with clocked direct current or alternating current, depending on whether the inductive flow meter is to deliver a direct current measuring signal or alternating current measuring signal.
- pole shoes 22 and 23 which face each other across the flow channel section 1 in the embodiment according to FIG. 13 have side-mounted pole shoe parts 24, the pole shoe surfaces of which lie against the flow channel section outer wall at a smaller distance from the respective measuring electrodes 2 and 3, the pole shoe parts 24 through constrictions or punchings, not shown in the drawing, so that they have an increased magnetic resistance, such that the flux density to be measured on the pole shoe surfaces of the pole shoe parts 24 is less than the flux density resulting from the pole shoe surfaces of the main parts of the pole shoes 22 and 23 emerges, which means that the effective intensity of the magnetic field is designed according to an equivalent number of ampere turns of a field coil arrangement replaced by the pole shoes 22 and 23.
- the pole shoes 22 and 23 have lugs 25 of smaller width on the side in relation to the dimension in the direction of the central longitudinal axis Z of the flow channel section 1, the side lugs 25 having a near pole faces facing the flow channel interior Apply the looping area to the measuring electrodes 2 and 3.
- the embodiment shown in FIG. 14 with pole pieces 22 and 23 forming part of a magnetic circuit corresponds to an embodiment with field coils of the magnetic field generation system according to FIG. 7.
- a plurality of magnetic closing circuits with excitation windings with different currents can also be provided, as a result of which further magnetic field generation systems with pole shoe arrangements equivalent to magnetic field generation systems with field coils can be constructed, which of the rules given here for the course of the effective intensity of the magnetic field over the circumferential angle of the inner wall of the flow channel between the measuring electrodes
- An additional variable for influencing the vector field B of the magnetic induction in the interior of the flow channel section 1 to produce the desired distribution of the effective intensity of the magnetic field on the inner surface of the flow channel is the distance between coils or coil sets or between the pole shoe surfaces of the poles of the magnetic field generation system the outer lateral surface of the flow channel section 1 as a function of the angular position between the circumferential center between the measuring electrodes and the respective measuring electrode.
- the coils or coil sets have a stepped or continuously increasing distance with increasing proximity to the measuring electrodes, so that the corresponding distance to the inner surface of the flow channel increases in the circumferential direction towards the measuring electrodes.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Beschreibung description
Induktiver DurchflußmesserInductive flow meter
Die Erfindung betrifft induktive Durchflußmesser mit den Merkmalen desThe invention relates to inductive flow meters with the features of
Oberbegriffs von Patenanspruch 1 oder Patentanspruch 2.Preamble of claim 1 or claim 2.
Durchflußmesser der hier betrachteten Art dienen zur Bestimmung des Durchflusses elektrisch leitender Flüssigkeiten durch Kanäle oder Rohre insbeson- dere kreisförmigen Querschnittes. In einem eine elektrisch isolierende Kanalwand oder Rohrwand aufweisenden Kanalabschnitt sind an einander gegenüberliegenden Stellen eines Kanalquerschnittes punktförmige Elektroden vorgesehen, welche elektrisch an die elektrisch leitende Flüssigkeit angekoppelt sind, insbesondere zum Kanalinnenraum hin freiliegen und leitende Verbindung zu der leitenden Flüssigkeit aufnehmen. Senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Elektroden und senkrecht zu den Strömungslinien der den Kanal oder das Rohr durchfließen leitenden Flüssigkeit verlaufen die Feldlinien eines magnetischen Feldes, welches durch eine Permanentmagnetanordnung oder insbesondere durch eine Spulenanordnung erzeugt wird. Leiterpfade, die von der einen punktförmigen Elektrode zur anderen punktförmigen Elektrode verlaufen und auf dem die Elektroden enthaltenden Rohrabschnitt oder Kanalabschnitt den gesamten Rohrquerschnitt oder Kanalquerschnitt durchsetzen, können, wenn sich die leitende Flüssigkeit längs des Ka- nales oder Rohres bewegt, als im Magnetfeld bewegte Leiter verstanden werden, in denen aufgrund der Flüssigkeitsströmung Spannungen induziert werden, die von den punktförmigen Elektroden über durch die isolierende Kanalwand oder Rohrwand geführte Anschlüsse abgenommen werden und ein Maß für den Durchfluß der leitenden Flüssigkeit durch das Rohr oder den Kanal sein. Genauer betrachtet ist das von den Elektroden abnehmbare Ausgangssignal eines induktiven Durchflußmessers der vorstehenden beschriebenen Art folgendermaßen anzugebenFlow meters of the type considered here serve to determine the flow of electrically conductive liquids through channels or pipes, in particular a circular cross section. In a channel section having an electrically insulating channel wall or tube wall, punctiform electrodes are provided at opposite points of a channel cross section, which electrodes are electrically coupled to the electrically conductive liquid, in particular are exposed to the channel interior and take up a conductive connection to the conductive liquid. The field lines of a magnetic field, which is generated by a permanent magnet arrangement or in particular by a coil arrangement, run perpendicular to the connecting line between the electrodes and perpendicular to the flow lines of the liquid flowing through the channel or the tube. Conductor paths which run from one point-shaped electrode to the other point-shaped electrode and on which the pipe section or channel section containing the electrodes penetrate the entire pipe cross section or channel cross section can, if the conductive liquid moves along the channel or pipe, as conductors moving in the magnetic field are understood, in which voltages are induced due to the liquid flow, which are taken from the punctiform electrodes via connections led through the insulating channel wall or tube wall and which are a measure of the flow of the conductive liquid through the tube or the channel. In more detail, the output signal of an inductive flow meter of the type described above, which can be taken from the electrodes, is to be given as follows
S ~ (B x W ) v d(Vol)S ~ (B x W) v d (Vol)
(V„l) Das Integral über das Volumen wird von dem jeweiligen Produktwert von(V „l) The integral over the volume is determined by the respective product value of
Vektoren dreier Vektorfelder gebildet, von denen B die magnetische Induktion in dem Stromungskanalabschnitt in dem durch den Stromungskanalabschnitt umgrenzten Zylinderraum mit dem Kanalinnenquerschnitt und mit bestimmter Lange stromauf und stromab von der die Elektroden enthaltenen Radialebene ist und W ein WertigkeitsVektorfeld bezeichnet, worunter ein Feld von Vektoren in dem zuvor definierten Zylinderraum zu verstehen ist, welche die Konfiguration der Leiterpfade zwischen den Elektroden in dem Zylinderraum kennzeichnen Schließlich bezeichnet v das Vektorfeld im genannten Zylinderraum mit Vektoren entsprechend den Geschwindigkeiten der Partikel der leitfahigen FlüssigkeitVectors of three vector fields are formed, of which B is the magnetic induction in the flow channel section in the cylinder space delimited by the flow channel section with the inner channel cross section and with a certain length upstream and downstream of the radial plane containing the electrodes, and W denotes a valence vector field, including a field of vectors in the previously defined cylinder space is to be understood, which characterize the configuration of the conductor paths between the electrodes in the cylinder space. Finally, v denotes the vector field in the said cylinder space with vectors corresponding to the velocities of the particles of the conductive liquid
Waren die Werte von B nach Betrag und Richtung konstant (homogenes magnetisches Feld) und waren die Werte des Wertigkeits-Vektorfeldes W nach Betrag und Richtung konstant entsprechend Strompfaden, die parallel zueinander zwischen Parallelelektroden verlaufen, so wäre das Teilprodukt B x W konstant, derart, daß ungleichförmige und/oder unsymmetrische Geschwindigkeitsverteilungen der zu untersuchenden Strömung der elektrisch leitfahigen Flüssigkeit durch den Stromungskanalabschnitt nicht zu Meßwertverfalschungen fuhrenIf the values of B were constant according to magnitude and direction (homogeneous magnetic field) and if the values of the valence vector field W were constant according to magnitude and direction according to current paths that run parallel to one another between parallel electrodes, the partial product B x W would be constant, such that non-uniform and / or asymmetrical velocity distributions of the flow of the electrically conductive liquid to be examined through the flow channel section do not lead to measurement value falsifications
Zwar kann mit einigem Aufwand das Magnetfeld des Magnetfelderzeu- gungssystems so ausgebildet werden, daß es im Bereich des Innenraums des Stromungskanalabschnittes im wesentlichen homogen ist, wahrend bei im Querschnitt rundem Stromungskanalabschnitt und bei einander diametral gegenuberste- henden, im wesentlichen punktförmigen Elektroden das WertigkeitsVektorfeld keines-falls homogen ist. Dies zeigt ohne weiteres die nachfolgende Überlegung:It is true that the magnetic field of the magnetic field generation system can be designed with some effort so that it is essentially homogeneous in the area of the interior of the flow channel section, while the flow channel section is round in cross section and diametrically opposed to one another. the essentially vector-like electrodes, the value vector field is by no means homogeneous. The following consideration shows this without further ado:
Zeichnet man in Rohrquerschnitten oder Kanalquerschnitten diese im wesentlichen ganz überdeckende Leiterpfade ein, so erkennt man, daß eine Leiterpfadkonzentration im Bereich nahe den punktförmigen Elektroden vorhanden ist, derart, daß Bewegungen der Leiterpfade aufgrund der Strömung der leitenden Flüssigkeit in diesen Bereichen besonders starken Einfluß auf das von den Elektroden abnehmbare Signal haben.If one draws these essentially completely covering conductor paths in pipe cross sections or channel cross sections, one recognizes that a conductor path concentration is present in the area near the punctiform electrodes, such that movements of the conductor paths due to the flow of the conductive liquid in these areas have a particularly strong influence on the have a detachable signal from the electrodes.
Charakteristische Strömungen im Stromungskanalabschnitt eines induktiven Durchflußmessers können, wenn sie laminar sind, im ungestörten Zustand ein mit Bezug auf die Strömungskanalmittelachse rotationssymmetrisches Geschwindigkeitsprofil haben oder bei einer asymmetrischen Störung ein Strömungsprofil aufweisen, dessen Maximum in radialer Richtung seitlich gegenüber der Strömungskanalmittelachse versetzt ist. Für hohe Strömungsgeschwindigkeiten kann die Strömung turbulent werden, derart, daß das Strömungsprofil mit Bezug auf den Strömungskanalquerschnitt einen Plateaubereich und randnahe Bereiche geringerer Strömungsgeschwindigkeit aufweist.Characteristic flows in the flow channel section of an inductive flow meter, if they are laminar, have an undisturbed speed profile in the undisturbed state with respect to the central flow channel axis or, in the case of an asymmetrical disturbance, have a flow profile, the maximum of which is offset laterally in relation to the central flow channel axis. For high flow velocities, the flow can become turbulent in such a way that the flow profile has a plateau region with respect to the flow channel cross section and regions of lower flow velocity near the edge.
Sowohl Verformungen des Strömungsprofils in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit als auch Unsymmetrien des Strömungsprofiles haben einen meßwertverfälschenden Einfluß auf das mit einem induktiven Durchflußmesser der hier betrachteten Art gewonnene Meßergebnis.Both deformations of the flow profile as a function of the flow velocity and asymmetries of the flow profile have a falsifying influence on the measurement result obtained with an inductive flow meter of the type considered here.
In der durch die Deutsche Patentschrift 1 295 223 gegebenen technischen Lehre wurde angestrebt, das magnetische Feld in einem Stromungskanalabschnitt eines induktiven Durchflußmessers derart inhomogen auszubilden, daß hierdurch dem Einfluß der notgedrungen vorhandenen Inhomogenität des Wertigkeit-Vektor- leides auf das Meßergebnis bei ungleichförmiger Strömungsverteilung über den Strömungskanalquerschnitt hin entgegengewirkt wird. Die Deutsche Patentschrift 1 295 223 schlägt hierzu vor, daß die Magnetanordnung, also das Magnetfelderzeugungssystem, so ausgebildet wird, daß die Feldkomponente in der die Elektroden enthaltenen Radialebene und in Ebenen parallel dazu in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Elektroden von innen nach außen hin abnimmt.In the technical teaching given by German Patent 1,295,223, the aim was to form the magnetic field in a flow channel section of an inductive flow meter in such a way that the influence of the inevitably present inhomogeneity of the valence vector Unfortunately, the measurement result is counteracted with a non-uniform flow distribution over the flow channel cross-section. For this purpose, German Patent 1,295,223 proposes that the magnet arrangement, that is to say the magnetic field generation system, be designed in such a way that the field component decreases in the radial plane containing the electrodes and in planes parallel to it in the direction of the connecting line between the electrodes from the inside to the outside.
Zur Verringerung der Meßwertverfälschung durch ungleichförmige Strömungsverteilung hat man auch bereits versucht, den verstärkten Einfluß des elek- trodennahen Bereiches des Strömungsquerschnittes auf die Größe des Meßsignales dadurch zu kompensieren, daß man etwa gemäß der Deutschen Offenlegungs- schrift 26 22 943 bei Erzeugung des Magnetfeldes mittels stromdurchflossener Spulen zusätzliche Kompensationsspulen vorsah, die in der die Elektroden enthaltenden Querschnittsebene des Strömungskanalabschnittes oder auch stromauf- wärts oder stromabwärts hiervon Magnetfelder erzeugten, die die Strömung zur Erzeugung der induzierten Spannungen in den Leiterpfaden in denjenigen Bereichen durchsetzten, welche den unmittelbar nahe den Elektroden gelegenen Bereichen zuzuordnen sind, wobei die Orientierung dieser Magnetfelder zu dem Hauptmagnetfeld entgegengesetzt gerichtet war.In order to reduce the distortion of measured values due to non-uniform flow distribution, attempts have also already been made to compensate for the increased influence of the region of the flow cross section near the electrodes on the size of the measurement signal by, for example, according to German Offenlegungsschrift 26 22 943 when the magnetic field is generated by means of current flow Coils provided additional compensation coils, which generated magnetic fields in the cross-sectional plane of the flow channel section containing the electrodes or also upstream or downstream thereof, which penetrated the flow to generate the induced voltages in the conductor paths in those areas which are to be assigned to the areas located close to the electrodes are, the orientation of these magnetic fields was opposite to the main magnetic field.
