DE102005002903A1 - Magnetic-inductive flow measuring device, has excitation coils produced on basis of ceramic high temperature-superconductor, whose critical branch temperature lies over temperature of liquid nitrogen - Google Patents

Magnetic-inductive flow measuring device, has excitation coils produced on basis of ceramic high temperature-superconductor, whose critical branch temperature lies over temperature of liquid nitrogen Download PDF

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Abstract

The device has a magnetic system (14) including excitation coils (16, 18) that are arranged in a non-magnetic coolant reservoir (2) that is filled with a coolant with a temperature, which is low enough to sustain the excitation coils in a superconductive state. The excitation coils are produced on the basis of a ceramic high temperature-superconductor, whose critical branch temperature lies over a temperature of liquid nitrogen.

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Der prinzipielle Aufbau und das Wirkprinzip magnetischinduktiver Messgeräte sind beispielsweise beschrieben im Lexikon der Mess- und Automatisierungstechnik, herausgegeben von Elmar Schrüfer, VDI-Verlag, Düsseldorf 1992, S. 262- 263.The The invention relates to a magnetic-inductive flowmeter, as it known in the art. The basic structure and the The principle of operation of magnetically inductive measuring devices are described, for example in the Lexicon of Measurement and Automation Technology, published by Elmar Schrüfer, VDI-Verlag, Dusseldorf 1992, pp. 262-263.

Wird ein elektrisch leitfähiger Messstoff durch ein Magnetfeld B geleitet, so entsteht im Messstoff ein elektrisches Feld E senkrecht zur Strömungsrichtung v und zur Magnetfeldrichtung. Die Erzeugung der magnetischen Induktion B wird bei herkömmlichen magnetisch-induktiven Durchflussmessern mittels Erregerspulen, deren Windungen aus Kupferdrähten oder anderen metallischen Leiterdrähten bestehen, bewirkt. Der durch den ohmschen Widerstand der Erregerspulen bewirkte Energieverbrauch und die damit verbundene Eigenerwärmung stellt einen erheblichen Anteil am Gesamtenergieverbrauch des magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes dar. Die Anwender wünschen sich magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit erheblich reduziertem Energieverbrauch.Becomes an electrically conductive Media flowed through a magnetic field B, so arises in the medium an electric field E perpendicular to the flow direction v and to the magnetic field direction. The generation