Der sich hierbei ergebende Aufbau der gesamten Einrichtung ist vergleichsweise kompliziert, wobei die in der Nähe der Elektroden gelegenen Teile des Magnetsystems, die unmittelbar auf die Bereiche sehr großer Leiterpfaddichte einwirken, eine sehr genaue Montage und extrem feine Justierung erfordern.The resulting structure of the entire device is comparatively complicated, the parts of the magnet system located in the vicinity of the electrodes, which act directly on the areas of very large conductor path densities, require very precise assembly and extremely fine adjustment.
Ein ähnlich wie die zuvor betrachtete Einrichtung wirkender induktiver Durchflußmesser mit einem vereinfachten Aufbau des Magnetfelderzeugungssystems ist in der Deutschen Offenlegungsschrift 400 20 30 beschrieben. Schließlich offenbart die Europäische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 41 80 33, einen induktiven Durchflußmesser der hier betrachteten Art mit einem gegenüber dem Paar einander gegenüberliegender Meßelektroden um 90° versetzten Haupt-Magnetfelderzeugungssystem, das jeweils mit sich über einen begrenzten Winkelbereich der Strömungskanalwand an dessen Außenfläche anliegenden Polschuhen ausgestattet ist, und mit diese Polschuhe umschlingenden Hilfsspulen, die sich über einen größeren Winkelbereich an die Außenfläche des Strömungskanalabschnittes anschmiegen, derart, daß über eine in Umfangsrich- tung weniger als 180° überspannende Mantelfläche der Strömungskanalwand zwi- sehen den Meßelektroden eine etwa sinusförmige Durchflutungsverteilung des Magnetfelderzeugungssystems erreicht wird.A similar to the previously considered device acting inductive flow meter with a simplified structure of the magnetic field generation system is described in German Offenlegungsschrift 400 20 30. Finally, the European patent application, publication number 41 80 33, discloses an inductive flow meter of the type considered here with a main magnetic field generation system which is offset by 90 ° with respect to the pair of opposing measuring electrodes and which is equipped in each case with pole shoes which bear against its outer surface over a limited angular range of the flow channel wall and with auxiliary coils wrapping around these pole shoes, which nestle over a larger angular range on the outer surface of the flow channel section, in such a way that an approximately sinusoidal flow distribution of the magnetic field generation system between the measuring electrodes spans less than 180 ° in the circumferential direction is achieved.
Es zeigt sich, daß auch mit diesem bekannten induktiven Durchflußmesser keine ganz zufriedenstellende Unempfindlichkeit des Meßergebnisses gegenüber strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Veränderungen des Strömungsprofils und gegenüber unsymmetrischen Verzerrungen des Strömungsprofils der Strömung im Stromungskanalabschnitt erreicht werden kann. Wesentliche Verbesserungen können hier durch besondere Maßnahmen an den Elektrodenanordnungen und den diesen zugeordneten Meßleitungen erzielt werden. Hierzu seien folgende Überle- gungen angestellt.It turns out that even with this known inductive flow meter it is not possible to achieve a completely satisfactory insensitivity of the measurement result to changes in the flow profile depending on the flow speed and to asymmetrical distortions of the flow profile of the flow in the flow channel section. Significant improvements can be achieved here by special measures on the electrode arrangements and the measuring lines assigned to them. The following considerations should be made here.
Gemäß einer sehr zweckmäßigen Bauart eines induktiven Durchflußmessers, wie sie aus der internationalen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer WO97/12208 bekannt ist, weist eine der Meßleitungen, die mit einer der Elektrodenanordnungen verbunden ist, einen dünnen Kreisringscheibensektor mit einem Innendurchmesser größer als der Innendurchmesser des Strömungskanalabschnittes auf, wobei dieser Kreisringscheibensektor im Bereich seiner Umfangsmitte die zugehörige Elektrodenanordnung in Gestalt eines kurzen, eine etwa punktförmige Stirnfläche aufweisenden Steges trägt und im Bereich seiner Unterbrechung an einen dünnen U-förmigen Kurzschlußbügel anschließt. Der Kreisringscheibensektor und der U-förmige Kurzschlußbügel sind in einer Radialebene mit Bezug auf die Strömungskanallängsachse gelegen, wobei auch die Elektrodenanordnungen in dieser Radialebene liegen. Die Unterbrechung des Kreisringscheibensektors und der Kurzschlußbügel haben solche lichte Breite, daß sie in der soeben genannten Radialebene die andere der Elektrodenanordnungen und die andere damit verbundene, streifenförmig ausgebildete Meßleitung mit Isolationsabstand umrahmen. Wesentliche Teile der Meßleitungen sowie der zugehörigen Elektrodenanordnungen sind in das Material des Strömungskanalabschnittes isolierend eingebettet und in fester gegenseitiger Lage gehalten.According to a very expedient design of an inductive flow meter, as is known from the international patent application, publication number WO97 / 12208, one of the measuring lines, which is connected to one of the electrode arrangements, has a thin circular disk sector with an inside diameter larger than the inside diameter of the flow channel section, wherein this annular disk sector carries the associated electrode arrangement in the form of a short web having an approximately punctiform end face in the region of its circumferential center and in the region its interruption connects to a thin U-shaped shorting bar. The annular disk sector and the U-shaped shorting bar are located in a radial plane with respect to the longitudinal axis of the flow channel, the electrode arrangements also being located in this radial plane. The interruption of the circular washer sector and the shorting bar have such a clear width that they frame the other of the electrode arrangements and the other associated, strip-shaped measuring line with insulation spacing in the radial plane just mentioned. Substantial parts of the measuring lines and the associated electrode arrangements are embedded in the material of the flow channel section in an insulating manner and are held in a fixed mutual position.
Die Meßelektroden haben bei dieser bekannten Bauform eines induktiven Durchflußmessers an der Strömungskanalinnenwand freiliegende, jeweils etwa punktförmige Elektrodenflächen.In this known design of an inductive flow meter, the measuring electrodes have exposed, approximately punctiform electrode surfaces on the inner wall of the flow channel.
Werden bei Bewegung der elektrisch leitenden Flüssigkeit im Stromungskanalabschnitt Ströme in dem etwa zylindrischen Flüssigkeitsvolumen induziert, so konzentrieren sich die den Strömungskanalinnenraum zwischen den Elektroden durchsetzenden Leitungspfade in der elektrisch leitenden Flüssigkeit nahe der Austrittsstelle bzw. der Eintrittsstelle an den punkförmigen Elektrodenflächen, was bei bestimmten Strömungsprofilverzerrungen über den Strömungskanalquerschnitt hin zu Meßwertverfälschungen führen kann.If currents are induced in the approximately cylindrical liquid volume when the electrically conductive liquid is moved in the flow channel section, the conduction paths passing through the flow channel interior between the electrodes are concentrated in the electrically conductive liquid near the exit point or entry point at the punctiform electrode surfaces, which is the case with certain flow profile distortions the flow channel cross section can lead to falsified measurements.
Man hat bereits versucht, die Leitungspfadkonzentration nahe den einander über den Strömungskanalquerschnitt diametral gegenüberstehenden Elektrodenanordnungen dadurch abzumildern, daß jede Elektrodenanordnung jeweils einen bestimmten Winkelbereich des Strömungskanalinnenumfanges überspannend ausgebildet wurde, indem beispielsweise auf einer Seite des Strömungskanalinnenum- fanges zwei umfangmäßig beabstandete Elektroden und auf der anderen Seite des Strömungskanals diametral gegenüberliegend ebenfalls zwei Elektroden mit demselben umfangsmäßigen Abstand vorgesehen wurden.Attempts have already been made to mitigate the conduction path concentration close to the electrode arrangements diametrically opposite one another across the flow channel cross-section by designing each electrode arrangement to span a specific angular range of the flow channel inner circumference by, for example, on one side of the flow channel inner circumference. catch two circumferentially spaced electrodes and on the other side of the flow channel diametrically opposite also two electrodes were provided with the same circumferential distance.
Die einzelnen Elektroden einer Elektrodenanordnung wurden dann über miteinander verdrillte Leitungen außerhalb des Strömungskanals derart zusammengeschaltet, daß die Ausbildung von die Einzelelektroden und deren Zuleitungen enthaltenden Leiterschleifen vermieden wurde, in denen meßwertverfälschende elektromotorische Kräfte durch bestimmte Streukomponenten des Magnetfeldes des Magnetfelderzeugungssystems induziert werden könnten.The individual electrodes of an electrode arrangement were then interconnected via twisted lines outside the flow channel in such a way that the formation of conductor loops containing the individual electrodes and their leads was avoided, in which electromotive forces falsifying the measured values could be induced by certain stray components of the magnetic field of the magnetic field generation system.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen induktiven Durchflußmesser der eingangs definierten Art so auszubilden, daß die meßwertbeeinflussende Leitungspfadkonzentration in der zu untersuchenden elektrisch leitfähigen Flüs- sigkeit nahe den Elektrodenflächen der Elektrodenanordnungen herabgesetzt wird, was mit einem besonders einfachen Aufbau der Elektrodenanordnungen und der zugehörigen Meßleitungen mit einer Konstruktion erreicht werden soll, welche auch eine Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung ermöglicht.The object of the present invention is to design an inductive flow meter of the type defined at the outset in such a way that the conduction path concentration influencing the measured value in the electrically conductive liquid to be examined is reduced near the electrode surfaces of the electrode arrangements, which is due to a particularly simple structure of the electrode arrangements and the associated measuring lines should be achieved with a construction that also enables simplification and cheaper manufacture.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen induktiven Durchflußmesser mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder von Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der den Ansprüchen 1 und 2 nachgeordneten Ansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen. Einige dieser Ansprüche beinhalten Merkmalskombinationen von selbständiger Bedeutung.This object is achieved by an inductive flow meter with the features of claim 1 or of claim 2. Advantageous refinements and developments are the subject of claims subordinate to claims 1 and 2, the content of which is hereby expressly made part of the description without repeating the wording here. Some of these claims include combinations of features of independent importance.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei in den Zeichnungen eine in erster Linie die Wirkungsweise verdeutli-chende schematische Darstellungsweise gewählt ist und auf Maßstäblichkeit kein Wert gelegt ist. In den Zeichnungen zeigen:In the following, a few exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the drawings, the principle of operation of which is primarily shown in the drawings clarifying schematic representation is selected and no importance is attached to scale. The drawings show:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete perspektivische Dar- Stellung eines induktiven Durchflußmessers der hier betrachteten allgemeinen Art zur Erläuterung von Begriffen und geometrischen Verhältnissen;Figure 1 is a partially sectioned perspective view of an inductive flow meter of the general type considered here for explaining terms and geometric relationships.
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines induktiven Durchflußmessers zur Erläuterung des meßwertverfälschenden Einflusses einer asymmetrischen Verzerrung des Geschwindigkeits-Vektorfeldes im Strömungskanalquerschnitt relativ zur Strömungskanalmittelachse;2 shows a perspective view of a part of an inductive flow meter for explaining the measurement-distorting influence of an asymmetrical distortion of the velocity vector field in the flow channel cross section relative to the flow channel center axis;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines induktivenFig. 3 is a perspective view of part of an inductive
Durchflußmessers zur Erläuterung des meßwertverfälschenden Einflusses einer Änderung des zur Strömungskanalmittelachse symmetrischen Strömungsgeschwindigkeit- Vektorfeldes beim Übergang von einer laminaren Strömung zu ei- ner turbulenten Strömung;Flow meter for explaining the measurement-distorting influence of a change in the flow velocity vector field symmetrical to the central flow channel axis during the transition from a laminar flow to a turbulent flow;
Fig .4 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines induktivenFig .4 is a perspective view of a part of an inductive
Durchflußmessers, durch dessen Strömungskanalquerschnitt eine laminare Strömung der elektrisch leitenden Flüssigkeit tritt;Flow meter, through the flow channel cross section of which a laminar flow of the electrically conductive liquid occurs;
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines induktiven Durchflußmessers der hier angegebenen Art in einem Viertel der Wand des Strömungskanalabschnittes enthaltenden Ausschnitt mit einer Festlegung eines Koordinatensystems;Fig. 5 is a perspective view of an inductive flow meter of the type specified here in a quarter of the wall the section containing the flow channel section with a definition of a coordinate system;
Fig. 5a und 5b Diagramme, in denen über dem Umfangswinkel der Lage von Punkten der Stromungskanalinnenflache zwischen einem umfangsmäßig in der Mitte zwischen den Elektroden gelegenem Punkt und dem Lagepunkt einer Elektrode Werte einer Größe aufgetragen sind, die zu Durchflutungswerten des Magnetfelderzeugungssystems des induktiven Durchflußmessers in Beziehung steht;5a and 5b are diagrams in which values of a magnitude are plotted against the circumferential angle of the position of points of the flow channel inner surface between a point lying circumferentially in the middle between the electrodes and the position of an electrode, which are related to the flow values of the magnetic field generation system of the inductive flow meter stands;
Fig. 6 ein Diagramm und eine Querschnittsdarstellung einer Abwicklung der Strömungskanalwand gemäß Fig. 5 zur Erläu- terung der Gewinnung von Diagrammen nach den Fig. 5a und 5b;FIG. 6 shows a diagram and a cross-sectional illustration of a development of the flow channel wall according to FIG. 5 to explain the extraction of diagrams according to FIGS. 5a and 5b;
Fig. 7 bis 12 verschiedene vorteilhafte Formen von an oder in einander diametral gegenüberliegenden Wandbereichen des Strömungskanalabschnittes des induktiven Durchflußmessers angebrachten Feldspulen des Magnetfelderzeugungssystems, wobei in den genannten Darstellungen jeweils die auf einer Seite gelegene Spule oder Spulenanordnung für den Be- trachter sichtbar gezeichnet ist;7 to 12 show various advantageous forms of field coils of the magnetic field generation system attached to or in diametrically opposite wall regions of the flow channel section of the inductive flow meter, in which case the coil or coil arrangement located on one side is shown in a manner visible to the viewer;
Fi *ög. 13 eine schematische Schnittdarstellung eines induktivenFi * ög. 13 shows a schematic sectional illustration of an inductive one
Durchflußmessers in einer Ausführungsform, bei der das Magnetfelderzeugungssystem in bestimmter Weise ausge- bildete Polstücke eines mit einer Erregerwicklung versehenen Kernsystems aufweist;Flow meter in an embodiment in which the magnetic field generation system in a certain way formed pole pieces of a core system provided with an excitation winding;
Fig. 14 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform ei- nes induktiven Durchflußmessers gemäß einer Abwandlung gegenüber der Aus-führungsform nach Fig. 13;FIG. 14 shows a perspective illustration of an embodiment of an inductive flow meter according to a modification compared to the embodiment according to FIG. 13;
Fig. 15 eine schematische perspektivische Ansicht eines induktivenFig. 15 is a schematic perspective view of an inductive
Durchflußmessers der hier betrachteten Art unter Weglas- sung des Magnetfelderzeugungssystems, jedoch mit detaillierter Darstellung eines beson-ders vorteilhaften Elektrodensystems;Flow meter of the type considered here with the omission of the magnetic field generation system, but with a detailed representation of a particularly advantageous electrode system;
Fig. 16 einen Radialschnitt durch den Stromungskanalabschnitt des induktiven Durchflußmessers nach Fig. 15 in der die Elektrodenanordnungen enthaltenden Ebene;16 shows a radial section through the flow channel section of the inductive flow meter according to FIG. 15 in the plane containing the electrode arrangements;
Fig. 17 und 18 ähnliche Darstellungen wie Fig. 16 von gegenüber der Aus- führungsform nach Fig. 15 und 16 abgewandelten Ausführungsformen;17 and 18 representations similar to FIG. 16 of embodiments modified compared to the embodiment according to FIGS. 15 and 16;
Fi 'ög. 19 eine schematische Teilansicht eines induktiven Durchfluß- messers der hier angegebenen Art im Bereich der äußeren Anschlüsse der Meßleitungen gemäß einer vorteilhaftenFi 'ög. 19 shows a schematic partial view of an inductive flow meter of the type specified here in the area of the outer connections of the measuring lines according to an advantageous embodiment
Ausgestaltung; unddesign; and
Fig. 20 eine schematische Seitenansicht eines induktiven Durchflußmessers gemäß einer weiteren Abwandlung. Der Grundgedanke der hier vorgeschlagenen Ausbildung der Elektrodenanordnung sei zunächst anhand der Zeichnungsfiguren 15 bis 20 erläutert. Der induktive Durchflußmesser nach Fig. 15 enthält den aus elektrisch isolierendem Material gefertigten, im Querschnitt runden Stromungskanalabschnitt 1, durch dessen zylindrischen Innenraum die elektrisch leitende Flüssigkeit parallel zur Strömungskanalmittelachse Z geführt wird, deren Durchfluß zu messen ist. Das in der Darstellung von Fig. 15 nicht im einzelnen gezeigte Magnetfelderzeugungssystem erzeugt im Bereich des Strömungskanalabschnittes 1 ein Magnetfeld mit Richtung quer zur Stömungsrichtung und quer zur Verbindungslinie zwischen den Elektrodenanordnungen 2 und 3. Über einen etwa in der Mitte der Längserstrek- kung des Strömungskanalabschnittes 1 gelegenen Querschnitt des Strömungska- nalinnenraums stehen einander diametral die Elektrodenanordnungen 2 und 3 gegenüber, die jeweils einen bestimmten Winkelbereich α des Strömungskanalinnen- umfangs überspannen. Die Elektrodenanordnungen weisen schmale, zylindersek- torförmige Elektrodenflächen auf, die mit der Innenfläche des Strömungskanalabschnittes fluchten, wie aus Fig. 16 deutlich zu ersehen ist. Die Erstreckung der Elektrodenflächen über den Winkelbereich α bewirkt, daß die Eintrittstelle bzw. die Austrittsstelle der Leitungspfade, welche den Strömungskanalinnenraum durchsetzen und in welchen bei Bewegung der Flüssigkeit vermittels des Magnetfeldes B elektromotorische Kräfte induziert werden, im elektrodennahen Bereich eine gegenüber Anordnungen mit punktförmigen Elektroden geringere Leitungspfadkonzentration haben, so daß bei Veränderungen des Strömungsprofils durch den Strömungskanalinnenraum eine geringere Meßwertverfälschung mit den hier gezeigten Elektrodenanordnungen erreicht wird.20 is a schematic side view of an inductive flow meter according to a further modification. The basic idea of the design of the electrode arrangement proposed here will first be explained with reference to the drawing figures 15 to 20. The inductive flow meter according to FIG. 15 contains the flow channel section 1, which is made of electrically insulating material and is round in cross section, through the cylindrical interior of which the electrically conductive liquid is guided parallel to the flow channel center axis Z, the flow of which is to be measured. 15 generates a magnetic field in the area of the flow channel section 1 with a direction transverse to the flow direction and transverse to the connecting line between the electrode arrangements 2 and 3. Via an approximately in the middle of the longitudinal extent of the flow channel section 1 cross-section of the flow channel interior diametrically opposed to each other are the electrode arrangements 2 and 3, each spanning a certain angular range α of the flow channel inside. The electrode arrangements have narrow, cylindrical-sector-shaped electrode surfaces which are flush with the inner surface of the flow channel section, as can be clearly seen from FIG. 16. The extension of the electrode surfaces over the angular range α causes the entry point or the exit point of the conduction paths, which penetrate the flow channel interior and in which electromotive forces are induced when the liquid is moved by means of the magnetic field B, to be lower in the area near the electrodes compared to arrangements with punctiform electrodes Have conduction path concentration, so that when the flow profile changes through the flow channel interior, less distortion of the measured value is achieved with the electrode arrangements shown here.
Die Elektrodenanordnung 2 steht radial nach einwärts als bogenförmiger Steg von einem Kreisringscheibensektor 40 weg, der im Bereich seiner Unterbrechung an einen dünnen U-förmigen Kurzschlußbügel 50 anschließt. Der Kreis- ringscheibensektor 40 und der U-förmige Kurzschlußbügel 50 liegen in einer Radialebene mit Bezug auf die Strömungskanallängsachse Z, in welcher auch die Mittelebenen der Elektrodenanordnungen 2 und 3 gelegen sind.The electrode arrangement 2 projects radially inward as an arcuate web from an annular disk sector 40, which connects to a thin U-shaped shorting bar 50 in the region of its interruption. The circle- washer sector 40 and the U-shaped shorting bar 50 lie in a radial plane with respect to the longitudinal axis Z of the flow channel, in which the center planes of the electrode arrangements 2 and 3 are also located.
Die Unterbrechung des Kreisringscheibensektors 40 und der Kurzschlußbügel 50 haben solche lichte Breite, daß sie in der Radialebene die andere Elektrodenanordnung 3 und eine zu ihr führende streifenföπnige Meßleitung 60 mit Isolationsabstand umrahmen. Die Elektrodenanordnung 3 kann sich entweder von der Meßleitung 60 aus in Richtung auf die Innenfläche des Strömungskanalabschnittes hin verbreitern, wie dies in Fig. 15 angedeutet ist oder kann von einem vorderen Teil der Meßleitung 60 gebildet sein, wobei diese dann auf ihre gesamte Länge solche Breite hat, daß die Meßelektrodenanordnung 3 schließlich auf der Strömungskanalinnenseite denselben umfangsmäßigen Winkel α überspannt wie die Elektrodenanordnung 2.The interruption of the annular disk sector 40 and the short-circuiting bracket 50 have such a clear width that they frame the other electrode arrangement 3 and a strip-shaped measuring line 60 leading to it with insulation spacing in the radial plane. The electrode arrangement 3 can either widen from the measuring line 60 in the direction of the inner surface of the flow channel section, as indicated in FIG. 15, or can be formed by a front part of the measuring line 60, which then has such a width over its entire length has that the measuring electrode arrangement 3 finally spans the same circumferential angle α on the inside of the flow channel as the electrode arrangement 2.
Fig. 17 zeigt eine Ausführungsform, bei der jede Elektrodenanordnung zwei Einzelelektroden 2a und 2b bzw. 3a und 3b aufweist, die am Innenumfang des Strömungskanalabschnittes 1 über den Winkelbereich α auseinanderliegen. Auch mit dieser Anordnung wird eine Herabsetzung der Konzentration der Leitungs- pfade im elektrodennahen Bereich erzielt, die zu einer Verbesserung der Unabhängigkeit des Meßergbnisses von Strömungsprofilverzerrungen in der elektrisch leitenden Flüssigkeit führt.17 shows an embodiment in which each electrode arrangement has two individual electrodes 2a and 2b or 3a and 3b, which are spaced apart on the inner circumference of the flow channel section 1 over the angular range α. With this arrangement, too, the concentration of the conduction paths in the region near the electrodes is reduced, which leads to an improvement in the independence of the measurement result from flow profile distortions in the electrically conductive liquid.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 18 sind über den Winkelbereich von α jeweils vier stegförmige Einzelelektroden 2a bis 2d bzw. 3a bis 3d verteilt. Die einzelnen Elektroden nach Fig. 3 und die Einzelelektroden nach Fig. 18 brauchen nicht an gesonderte Meßleitungsabschnitte gelegt zu werden, die gegebenenfalls verdrillt aus dem Stromungskanalabschnitt herausgeführt werden müßten, um meßwertverfälschende Einflüsse von Induktionsspannungen in den Meßleitungen auszuschließen. Vielmehr sind die einzelnen Elektroden der Elektrodenanordnungen jeweils unmittelbar über Meßleitungsabschnitte kurzgeschlossen, nämlich die Einzelelektroden 2a und 2b über den sie verbindenden Bogenabschnitt des Kreisringscheibensektors 40 und die Einzelelektroden 3a und 3b durch die sie verbin- dende Stirnseite des streifenförmigen Teiles 60. Entsprechendes gilt für die Ausführungsform nach Fig. 17.In the embodiment according to FIG. 18, four web-shaped individual electrodes 2a to 2d or 3a to 3d are distributed over the angular range of α. The individual electrodes according to FIG. 3 and the individual electrodes according to FIG. 18 do not need to be placed on separate measuring line sections, which, if necessary, would have to be twisted out of the flow channel section, in order to influence measurement-induced influences of induction voltages in the measuring lines excluded. Rather, the individual electrodes of the electrode arrangements are each short-circuited directly via measuring line sections, namely the individual electrodes 2a and 2b via the arc section of the annular disk sector 40 connecting them and the individual electrodes 3a and 3b through the end face of the strip-shaped part 60 connecting them. The same applies to the embodiment according to Fig. 17.
Man erkennt bei den Bauformen nach den Fig. 15 bis 18, daß der Kreisringscheibensektor 40 und Teile des Kurzschlußbügels 50 ebenso wie der die Elektrodenanordnung 3 tragende streif enförmige Leiter 60 teilweise in einer radialen Mittelebene liegend in die Wand des Strömungskanalabschnittes 1 eingebettet sind. Die genannten Leiterteile können in den als Kunststoff-Spritzgußteil ausgebildeten Strömungsabschnitt 1 eingegossen sein, derart, daß die Elektrodenflächen auf der Strömungskanalinnenseite freiliegen und der Kurzschlußbügel 50 sowie der streifenförmige Leiter 60 seitlich aus der Wand des Strömungskanalabschnittes 1 vorstehen, derart, daß hier eine Meßvorrichtung angeschlossen werden kann, die in der Zeichnung mit 70 bezeichnet ist.15 to 18 that the annular disk sector 40 and parts of the shorting bar 50 as well as the strip-shaped conductor 60 carrying the electrode arrangement 3 are partially embedded in the wall of the flow channel section 1 in a radial central plane. The aforementioned conductor parts can be cast into the flow section 1, which is designed as a plastic injection-molded part, such that the electrode surfaces are exposed on the inside of the flow channel and the shorting bar 50 and the strip-shaped conductor 60 protrude laterally from the wall of the flow channel section 1, in such a way that a measuring device is connected here can be designated 70 in the drawing.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Kurzschlußbügel 50 und die strei- fenförmige Meßleitung 60 seitlich ausreichend weit aus der sie umschließenden Strömungskanalwand hervorstehen und in diesem Bereich zunächst durch Leiterstege einstückig verbunden sind, derart, daß während des Einbettens der Elektrodenanordnungen und der Meßleitungen die Elektrodenanordnungen eine feste relative Lage zueinander einhalten. Nach dem Einbetten werden die verbindenden Leiterstege durch von der Strömungskanalaußenwand beabstandete Ausstanzungs- Trennbereiche entfernt, wobei sich die gegenseitige Lage der Elektrodenanordnungen nicht mehr verändert. Solche Ausstanzungs-Trennbereiche sind in Fig. 19 bei 80 angedeutet. Die beiden Meßleitungen mit ihren Elektrodenanordnungen können also als ein einheitliches Blech-Stanzteil bereitgestellt werden und werden in den als Spritzgußteil ausgebildeten Stromungskanalabschnitt 1 eingebettet und erst danach durch die Ausstanzungs-Trennbereiche elektrisch voneinander abgeteilt.It is particularly expedient if the shorting bar 50 and the strip-shaped measuring line 60 protrude laterally sufficiently far from the flow channel wall surrounding them and are initially connected in one piece in this area by conductor webs, such that the electrode arrangements become one during the embedding of the electrode arrangements and the measuring lines maintain a fixed relative position to each other. After the embedding, the connecting conductor webs are removed by punched-out separating regions spaced apart from the outer flow channel wall, the mutual position of the electrode arrangements no longer changing. Such punching-out separation areas are indicated at 80 in FIG. 19. The two measuring lines with their electrode arrangements can thus be provided as a uniform sheet metal stamped part and are embedded in the flow channel section 1, which is designed as an injection molded part, and only then are they electrically separated from one another by the punched-out separation regions.
Der Kreisringscheibensektor 40 und die streifenförmige Meßleitung 60 haben in der Radialebene mit Bezug auf die Strömungskanallängsachse Z beträchtliche Breite, um ausreichende Leiterquerschnitte für einen sicheren Kurzschluß der Einzelelektroden je einer Elektrodenanordnung zur Verfügung zu stellen. Werden die Elektrodenanordnungen und Meßleitungen in die Wand des Strömungskanal- abschnittes 1 eingebettet, so kann der Stromungskanalabschnitt eine beträchtliche Wandstärke annehmen, derart, daß es bei manchen Ausführungsformen Schwierigkeiten bereitet, im Innenraum des Strömungskanalabschnittes 1 ein ausreichend intensives Magnetfeld zu errichten.The annular disk sector 40 and the strip-shaped measuring line 60 have a considerable width in the radial plane with respect to the longitudinal axis Z of the flow channel in order to provide sufficient conductor cross sections for a safe short circuit of the individual electrodes of each electrode arrangement. If the electrode arrangements and measuring lines are embedded in the wall of the flow channel section 1, the flow channel section can assume a considerable wall thickness, such that in some embodiments it is difficult to establish a sufficiently intense magnetic field in the interior of the flow channel section 1.
Zur Vermeidung dieses Problems können gemäß der Ausführungsform vonTo avoid this problem, according to the embodiment of
Fig. 20 die Elektrodenanordnungen und die Meßleitungen in einem Flanschkörper 90 größeren Durchmessers des Strömungskanalabschnittes 1 eingebettet sein, an den beidseitig dünnwandige Kanalteile 100 und 110 des Strömungskanalabschnittes 1 anschließen. Die Innenräume dieser Kanalteile fluchten mit der zentralen Öffnung des Flanschkörpers 90 größeren Durchmessers. Die Außenwände der dünnwandigen Kanalteile 100 und 110 sind von paarweise über den Strömungskanalinnenraum hinweg einander gegenüberstehenden Feldspulen oder Polschuhen 120 des Magnetfelderzeugungssystems in bestimmten Umfangswinkelbereichen umschlugen, derart, daß das von den Spulen ausgehende Magnetfeld der hier angegebenen Art auf einem vergleichsweise kurzen Weg durch die Kanalwände hindurch das Flüssigkeitsvolumen im Stromungskanalabschnitt 1 erreicht. Der hier definierte Winkelbereich beträgt mindestens 125°, bevorzugtermaßen mehr als 140°. Es hat sich gezeigt, daß durch eine besondere Zusammenwirkung einer speziellen Gestaltung des Verlaufs der effektiven Intensität des Magnetfeldes des Ma- gentfelderzeugungssystems mit der hier angegebenen Form der Elektrodenflächen der Elektroden 2 und 3 eine überraschende zusätzliche Verbesserung der Unemp- findlichkeit des induktiven Durchflußmessers gegenüber Strömungsprofiländerungen und Strömungsprofilunsymmetrien erreicht werden kann, wobei auch die Herstellung der Elektrodenanordnung vereinfacht und verbilligt wird.20, the electrode arrangements and the measuring lines are embedded in a flange body 90 of larger diameter of the flow channel section 1, to which thin-walled channel parts 100 and 110 of the flow channel section 1 connect. The interiors of these channel parts are aligned with the central opening of the flange body 90 of larger diameter. The outer walls of the thin-walled channel parts 100 and 110 are turned over by pairs of field coils or pole pieces 120 of the magnetic field generation system, which face each other across the flow channel interior, in such a way that the magnetic field emanating from the coils of the type specified here passes through the channel walls in a comparatively short way the liquid volume in the flow channel section 1 is reached. The angular range defined here is at least 125 °, preferably more than 140 °. It has been shown that a special interaction of a special design of the course of the effective intensity of the magnetic field of the magnetic field generation system with the shape of the electrode surfaces of electrodes 2 and 3 indicated here leads to a surprising additional improvement in the sensitivity of the inductive flow meter to flow profile changes and Flow profile asymmetries can be achieved, the manufacture of the electrode arrangement also being simplified and cheaper.
Der in Fig. 1 in seinen grundsätzlichen Bestandteilen dargestellte induktive Durch-flußmesser der hier betrachteten allgemeinen Art wiederum enthält einen Stromungskanalabschnitt 1 in Gestalt eines Rohres aus elektrisch isolierendem Material. Die Mittel längsachse des Strömungskanalabschnittes 1 ist mit Z bezeichnet. In der Mitte der Längserstreckung des Strömungskanalabschnittes 1 befinden sich an einander diametral über den betref-fenden Strömungskanalquerschnitt hin- weg gegenüberliegenden Orten Elektrodenanordnungen der zuvor behandelten Art, wobei in den Fig. 1 bis 14 diese sich jeweils über den Winkelbereich α erstreckenden Elektrodenanordnungen durch punktförmige Elektroden 2 und 3 in der jeweiligen Winkelbereichsmitte symbolisiert sind, um die Darstellung zu vereinfachen. Die Meßelektroden 2 und 3 sind über durch die Wand des elektrisch isolierenden Strömungskanalabschnittes 1 reichende Meßleitungen 4 bzw. 5 an ein Spannungsmeßgerät 6 angeschlossen sind. Die Meßelektroden 2 und 3 können auf der Innenseite des Strömungskanalabschnittes 1 unmittelbar Verbindung zu der den Strö-mungskanalabschnitt 1 durchfließenden, elektrisch leitenden Flüssigkeit aufnehmen oder aber bei dem Fachmann bekannter Wechselstromerregung eines Ma- gnetfelderzeugnissystems des induktiven Durchflußmessers kapazitiv an die elektrisch leitende Flüssigkeit angekoppelt sein, so daß die Meßelektroden in diesem Fall an der Innenseite des Strömungskanalabschnittes 1 nicht frei zu liegen brauchen. Der Abstand der die Meßelektroden 2 und 3 enthaltenden Querschnittsebene des Strömungskanalabschnittes 1 von dessen stromauf gelegenem Ende und dessen stromab gelegenem Ende sei jeweils mit z bezeichnet.The inductive flow meter of the general type considered here, shown in its basic components in FIG. 1, in turn contains a flow channel section 1 in the form of a tube made of electrically insulating material. The central longitudinal axis of the flow channel section 1 is designated Z. In the middle of the longitudinal extent of the flow channel section 1 there are electrode arrangements of the type previously discussed, diametrically opposite one another across the relevant flow channel cross-section, wherein in FIGS. 1 to 14 these electrode arrangements each extend over the angular range α by punctiform electrodes 2 and 3 are symbolized in the middle of the respective angular range in order to simplify the illustration. The measuring electrodes 2 and 3 are connected to a voltage measuring device 6 via measuring lines 4 and 5, which extend through the wall of the electrically insulating flow channel section 1. The measuring electrodes 2 and 3 can directly connect on the inside of the flow channel section 1 to the electrically conductive liquid flowing through the flow channel section 1 or, in the case of alternating current excitation of a magnetic field product system of the inductive flow meter known to the person skilled in the art, be capacitively coupled to the electrically conductive liquid, so that the measuring electrodes do not need to be exposed on the inside of the flow channel section 1 in this case. The distance between the cross-sectional plane containing the measuring electrodes 2 and 3 of the flow channel section 1 from its upstream end and its downstream end is denoted in each case by z.
Schließlich ist in Fig. 1 durch ein Blocksymbol ein Magnetfelderzeugungssy- stem 7 angedeutet. Dieses erzeugt ein durch Vektoren der magnetischen Induktion dargestelltes Induktions-Vektorfeld B , wobei die magnetischen Feldlinien die Wand des Strömungs-kanalabschnittes 1 und dessen Innenraum durchsetzen und im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse Z und senkrecht zur die Meßelektroden 2 und 3 verbindenden Durchmesserlinie des Strömungskanalquerschnittes orientiert sind.Finally, a magnetic field generation system 7 is indicated in FIG. 1 by a block symbol. This generates an induction vector field B represented by vectors of magnetic induction, the magnetic field lines penetrating the wall of the flow channel section 1 and its interior and being oriented essentially perpendicular to the central axis Z and perpendicular to the diameter line of the flow channel cross section connecting the measuring electrodes 2 and 3 ,
Die hier betrachtete Länge des Innenraumes desThe length of the interior of the
Strömungskanalabschnittes 1 von 2z ist hier etwa gleich dem Durchmesser des Strömungskanalquerschnittes gewählt. Ein von dem Magnetfelderzeugungssystem 7 erzeugtes Magnetfeld sei für die Erläuterungszwecke im Zusammenhang mit Fig. 1 zunächst als im gesamten Innenraum des Strömungskanalabschnittes 1 homogen angenommen. Wird nun eine elektrisch leitende Flüssigkeit durch den Innenraum des Strömungskanalabschnittes 1 geführt, so haben die Strömungspartikel der Flüssigkeit Geschwindigkeiten entsprechend den einzelnen zu der Mittellängsachse Z parallelen Geschwindigkeitsvektoren eines Vektorfeldes v .Flow channel section 1 of 2z is chosen to be approximately equal to the diameter of the flow channel cross section. A magnetic field generated by the magnetic field generation system 7 is initially assumed to be homogeneous in the entire interior of the flow channel section 1 for the purposes of explanation in connection with FIG. 1. If an electrically conductive liquid is now passed through the interior of the flow channel section 1, the flow particles of the liquid have speeds corresponding to the individual speed vectors of a vector field v parallel to the central longitudinal axis Z.
Eine Vielzahl von den den gesamten Innenraum des Strömungskanalabschnittes 1 sowohl über den Kanalquerschnitt als auch über die Länge des Strö- mungskanalabschnittes 1 hin durchsetzenden Leiterpfaden ist durch gestrichelte Linien w in Fig. 1 angedeutet. Bewegt sich die elektrische leitende Flüssigkeit entsprechend dem Ge-schwindigkeits-Vektorfeld v durch den Stromungskanalabschnitt 1 , so sind die Leiterpfade entsprechend den Linien w als im Magnetfeld bewegte Leiter zu verstehen, in welchen jeweils elektromotorische Kräfte aufgrund der Bewegung der Leiterpfade induziert werden, derart, daß schließlich zwischen den Meßelektroden 2 und 3 eine resultie-rende induzierte Meßspannung ansteht, welche durch das Meßgerät 6 gemessen wird und zu der Durchflußmenge je Zeiteinheit der elektrisch leitenden Flüssigkeit in Beziehung steht.A multiplicity of the conductor paths passing through the entire interior of the flow channel section 1 both over the channel cross section and over the length of the flow channel section 1 are indicated by dashed lines w in FIG. 1. If the electrically conductive liquid moves through the flow channel section 1 in accordance with the speed vector field v, the conductor paths in accordance with the lines w are to be understood as conductors moved in the magnetic field, in each of which electromotive forces are due to the movement of the conductor paths are induced in such a way that a resulting induced measuring voltage is finally present between the measuring electrodes 2 and 3, which is measured by the measuring device 6 and is related to the flow rate per unit time of the electrically conductive liquid.
Aufgrund der Orientierung und des Verlaufs der in der elektrisch leitenden Flüssigkeit angenommenen Leiterpfade entsprechend den Linien w tragen die in den einzelnen Leiterpfaden induzierten elektromotorischen Kräfte in unterschiedlichem Maße zu dem schließlich am Meßgerät 6 ablesbaren Meßsignal S bei. Dies ergibt sich daraus, daß die Leiterpfade mindestens in bestimmten Abschnitten ihres Verlaufes zwischen den Meßelektroden 2 und 3 eine von dem Verlauf senkrecht zur Mittellängsachse Z und senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfeldes unterschiedliche Orientierung haben und auch jeweils unterschiedliche Längen besitzen.Because of the orientation and the course of the conductor paths assumed in the electrically conductive liquid according to the lines w, the electromotive forces induced in the individual conductor paths contribute to the measurement signal S which can finally be read off on the measuring device 6 in different degrees. This results from the fact that the conductor paths, at least in certain sections of their course between the measuring electrodes 2 and 3, have a different orientation from the course perpendicular to the central longitudinal axis Z and perpendicular to the field lines of the magnetic field and also have different lengths.
Aus diesem Grunde rechtfertigt sich eine Betrachtung der Leiterpfadkonfiguration als Leiterpfadkonfigurations-Wertigkeitsvektorfeld W , wobei dieses nachfolgend abgekürzt als Wertigkeits-Vektorfeld bezeichnete Vektorsystem die für die Induktion von elektromotorischen Kräften verantwortlichen Orientierungskomponenten das Leiterp fadverlaufs berücksichtigen.For this reason, considering the conductor path configuration as a conductor path configuration value vector field W is justified, this vector system, hereinafter abbreviated as a value vector field, taking into account the orientation components responsible for the induction of electromotive forces, the conductor path.
Das an dem Spannungsmeßgerät 6 ablesbare Signal S ist folgendermaßen auszudrücken:The signal S readable on the voltage measuring device 6 can be expressed as follows:
S ~ ( B x W ) - v d(Vol)S ~ (B x W) - v d (Vol)
(Vι,l)(Vι, l)
Haben sämtliche zur Mittellängsachse Z parallele Vektoren des Strö- mungsge-schwindigkeit-Vektorfeldes v gleiche Länge, ist also die Strömungsgeschwindigkeit über dem Strömungskanalquerschnitt hin konstant, dann ergibt sich eine lineare Abhän-gigkeit des Meßsignales S von der Strömungsgeschwindigkeit, da das Produkt (B x W ) im wesentlichen als eine durch die geometrische Anordnung im Durchflußmesser bestimmte Vorrichtungskonstante ist.If all of the vectors of the flow velocity vector field v parallel to the central longitudinal axis Z have the same length, ie if the flow velocity is constant over the flow channel cross section, this results in a linear dependence of the measurement signal S on the flow velocity, since the product (B x W) is essentially a device constant determined by the geometrical arrangement in the flow meter.
Praktisch aber erleidet das Geschwindigkeits-Vektorfeld v für bestimmteIn practice, however, the velocity vector field v suffers for certain
Betriebsfälle des induktiven Durchflußmessers bestimmte Verzerrungen, die kurz unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 rein qualitativ behandelt seien.Operating cases of the inductive flow meter certain distortions, which are briefly treated qualitatively with reference to FIGS. 2 to 4.
Fig. 2 zeigt ein Vektorfeld v der Geschwindigkeitsverteilung über den Strö- mungskanalquerschnitt hin, bei dem keine Rotationssymmetrie des Strömungsprofils mit Bezug auf die Mittellängsachse Z des Strömungskanalabschnittes 1 vorliegt. Der Bereich maximaler Geschwindigkeitsvektoren des Vektorfeldes v ist mit Bezug auf die Mittellängsachse Z nach abwärts asymmetrisch versetzt. Diese Geschwindigkeitsverteilung kann beispielsweise daraus resultieren, daß sich in Kanalabschnitten, welche dem Stromungskanalabschnitt 1 vorgeschaltet sind, Strömungshindernisse, beispielsweise Ventilschieber, Rohrkrümmer und dgl. befinden, die bewirken, daß sich beispielsweise im unteren Quadranten des Rohrquerschnittes die maximalen Strömungsvektoren der Strömungsverteilung befinden. Der Bereich des Maximum kann jedoch auch in anderen Quadranten liegen, etwa in einem Querschnittsquadranten, an den die Meßelektrode 2 angrenzt, oder in einem Querschnittsquadranten, welcher dem Scheitelpunkt des Strömungskanalabschnittes 1 benachbart ist, oder auch in dem Querschnittsquadranten, an den die Meßelektrode 3 angrenzt.2 shows a vector field v of the velocity distribution over the flow channel cross section, in which there is no rotational symmetry of the flow profile with respect to the central longitudinal axis Z of the flow channel section 1. The range of maximum speed vectors of the vector field v is asymmetrically offset downwards with respect to the central longitudinal axis Z. This speed distribution can result, for example, from the fact that there are flow obstacles, for example valve spools, pipe elbows and the like, in channel sections which are upstream of the flow channel section 1, which have the effect that, for example, the maximum flow vectors of the flow distribution are located in the lower quadrant of the pipe cross section. However, the range of the maximum can also lie in other quadrants, for example in a cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 2 is adjacent, or in a cross-sectional quadrant that is adjacent to the apex of the flow channel section 1, or also in the cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 3 is adjacent ,
Fig. 3 zeigt eine Situation, bei der aufgrund hoher Strömungsgeschwindigkeit im Stromungskanalabschnitt 1 ein Übergang von der laminaren Strömung (siehe Fig. 4) zu einer turbulenten Strömung stattgefunden hat. Das Strömungsprofil ist in einem Axiallängsschnitt einer Trapezform angenähert, wobei Randschichten geringer Strömungsgeschwindigkeit verhältnismäßig geringe radiale Stärke haben. Im Bereich einer laminaren Strömung gemäß Fig. 4 hat das Strömungsprofil des Vektorfeldes die Gestalt eines zu der Mittellängsachse Z symmetrischen Rotationsparaboloides.FIG. 3 shows a situation in which a transition from the laminar flow (see FIG. 4) to a turbulent flow has occurred due to the high flow velocity in the flow channel section 1. The flow profile is approximated to a trapezoidal shape in an axial longitudinal section, with boundary layers of low flow velocity being relatively low radial Have strength. In the area of a laminar flow according to FIG. 4, the flow profile of the vector field has the shape of a paraboloid of revolution symmetrical to the central longitudinal axis Z.
Sowohl die Lage als auch die Größe der Asymmetrie des Strömungsprofils gegenüber der Mittellängsachse Z nach Fig. 2 als auch die prinzipielle Gestalt eines zur Mittellängsachse Z symmetrischen Strömungsprofils nach den Fig. 3 und 4 und schließlich auch die Gestalt eines rotationsparaboloidischen Strömungsprofils im laminaren Strömungsbereich haben Einfluß auf das an dem Meßgerät 6 nach Fig. 1 ablesbare Meßsignal im Sinne einer Meßwertverfälschung, wenn von einem homogenen Magnetfeld B ausgegangen wird, da Abweichungen der praktischen Geschwindigkeits-Vektorfelder v von einer über den Strömungskanalquerschnitt gleichförmigen Verteilung jeweils unterschiedliche Bewegungen der durch das Linienfeld w in Fig. 1 versinnbildlichten Leiterpfade des Wertigkeits-Vektorfeldes W und damit unterschiedliche Beiträge zum Signal S bedeuten.Both the position and the size of the asymmetry of the flow profile with respect to the central longitudinal axis Z according to FIG. 2 as well as the basic shape of a flow profile symmetrical to the central longitudinal axis Z according to FIGS. 3 and 4 and finally also the shape of a paraboloidal flow profile in the laminar flow area have an influence 1 in the sense of a measurement value falsification if a homogeneous magnetic field B is assumed, since deviations in the practical velocity vector fields v from a uniform distribution over the flow channel cross section each result in different movements of the line field w in Fig. 1 symbolized conductor paths of the value vector field W and thus mean different contributions to the signal S.
Es wurde nun gefunden, daß die Kompensation des meßwertverfälschendenIt has now been found that the compensation of the measurement value falsifying
Einflusses der Verzerrung der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Strömungskanalquerschnitt hin durch besondere Gestaltung des Vektorfeldes der magnetischen Induktion B dann besonders erfolgreich ist, wenn ein in dem Stromungskanalabschnitt 1 wirksames Magnetfelderzeugungssystem den Innenraum des Strömungskanalabschnittes mit einer effektiven Intensität i durchsetzt, die, über einer Abwicklung der Strömungskanalinnenwand aufgetragen, zwischen ei- nem Umfangspunkt auf halber Strecke zwischen den Meßelektroden und jeweils einer der Meßelektroden einen in ganz bestimmter Weise ausgeprägten konkaven Verlauf hat. Die effektive Intensität i des vom Magnetfelderzeugungssystem erzeugten Magnetfeldes bezogen auf die Zylinderfläche, in welcher die Magnetlinien in die elektrisch leitfähige Flüssigkeit eintreten und mit ihr in Wechselwirkung treten, also bezogen auf die Innenwandfläche des Strömungskanalabschnittes 1, sei hier folgendermaßen definiert:Influence of the distortion of the flow velocity distribution across the flow channel cross-section through special design of the vector field of magnetic induction B is particularly successful when a magnetic field generation system effective in the flow channel section 1 penetrates the interior of the flow channel section with an effective intensity i, which is plotted over a development of the flow channel inner wall , between a circumferential point halfway between the measuring electrodes and one of the measuring electrodes in each case has a concave shape which is pronounced in a very specific way. The effective intensity i of the magnetic field generated by the magnetic field generation system in relation to the cylinder surface in which the magnetic lines enter and interact with the electrically conductive liquid, that is to say in relation to the inner wall surface of the flow channel section 1, is defined here as follows:
Hierin bedeutet φ den in der Kanalquerschnittsebene der Elektroden 2, 3 ge- messenen Umfangswinkel zwischen einem mittig zwischen den Elektroden gelegenen Punkt der Stromungskanalinnenflache und einem hiervon entfernteren, einer der Elektroden näherliegenden Punkt der Stromungskanalinnenflache und der Kanalquerschnittsfläche, wobei zur Bedeutung des Winkels φ auch auf Fig. 5 hingewiesen sei.Herein, φ means the circumferential angle measured in the channel cross-sectional plane of the electrodes 2, 3 between a point of the flow channel inner surface located centrally between the electrodes and a point of the flow channel inner surface and the channel cross-sectional area closer to it, the significance of the angle φ also referring to the meaning of the angle Fig. 5 should be noted.
φ0 ist der Wert von φ für den elektrodennächsten Punkt einer den Stromungskanalabschnitt 1 umschlingenden Spulenanordnung oder Polschuhfläche des Magentfelderzeugungssystems, derart, daß φ0 dem halben Umschlingungswinkel dieser Spulenanordnung oder der betreffenden Polschuhfläche gleich ist.φ 0 is the value of φ for the point closest to the electrode of a coil arrangement or pole shoe surface which wraps around the flow channel section 1, such that φ 0 is equal to half the wrap angle of this coil arrangement or the relevant pole shoe surface.
Θ ist die magnetische Durchflutung in Amperewindungen einer Spule oder eines Polschuhteiles des Magnetfelderzeugungssystems mit dem Umschlingungswinkel 2φ, derart, daß dann, wenn beispielsweise eine Spulenanordnung eines Spulenanordnungspaares des Magnetfelderzeugungssystems aus Einzelspulen jeweils unterschiedlicher Umschlingungswinkel besteht, die jeweilige magnetische Durchflutung dieser Einzelspulen zur Berechnung der Summanden in obiger Gleichung zu berücksichtigen ist. b(φ) ist die jeweilige örtliche Spulenbreite bzw. die jeweilige örtliche Polschuhbreite (gemessen in der Richtung der Strömungskanallängsachse).Θ is the magnetic flux in ampere turns of a coil or a pole piece of the magnetic field generating system with the wrap angle 2φ, such that if, for example, a coil arrangement of a pair of coil arrangements of the magnetic field generating system consists of individual coils of different wrap angles, the respective magnetic flux of these individual coils for calculating the summands the above equation is to be considered. b (φ) is the respective local coil width or the respective local pole shoe width (measured in the direction of the longitudinal axis of the flow channel).
R, ist der Innenradius des Strömungskanalabschnittes.R, is the inner radius of the flow channel section.
RΦ ist der örtliche Abstand einer dem Strömungskanal zugewandten Magnetpolfache von der Strömungskanallängsachse Z.R Φ is the local distance of a magnetic pole compartment facing the flow channel from the longitudinal axis Z of the flow channel.
Der Korrekturfaktor 2 berücksichtigt die Erzeugung einer geringeren effektiven Intensität des Magnetfeldes an der Innenwandfläche des Strömungskanalabschnittes 1 durch solche Teile des Magentfelderzeugungssystems, also Spulenteile oder Polschuhflächenteile, welche vergleichsweise größeren Abstand von der Strömungskanalmittellägsachse haben.The correction factor 2 takes into account the generation of a smaller one effective intensity of the magnetic field on the inner wall surface of the flow channel section 1 through those parts of the magnetic field generation system, that is to say coil parts or pole shoe surface parts, which have a comparatively greater distance from the longitudinal axis of the flow channel.
Würde man nun einen Stromungskanalabschnitt 1 mit einer Reihe von am Mantel der Strömungskanalwand vorgesehenen Rechteckspulen gleicher Breite in Richtung der Kanalachse gemessen, versehen, wobei der Umschlingungswinkel bei jeweils gleicher Lage der Spulenmitte von Spule zu Spule linear zunimmt, so ergäbe sich entsprechend den zuvor aufgezeigten Zusammenhängen ein linearer Verlauf der effektiven Intensität. Eine solche Bemessung des Magnetfelderzeugungssystems erfüllt nicht die hier angegebene technische Lehre.If one were to measure a flow channel section 1 with a series of rectangular coils of the same width provided on the jacket of the flow channel wall in the direction of the channel axis, the wrap angle increasing linearly from coil to coil with the same position of the coil center, this would result in accordance with the relationships shown above a linear course of the effective intensity. Such a dimensioning of the magnetic field generation system does not meet the technical teaching specified here.
Auch eine einzige, in Aufsicht auf die Abwicklung der Strömungskanalin- nenfläche rautenförmige, Feldspule auf je einer Seite des Strömungskanalabschnittes führt nicht zu der vorerwähnten, in besonderer Weise konkaven Gestalt der Kennlinie der effektiven Intensität, weil bei der genannten Rautenform die örtliche Spulenbreite linear abnimmt und wiederum nicht ein "konkaver" Verlauf 2^Even a single field coil, which is diamond-shaped in view of the development of the flow channel inner surface, on each side of the flow channel section does not lead to the above-mentioned, particularly concave shape of the characteristic curve of the effective intensity, because with the diamond shape mentioned, the local coil width decreases linearly and again not a "concave" course 2 ^
der Kennlinie der effektiven Intensität des Magnetfeldes innerhalb des Strömungskanalabschnittes gegeben ist.the characteristic of the effective intensity of the magnetic field within the flow channel section is given.
Dann, wenn man entsprechend der Lehre der eingangs kurz diskutierten eu- ropäischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 04 180 33, die Strömungskanalaußenwand umschlingende Spulen des Magentfelderzeugungssystems in solcher umfangsmäßiger Verteilung vorsieht, daß eine etwa sinusförmige Durchflutungsverteilung über den Umfang hin auf einem weniger als 180° überspannenden Bogen zwischen den Elektroden erreicht wird, erhält man, wie ver- gleichsweise einfache Überlegungen zeigen, bei Anwendung der obigen Definitionsgleichung für die effektive Intensität eine Sinus-Charakteristik, die einen konkaven Verlauf hat.Then, if according to the teaching of the European patent application briefly discussed at the beginning, publication number 04 180 33, coils of the magnetic field generation system wrapping around the outer wall of the flow channel are provided in such a circumferential distribution that an approximately sinusoidal flow distribution over the circumference on a less than 180 ° arc is reached between the electrodes, as comparatively simple considerations show, using the above definition equation for the effective intensity gives a sine characteristic that has a concave shape.
Es wurde gefunden, daß es in vielen Fällen nicht ausreicht, lediglich einen konkaven Verlauf der effektiven Intensität des Magnetfeldes des Magenterzeu- gungssystems über den Strömungskanalinnenumfang auf die Elektroden hin zu fordern, sondern daß eine besondere Qualität dieses konkaven Verlaufes zu überraschenden Ergebnissen und sprungartigen Verbesserungen bezüglich der Unemp- findlichkeit gegenüber Messewertverfälschungen aufgrund von strömungsge- schwindigkeitsabhängigen Veränderungen des Strömungsprofils oder aufgrund von Unsymmetrien des Strömungsprofils führt.It has been found that in many cases it is not sufficient to merely require a concave course of the effective intensity of the magnetic field of the gastric generation system over the inner circumference of the flow channel towards the electrodes, but that a special quality of this concave course leads to surprising results and sudden improvements in terms of change sensitivity to measurement falsifications due to changes in the flow profile depending on the flow speed or due to asymmetries in the flow profile.
Dies bedeutet, daß erfindungsgemäß die Kennlinie i (φ) oder, soweit dieseThis means that according to the invention the characteristic curve i (φ) or, insofar as this
Unstetigkeitsbereiche aufweist, eine konkave Hüllkurve i'(φ) dieser Kennlinie, also beispielsweise getreppt oder geknickt ist, einerseits die Bedingung zu erfüllen hat, daß sie von einem bei oder nahe φ = 0 gelegenen Maximalwert ausgehend fürHas discontinuity areas, a concave envelope curve i '(φ) of this characteristic, that is, for example, stepped or kinked, on the one hand has to meet the condition that it starts from a maximum value at or near φ = 0 for
φ=φn derart auf 0 abfällt, daß — bzw. — mindestens im überwiegenden Teil dφ dφ des Bereiches negativ ist, was bedeutet, daß die Kennlinie im wesentlichen über den gesamten angegebenen Bereich fallend verläuft. Zusätzlich aber ist die Bedingung einzuhalten, daß die Kennlinie in diesem Bereich mindestens abschnittsweiseφ = φ n drops to 0 in such a way that - or - at least in the predominant part dφ dφ of the range is negative, which means that the characteristic curve is essentially above the entire specified range is falling. In addition, however, the condition must be met that the characteristic curve in this area at least in sections
kleinere Werte hat als die Kennlinie i = imax(l — ), wobei wenigstens einer sin φQ dieser kleineren Werte 10% kleiner als der entsprechende Wert der Kennlinie i =has smaller values than the characteristic i = i max (l -), with at least one sin φ Q of these smaller values being 10% smaller than the corresponding value of the characteristic i =
Diese besonders ausgeprägte Konkavität des hier vorgeschlagenen Verlaufes der Kennlinie für die effektive Intensität des Magnetfeldes des Magnetfelderzeugungssystems ist bei sämtlichen hier angegebenen Ausführungsformen einzuhalten und begründet die erzielten bedeutsamen und teilweise größenordnungsmäßigen Verbesserungen der Unempfindlichkeit gegenüber messwertverfälschenden Einflüssen.This particularly pronounced concavity of the course of the characteristic curve proposed here for the effective intensity of the magnetic field of the magnetic field generation system is to be observed in all of the embodiments specified here and is the reason for the significant and, in some cases, order of magnitude improvements in insensitivity to measurement distortion influences.
Die Diagramme nach den Fig. 5a und 5b zeigen den Verlauf der effektiven Intensität des Magnetfeldes, aufgetragen über dem Winkel φ, welcher den in der Kanalquerschnittsebene der Elektroden gemessenen Umfangswinkel zwischen einem mittig zwischen den Elektroden gelegenen Punkt der Strömungskanal-Innenfläche, also zwischen dem Scheitel der Strömungskanal-Innenwand gemäß der Darstellung von Fig. 5, und einem hiervon entfernteren, einer der Elektroden nä- herliegenden Punkt. Die Kennlinie i = f(φ) fällt gemäß Fig. 5a von einem Maximalwert bei φ = 0 mit im wesentlichen ständig abnehmendem Gefälle in Richtung auf die Umfangsposition der Elektrode 2 hin ab und erreicht bei φ0 ausreichend vor dem Abszissenwert von φ = 90° entsprechend der Position der Elektrode einen Nulldurchgang. Bei dem Beispiel von Fig. 5b steigt die Kennlinie i = f(φ) von ei- nem gewissen Wert für φ = 0 zu einem Maximum bei einem noch verhältnismäßig kleinen Wert für φ an, um dann mit zunächst größer werdendem Gefälle, danach aber ähnlich wie bei der Kennlinie nach Fig. 5a mit stetig kleiner werdendem Gefälle gegen eine Nullstelle bei φ0 zu streben, die der Elektrodenposition bei φ = 90° naheliegt.5a and 5b show the course of the effective intensity of the magnetic field, plotted against the angle φ, which is the circumferential angle measured in the channel cross-sectional plane of the electrodes between a point of the flow channel inner surface located centrally between the electrodes, that is to say between the apex 5 and a point closer to one of the electrodes. The characteristic curve i = f (φ) drops according to FIG. 5a from a maximum value at φ = 0 with an essentially continuously decreasing gradient in the direction of the circumferential position of the electrode 2 and reaches at φ 0 sufficiently before the abscissa value of φ = 90 ° a zero crossing according to the position of the electrode. In the example of FIG. 5b, the characteristic curve i = f (φ) rises from a certain value for φ = 0 to a maximum at a still relatively small value for φ, and then with an initially increasing gradient, but then similarly as with the characteristic curve according to FIG. 5a with a steadily decreasing To strive towards a zero point at φ 0 , which is close to the electrode position at φ = 90 °.
Es versteht sich, daß sich die Kennlinien i = f(φ) beim Fortschritt in Um- fangsrichtung auf die jeweils andere Meßelektrode 3 hin in den von Figuren 5a und 5b links liegenden Umfangsbereichen der Strömungskanal-Innenfläche zu Ordinatenachse symmetrisch wiederholen.It goes without saying that the characteristic curves i = f (φ) repeat themselves symmetrically as they progress in the circumferential direction towards the other measuring electrode 3 in the circumferential regions of the flow channel inner surface lying to the left of FIGS. 5a and 5b with respect to the axis of the ordinate.
In praktischen Fällen, in denen diskrete Spulen den Außenumfang des Strö- mungskanalabschnittes 1 umschlingen, hat die Kennlinie i = f(φ) Treppenform, wie dies in der Darstellung von Fig. 6 deutlich gemacht ist. Die hier angegebeneIn practical cases, in which discrete coils wrap around the outer circumference of the flow channel section 1, the characteristic curve i = f (φ) has a staircase shape, as is made clear in the illustration in FIG. 6. The one specified here
Lehre bezieht sich in diesen Fällen auf eine konkave Hüllkurve i'(φ), welche inIn these cases, teaching relates to a concave envelope curve i '(φ), which in
Fig. 6 durch eine strichpunktierte Linie 10 dargestellt ist.6 is shown by a dash-dotted line 10.
Die Erfindung erfaßt auch Kennlinienformen, bei denen i = f(φ) von einem bestimmten Maximalwert für Abszissenwerte von φ nahe Null, zu einer Nullstelle abfällt, um dann für einen größeren Wert von φ wieder über Null anzuwachsen, jedoch auf ein neuerliches Maximum, das ganz wesentlich unter dem erstgenannten Maximum liegt, wonach der i-Wert schließlich für einen Wert φ = φ0 endgültig auf Null abfällt, bevor die Umfangsposition der Meßelektrode erreicht ist. Die Winkelposition dieses endgültigen Abfalles von f(φ) auf Null in der Nähe der Meßelektrode 2 oder 3 kann als halber Umschlingungswinkel φ des Magnetfelderzeugungssystems bezeichnet werden. Er ist mit Bezug auf die Darstellungen nach den Fig. 5, 5a, 5b und 6 jedenfalls kleiner als 90°, und, bezogen auf die Darstel- lung zweier Quadranten zwischen den Meßelektroden 2 und 3, jedenfalls kleiner als 180°.The invention also encompasses characteristic curve forms in which i = f (φ) drops from a certain maximum value for abscissa values of φ close to zero to a zero point, in order then to increase again above zero for a larger value of φ, but to a new maximum, that is very substantially below the first-mentioned maximum, after which the i-value finally drops to zero for a value φ = φ 0 before the circumferential position of the measuring electrode is reached. The angular position of this final drop from f (φ) to zero in the vicinity of the measuring electrode 2 or 3 can be referred to as half the wrap angle φ of the magnetic field generation system. With reference to the representations according to FIGS. 5, 5a, 5b and 6, it is in any case less than 90 ° and, based on the representation of two quadrants between the measuring electrodes 2 and 3, in any case less than 180 °.
Ein bevorzugter Grad der Umschlingung im vorstehenden Sinne ist φ > 70°. bezogen auf die Darstellung zweier Quadranten also 2φ > 140°. Im Prinzip eignen sich zwei, gleiche Wirksamkeit aufweisende, Vorgehensweisen zur Verringerung des Einflusses einer Verzerrung des Strömungsgeschwin- digkeitsVektorfeldes auf den Meßwert in der hier angegebenen Weise, wobei der insgesamt aufgewendete magnetische Fluß so aufgeteilt wird, daß sich die zuvor definierte Gestalt der Kennlinie i = f(φ) ergibt. Zum einen kann man eine Polfläche oder Strömungskanallnnenwandfläche von in Umfangsrichtung gleichbleibender Breite in Strömungskanal-Längsrichtung mit örtlich unterschiedlicher elektrischer Durchflutung belegen, was bedeutet, daß beispielsweise eine erste Spule geringerer Umschlingung in Umfangsrichtung eine Amperewindungszahl von 1,000 habe, während eine zweite Spule größerer Umschlingung beispielsweise eine Amperewindungszahl von ca. 0,1 habe. Die Meßungenauigkeiten aufgrund einer Asymmetrie des Strömungsgeschwindigkeitsvektorfeldes schwanken bei Wanderung des Strömungsmaximums zwischen der Umfangsposition einer Meßelektrode und der Umfangsposition des umfangsmäßigen Mittelpunktes zwischen den beiden Meßelektroden. Gegenüber einer optimierten Rechteckspule wird der maximale Betrag der Meßungenauigkeit auf ein Zehntel herabgesetzt. Eine Abhängigkeit der Meßgenauigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit, also der Gestalt eines symmetrischen Strömungsprofils nach den Fig. 3 und 4 ist im wesentlichen bei dieser Ausbildung des Magnetfeld-Erzeugungssystems der hier angegebenen Art nicht mehr gegeben.A preferred degree of wrap in the above sense is φ> 70 °. based on the representation of two quadrants, 2φ> 140 °. In principle, two approaches which have the same effectiveness are suitable for reducing the influence of a distortion of the flow velocity vector field on the measured value in the manner specified here, the total magnetic flux used being divided up in such a way that the previously defined shape of the characteristic curve i = f (φ) results. On the one hand, a pole surface or flow channel inner wall surface of a constant width in the circumferential direction in the longitudinal direction of the flow channel can be occupied with locally different electrical fluxes, which means that, for example, a first coil with a lower wrap in the circumferential direction has an ampoule number of 1,000, while a second coil with a larger wrap, for example, has one Ampere-turn number of about 0.1. The measurement inaccuracies due to an asymmetry of the flow velocity vector field fluctuate between the circumferential position of a measuring electrode and the circumferential position of the circumferential center between the two measuring electrodes when the flow maximum moves. Compared to an optimized rectangular coil, the maximum amount of measurement inaccuracy is reduced to one tenth. A dependence of the measurement accuracy on the flow velocity, that is, the shape of a symmetrical flow profile according to FIGS. 3 and 4, is essentially no longer given in this embodiment of the magnetic field generation system of the type specified here.
Ein anderer Weg der Gestaltung des Magnetfeld-Erzeugungssystems derart, daß sich die gewünschte Kennliniengestalt ergibt, besteht darin, die äußere Kontur einer mit einer einheitlichen elektrischen Durchflutung versehenen Spule entsprechend zu gestalten. Diese Ausbildung ist in Fig. 7 dargestellt. Die einander über den Strömungskanalinnenraum gegenüberstehenden Spulen sind jeweils kreuzförmig gestaltet und ergeben den gewünschten Kennlinienverlauf i = f(φ). etwa gemäß Fig. 5b mit dem Ergebnis einer weitgehenden Unabhängigkeit des Meßer- gebnisses von der Asymmetrie der Strömungsgeschwindigkeits-Vektrofeldes v nach Fig. 2 in Grenzen von etwa 0,5% bis -0,1% sowie weitgehender Unabhängigkeit des Meßergebnisses von rotationssymmetrischen Strömungsprofilen.Another way of designing the magnetic field generation system in such a way that the desired shape of the characteristic curve results is to design the outer contour of a coil provided with a uniform electrical flow. This training is shown in Fig. 7. The coils opposite each other across the flow channel interior are each cross-shaped and give the desired characteristic curve i = f (φ). 5b with the result of a largely independence of the knife Result of the asymmetry of the flow velocity V field of Fig. 2 within limits of about 0.5% to -0.1% and largely independence of the measurement result from rotationally symmetrical flow profiles.
Eine der effektiven Intensität des Magnetfeld-Erzeugungssystems nachOne based on the effective intensity of the magnetic field generation system
Fig. 7 entsprechende effektive Intensität kann gemäß Fig. 8 auch durch eine schmale Spule größerer Umschlingung und eine breite Spule geringerer Umschlingung je Strömungskanalseite erreicht werden.7 corresponding effective intensity can also be achieved according to FIG. 8 by means of a narrow coil of larger wrap and a wide coil of lower wrap on each flow channel side.
Eine weitere Möglichkeit der Ausbildung ist in Fig. 9 gezeigt, bei der jeAnother way of training is shown in Fig. 9, in each
Strömungskanalseite eine schmale Spule großer Umschlingung und zwei am Strömungskanalmantel stromab und stromauf von der schmalen Spule gelegene weitere Spulen geringerer Umschlingung vorgesehen sind. Selbstverständlich sind sämtliche Spulen nach Fig. 8 und Fig. 9, sowie im übrigen auch nach den nachfol- gend kurz zu betrachtenden Fig. 10, 11 und 12 in gleichem Umlaufsinn strom- durchflossen.Flow channel side a narrow coil of large wrap and two further coils of smaller wrap located on the flow channel jacket downstream and upstream of the narrow coil are provided. Of course, all the coils according to FIGS. 8 and 9, as well as also according to FIGS. 10, 11 and 12 to be considered briefly below, have current flowing through them in the same direction of rotation.
Fig. 10 zeigt in ihrem oberen Teil eine Ausführungsform, bei der eine in Richtung der Mittellängsachse des Strömungskanalabschnittes breite Spule gerin- gerer Umschlingung symmetrisch zur umfangsmäßigen Mitte zwischen den Meßelektroden 2 und 3 angeordnet ist und sich an deren zur Mittellängsachse des Strömungskanalabschnittes parallelen Spulenseiten jeweils schmale Spulen anschließen, deren von der Mitte der genannten breiten Spule abliegende Spulenseiten jeweils den Meßelektroden 2 und 3 naheliegen. Die im unteren Teil von Fig. 10 angedeutete Ausführungsform sieht noch einen Zwischenraum zwischen der mittigen, breiten Spule und den den Meßelektroden näherliegenden schmalen Spulen vor, was die Wirkung hat, daß man beim Aufzeichnen der Kennlinie i = f(φ) nach den im Zusammenhang mit Fig. 6 gegebenen Regeln zu einem Kennlinienabschnitt im Bereich zwischen den Spulen kommt, der mit der Abszisse zusammen- fällt. Wie zuvor schon angegeben, erfüllen auch solche Ausführungsformen die hier angegebene technische Lehre eines eingebuchteten oder "konkaven" Verlaufes der Kennlinie i = f(φ) etwa gemäß den Fig. 5a oder 5b. Die an eine mittige breite Spule angrenzenden schmäleren Spulen können anstelle der in Aufsicht rechtecki- gen Gestalt auch dreieckige oder runde Form besitzen.10 shows in its upper part an embodiment in which a coil with a smaller wrap in the direction of the central longitudinal axis of the flow channel section is arranged symmetrically with respect to the circumferential center between the measuring electrodes 2 and 3 and narrow on the coil sides parallel to the central longitudinal axis of the flow channel section Connect the coils, the coil sides of which lie away from the center of the wide coil mentioned, each being close to the measuring electrodes 2 and 3. The embodiment indicated in the lower part of Fig. 10 still provides a space between the central, wide coil and the narrow coils closer to the measuring electrodes, which has the effect that when recording the characteristic curve i = f (φ) according to the context with the rules given in FIG. 6, a section of the characteristic curve in the area between the coils comes together, which together with the abscissa falls. As already stated above, such embodiments also fulfill the technical teaching given here of an indented or “concave” profile of the characteristic i = f (φ), for example according to FIGS. The narrower coils adjoining a central, wide coil can also have a triangular or round shape instead of the rectangular shape seen from above.
Die zwischen den stromauf und stromab gelegenen Spulen geringeren Um- schlingungswinkels gelegene schmale Spule großen Umschlingungswinkels gemäß Fig. 9 kann auch in zwei schmale Einzelspulen aufgeteilt werden.The narrow coil of large wrap angle according to FIG. 9, which is located between the upstream and downstream coils with a lower wrap angle, can also be divided into two narrow individual coils.
Die Spulenteile geringerer Breite in Richtung der Mittellängsachse des Strömungskanals 1 gemäß Fig. 7 brauchen nicht notwendig in Aufsicht rechteckige Gestalt haben, sondern können sich auch spitz zulaufend in Richtung auf die Meßelektroden 2 und 3 verjüngen.The coil parts of smaller width in the direction of the central longitudinal axis of the flow channel 1 according to FIG. 7 need not have a rectangular shape when viewed from above, but can also taper to a point in the direction of the measuring electrodes 2 and 3.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform in entsprechender Darstellungsweise wie in den Fig. 7 bis 10, wobei die einander diametral gegenüberstehenden Spulenanordnungen jeweils eine Aufteilung in zwei Spulen unterschiedlicher Umschlingung bei gleicher Spulenbreite in Richtung der Strömungskanallängsachse Z im oberen Teil der Zeichnung und eine Aufteilung in drei Spulen unterschiedlicher Umschlingung jedoch gleicher Spulenbreite in Richtung der Strömungskanallängsachse Z im unteren Teil der Zeichnung aufweisen. Die Spulen können unterschiedliche Windungszahlen haben und/oder mit unterschiedlichen Erregerströmen beaufschlagt sein.Fig. 11 shows an embodiment in a corresponding representation as in Figs. 7 to 10, wherein the diametrically opposed coil arrangements each have a division into two coils of different wrap with the same coil width in the direction of the flow channel longitudinal axis Z in the upper part of the drawing and a division into three Have coils of different wrap but the same coil width in the direction of the flow channel longitudinal axis Z in the lower part of the drawing. The coils can have different numbers of turns and / or can be supplied with different excitation currents.
Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform, bei der die einander gegenüberliegenden Spulenanordnungen jeweils eine Spule bestimmter Umschlingung aufweisen und mit Hilfspolschuhteilen h zusammenwirken, welche zur Kanalquerschnittsebenen der Elektroden symmetrisch gelegen sind und im vorliegenden Ausfüh- rungsbeispiel lanzenförmige Gestalt haben. Sie erstrecken sich über einen Bereich zwischen dem Stromungskanalabschnitt 1 und der Spulenanordnung hinaus in Richtung auf die Elektroden hin und werden von streifenartigen weichmagnetischen Bauteilen gebildet. Die Hilfspolschuhteile h können auch jeweils schmal streifenförmig oder blattförmig oder rautenförmig ausgebildet sein und ergeben zusammen mit den zugehörigen Spulen des Magentfelderzeugungssystems die hier angegebene besondere Form des Verlaufes der effektiven Intensität des Magnetfeldes.12 shows an embodiment in which the mutually opposite coil arrangements each have a coil of specific wrap and interact with auxiliary pole shoe parts h, which are located symmetrically to the channel cross-sectional planes of the electrodes and are shown in the present embodiment. lance-shaped example. They extend over a region between the flow channel section 1 and the coil arrangement in the direction of the electrodes and are formed by strip-like soft magnetic components. The auxiliary pole shoe parts h can also each have a narrow strip-shaped or leaf-shaped or diamond-shaped design and, together with the associated coils of the magnetic field generation system, result in the particular shape of the course of the effective intensity of the magnetic field specified here.
Ausdrücklich sei hier erwähnt, daß in keiner Ausführungsform ein Verlauf der Kennlinie i = f(φ) angenähert ist, wie er durch eine in Aufsicht rautenförmige Spule erreicht wird, mittels derer ein von der Gestalt nach den Fig. 5a und 5b abweichender, etwa geradliniger Verlauf der Kennlinie i = f(φ) erzielt wird, während gemäß der hier angegebenen Lehre sich die Kennlinie i = f(φ) durch einen minde- stens in einem wesentlichen Bereich in bestimmter Weise qualifiziert konkaven Verlauf auszeichnet.It should be expressly mentioned here that in no embodiment is a curve of the characteristic curve i = f (φ) approximated, as is achieved by a diamond-shaped coil in supervision, by means of which a curve which deviates from the shape according to FIGS. 5a and 5b, is approximately rectilinear The characteristic curve i = f (φ) is achieved, while, according to the teaching given here, the characteristic curve i = f (φ) is characterized by a concave course which is qualified in a certain way in at least one substantial area.
Die hier angegebene Gleichung für die effektive Intensität des Magnetfeldes, nämlich i = f(φ), hat nur bei Verwendung von über die Umschlingung im Um- fangsbereich zwischen den Meßelektroden windungsmäßig fein verteilten Spulen oder bei Spulen mit in Richtung auf die Meßelektroden hin stetig abnehmender Breite ihrerseits einen stetigen Verlauf, während bei den meisten Ausführungsformen, etwa wie in Fig. 6 angedeutet, eine abgetreppte Kennlinie i = f (φ) erhalten wird. Die hier angegebene Gestaltungsregel für die Kennlinie i = f (φ) derart, daß die Kennlinie über einen wesentlichen Bereich zwischen der umfangsmäßigen Mitte der Strömungskanalinnenwand zwischen den Meßelektroden und einer Winkelposition der Strömungskanalinnenwand nahe den Meßelektroden einen konkaven Verlauf hat. bezieht sich im Falle einer abgetreppten Kennlinie, wie bereits gesagt, auf die konkave Hüllkurve i'(φ), die in Fig. 6 bei 10 eingezeichnet ist.The equation given here for the effective intensity of the magnetic field, namely i = f (φ), has a gradually decreasing coil only when using coils that are finely distributed over the wrap in the circumferential area between the measuring electrodes or in the case of coils with a direction towards the measuring electrodes In turn, a constant course, while in most embodiments, as indicated in FIG. 6, a stepped characteristic curve i = f (φ) is obtained. The design rule given here for the characteristic curve i = f (φ) is such that the characteristic curve has a concave course over a substantial area between the circumferential center of the flow channel inner wall between the measuring electrodes and an angular position of the flow channel inner wall near the measuring electrodes. in the case of a stepped characteristic curve, such as already said, on the concave envelope i '(φ), which is shown at 10 in FIG.
Die bisher behandelten Ausführungsformen eines induktiven Durchflußmessers der hier betrachteten Art weisen auf einander gegenüberliegenden Seiten des Strömungskanalabschnittes 1 in Umfangsbereichen zwischen den Meßelektroden 2 und 3 auf der Wandaußenseite oder in die Wand des Strömungskanalabschnittes 1 eingebettet stromdurchflossene Feldspulen auf, die das Magnetfeld der gewünschten effektiven Intensität erzeugen.The previously discussed embodiments of an inductive flow meter of the type considered here have, on opposite sides of the flow channel section 1 in circumferential areas between the measuring electrodes 2 and 3 on the outside of the wall or embedded in the wall of the flow channel section 1, current-carrying field coils which generate the magnetic field of the desired effective intensity ,
Anstelle der Feldspulen kann jedoch auch eine Anordnung einander über den Stromungskanalabschnitt 1 gegenüberstehender Polschuhe eines magnetischen Schließungskreises vorgesehen sein, wie dies in den Fig. 13 und 14 dargestellt ist. Dieser magnetische Schließungskreis ist in den Fig. 13 und 14 mit 20 bezeichnet und trägt eine konzentrierte Erregerwicklung 21, welche mit getaktetem Gleichstrom oder Wechselstrom beaufschlagt wird, je nachdem, ob der induktive Durch- flußmesser ein Gleichstrom-Meßsignal oder Wechselstrom-Meßsignal liefern soll.Instead of the field coils, however, an arrangement of pole shoes of a magnetic closing circuit opposite one another via the flow channel section 1 can also be provided, as is shown in FIGS. 13 and 14. This magnetic closing circuit is designated by 20 in FIGS. 13 and 14 and carries a concentrated excitation winding 21 which is supplied with clocked direct current or alternating current, depending on whether the inductive flow meter is to deliver a direct current measuring signal or alternating current measuring signal.
Die einander über den Stromungskanalabschnitt 1 hinweg gegenüberstehen- den Polschuhe 22 und 23 bei der Ausführungsform nach Fig. 13 haben seitlich angesetzte Polschuhteile 24, deren Polschuhflächen sich in geringerem Abstand von den jeweiligen Meßelektroden 2 und 3 an die Strömungskanalabschnitt-Außenwand anlegen, wobei die Polschuhteile 24 durch in der Zeichnung nicht dargestellte Einschnürungen oder Ausstanzungen so ausgebildet sein können, daß sie einen erhöhten magnetischen Widerstand aufweisen, derart, daß die an den Polschuhflächen der Polschuhteile 24 zu messende Flußdichte geringer ist als die Flußdichte, die aus den Polschuhflächen der Hauptteiϊe der Polschuhe 22 und 23 austritt, wodurch erreicht wird, daß die effektive Intensität des Magnetfeldes ent- sprechend einer äquivalenten Amperewindungszahl einer durch die Polschuhe 22 und 23 ersetzten Feldspulenanordnung gestaltet wird.The pole shoes 22 and 23 which face each other across the flow channel section 1 in the embodiment according to FIG. 13 have side-mounted pole shoe parts 24, the pole shoe surfaces of which lie against the flow channel section outer wall at a smaller distance from the respective measuring electrodes 2 and 3, the pole shoe parts 24 through constrictions or punchings, not shown in the drawing, so that they have an increased magnetic resistance, such that the flux density to be measured on the pole shoe surfaces of the pole shoe parts 24 is less than the flux density resulting from the pole shoe surfaces of the main parts of the pole shoes 22 and 23 emerges, which means that the effective intensity of the magnetic field is designed according to an equivalent number of ampere turns of a field coil arrangement replaced by the pole shoes 22 and 23.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 haben die Polschuhe 22 und 23 seitli- ehe Ansätze 25 geringerer Breite bezogen auf die Abmessung in Richtung der Mittellängsachse Z des Strömungskanalabschnittes 1, wobei die seitlichen Ansätze 25 sich mit ichren dem Strömungskanal-Innenraum zugewandten Polflächen über einen nahe an die Meßelektroden 2 und 3 reichenden Umschlingungsbereich anlegen. Der Fachmann erkennt, daß die in Fig. 14 gezeigte Ausführungsform mit Teil eines magnetischen Kreises bildenden Polschuhen 22 und 23 einer Ausführungsform mit Feldspulen des Magnetfeld-Erzeugungssystems nach Fig. 7 entspricht. Eine Ausführungsform nach Fig. 13 mit seitlich an die Haupt- Polschuhe 22 und 23 angesetzten und von diesen abzweigenden Polschuhteilen 24 kann, wenn diese Polschuhteile 24 in Richtung der Mittellängsachse des Strömungskanalabschnittes 1 geringere Breite als die Haupt-Polschuhteile haben, als äquivalent zu einer Feldspulen-Magnetfelderzeugungseinrichtung gemäß dem unteren Teil von Fig. 10 angesehen werden.In the embodiment according to FIG. 14, the pole shoes 22 and 23 have lugs 25 of smaller width on the side in relation to the dimension in the direction of the central longitudinal axis Z of the flow channel section 1, the side lugs 25 having a near pole faces facing the flow channel interior Apply the looping area to the measuring electrodes 2 and 3. Those skilled in the art will recognize that the embodiment shown in FIG. 14 with pole pieces 22 and 23 forming part of a magnetic circuit corresponds to an embodiment with field coils of the magnetic field generation system according to FIG. 7. An embodiment according to FIG. 13 with the side of the main pole pieces 22 and 23 and branches off from these pole piece parts 24, if these pole piece parts 24 have a smaller width than the main pole piece parts in the direction of the central longitudinal axis of the flow channel section 1, is equivalent to a field coil Magnetic field generating device can be viewed according to the lower part of FIG. 10.
In Abwandlung der Ausführungsformen nach den Fig. 13 und 14 können zur Bildung des Magnetfeld-Erzeugungssystems des induktiven Durchflußmessers der hier angegebenen Art auch mehrere magnetische Schließungskreise mit unterschiedlich strombeaufschlagten Erregerwicklungen vorgesehen sein, wodurch sich weitere zu Magnetfelderzeugungssystemen mit Feldspulen äquivalente Magnetfelderzeugungssysteme mit Polschuhanordnungen aufbauen lassen, welche der hier angegebenen Regel für den Verlauf der effektiven Intensität des Magnetfeldes über dem Umfangswinkel der Strömungskanalinnenwand zwischen den Meßelektroden Eine zusätzliche Größe zur Beeinflussung des Vektorfeldes B der magnetischen Induktion im Innenraum des Strömungskanalabschnittes 1 zur Erzeugung der gewünschten Verteilung der effektiven Intensität des Magnetfeldes an der Strömungskanal-Innenfläche ist der Abstand zwischen Spulen oder Spulensätzen bzw. zwischen den Polschuhflächen der Pole des Magnetfeld-Erzeugungssystems von der äußeren Mantelfläche des Strömungskanalabschnittes 1 in Abhängigkeit von der Winkelposition zwischen der umfangsmäßigen Mitte zwischen den Meßelektroden und der jeweiligen Meßelektrode. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, wenn die Spulen oder Spulensätze mit zunehmender Nähe zu den Meßelektroden einen abgestuft oder kontinuierlich größer werdenden Abstand besitzen, so daß auch der entsprechende Abstand zu der Strömungskanal-Innenfläche in Umfangsrichtung auf die Meßelektroden hin zunimmt. Ganz entsprechendes gilt für die Abstände der Polschuhflächenbereiche von der Außenfläche bzw. von der Innenfläche der Wand des Strömungskanalabschnittes 1. Bei der Berechnung des Magentfelderzeugungssystems der hier vorgeschlagenen Art geht der jeweilige örtliche Abstand der Spulenflächen bzw. der Polschuhflächen von derIn a modification of the embodiments according to FIGS. 13 and 14, to form the magnetic field generation system of the inductive flow meter of the type specified here, a plurality of magnetic closing circuits with excitation windings with different currents can also be provided, as a result of which further magnetic field generation systems with pole shoe arrangements equivalent to magnetic field generation systems with field coils can be constructed, which of the rules given here for the course of the effective intensity of the magnetic field over the circumferential angle of the inner wall of the flow channel between the measuring electrodes An additional variable for influencing the vector field B of the magnetic induction in the interior of the flow channel section 1 to produce the desired distribution of the effective intensity of the magnetic field on the inner surface of the flow channel is the distance between coils or coil sets or between the pole shoe surfaces of the poles of the magnetic field generation system the outer lateral surface of the flow channel section 1 as a function of the angular position between the circumferential center between the measuring electrodes and the respective measuring electrode. In some cases, it may be expedient if the coils or coil sets have a stepped or continuously increasing distance with increasing proximity to the measuring electrodes, so that the corresponding distance to the inner surface of the flow channel increases in the circumferential direction towards the measuring electrodes. The same applies correspondingly to the distances of the pole shoe surface areas from the outer surface or from the inner surface of the wall of the flow channel section 1. When calculating the magnetic field generation system of the type proposed here, the respective local distance of the coil surfaces or the pole shoe surfaces from the
R 2 R 2
Strömungskanallängsachse Z ohnedies durch den Korrekturfaktor — '— , der hierFlow channel longitudinal axis Z anyway by the correction factor - '-, which here
R<? angegebenen Gleichung für i(φ) in die Rechnung ein. R <? given equation for i (φ) in the calculation.
Claims
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU2003270275A AU2003270275A1 (en) | 2002-09-25 | 2003-09-25 | Inductive flow meter |
| EP03750637A EP1543296A1 (en) | 2002-09-25 | 2003-09-25 | Inductive flow meter |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10244646.6 | 2002-09-25 | ||
| DE2002144646 DE10244646A1 (en) | 2002-09-25 | 2002-09-25 | Inductive flow meter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2004031700A1 true WO2004031700A1 (en) | 2004-04-15 |
Family
ID=31984059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/EP2003/010703 Ceased WO2004031700A1 (en) | 2002-09-25 | 2003-09-25 | Inductive flow meter |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1543296A1 (en) |
| AU (1) | AU2003270275A1 (en) |
| DE (1) | DE10244646A1 (en) |
| WO (1) | WO2004031700A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104344858A (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-11 | Abb技术股份公司 | Magnetic-inductive flow meter |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102017105547A1 (en) * | 2017-03-15 | 2018-09-20 | Krohne Ag | Method for determining the flow profile, transducer, electromagnetic flowmeter and use of a magnetic-inductive flowmeter |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2950084A1 (en) * | 1979-12-13 | 1981-09-17 | Eckardt Ag, 7000 Stuttgart | Magnetic inductive flow meter - has magnetic field length compensation of auxiliary electrodes supplied via impedance transformers or amplifiers |
| US4604905A (en) * | 1983-01-18 | 1986-08-12 | Rheometron A.G. | Measured-value sensors for magnetic-inductive flowmeters |
| WO1997012208A2 (en) * | 1995-09-27 | 1997-04-03 | Ketelsen, Broder | Inductive flow meter |
| EP0878694A1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-11-18 | Endress + Hauser Flowtec AG | Method of electromagnetic flow measuring and respective flow meter |
-
2002
- 2002-09-25 DE DE2002144646 patent/DE10244646A1/en not_active Withdrawn
-
2003
- 2003-09-25 EP EP03750637A patent/EP1543296A1/en not_active Withdrawn
- 2003-09-25 WO PCT/EP2003/010703 patent/WO2004031700A1/en not_active Ceased
- 2003-09-25 AU AU2003270275A patent/AU2003270275A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2950084A1 (en) * | 1979-12-13 | 1981-09-17 | Eckardt Ag, 7000 Stuttgart | Magnetic inductive flow meter - has magnetic field length compensation of auxiliary electrodes supplied via impedance transformers or amplifiers |
| US4604905A (en) * | 1983-01-18 | 1986-08-12 | Rheometron A.G. | Measured-value sensors for magnetic-inductive flowmeters |
| WO1997012208A2 (en) * | 1995-09-27 | 1997-04-03 | Ketelsen, Broder | Inductive flow meter |
| EP0878694A1 (en) * | 1997-05-15 | 1998-11-18 | Endress + Hauser Flowtec AG | Method of electromagnetic flow measuring and respective flow meter |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104344858A (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-11 | Abb技术股份公司 | Magnetic-inductive flow meter |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10244646A1 (en) | 2004-04-08 |
| AU2003270275A1 (en) | 2004-04-23 |
| EP1543296A1 (en) | 2005-06-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE4011766C2 (en) | Voltage sensor | |
| DE102007062633B4 (en) | Arrangement for potential-free measurement of currents | |
| DE112009000933T5 (en) | Inductive linear position sensor | |
| DE3401587A1 (en) | MEASURING CONVERTER FOR MEASURING A CURRENT | |
| WO1999034170A1 (en) | Inductive measuring transducer for paths and system for measuring angles | |
| DE69319138T2 (en) | TORQUE SENSOR | |
| EP0528199A1 (en) | Transducer for inductively producing a measurement signal | |
| DE102007038895A1 (en) | Flowmeter | |
| EP4291906A1 (en) | Current-sensing resistor | |
| DE4390337C2 (en) | Electromagnetic flow meter | |
| EP2647969A2 (en) | Magnetic-inductive flow measuring apparatus | |
| EP1756531B1 (en) | Magnetically inductive flow rate sensor | |
| EP0531465B1 (en) | Device for inductively measuring the state of a stream of electroconductive liquid | |
| WO2004031698A2 (en) | Inductive flow meter for electrically conductive liquids | |
| EP1543297A2 (en) | Inductive flowmeter | |
| WO2016041725A1 (en) | Magnetoinductive flowmeter having a magnetic system with at least four coils | |
| EP1543296A1 (en) | Inductive flow meter | |
| DE7533531U (en) | DIVISIBLE COIL ARRANGEMENT FOR THE GENERATION OF A MAGNETIC FIELD IN A LONGITUDINAL DUTY | |
| EP0465624B1 (en) | Inductive flow meter | |
| EP3789741B1 (en) | MAGNETIC-INDUCTIVE FLOWMETER AND MAGNETIC CIRCUIT DEVICE | |
| WO2006122878A1 (en) | Magnetoinductive flow meter and measuring tube for such a flow meter | |
| DE102023124782B3 (en) | current sensor arrangement and vehicle battery | |
| DE2149248A1 (en) | Electromagnetic flow meter | |
| DE112023003587T5 (en) | POWER GENERATION ELEMENT, POWER GENERATION SYSTEM AND ENCODER | |
| WO2001086309A1 (en) | Magnetic circuit arrangement for determining an electrical current |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NI NO NZ OM PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG |
|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application | ||
| WWE | Wipo information: entry into national phase |
Ref document number: 2003750637 Country of ref document: EP |
|
| WWP | Wipo information: published in national office |
Ref document number: 2003750637 Country of ref document: EP |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: JP |
|
| WWW | Wipo information: withdrawn in national office |
Country of ref document: JP |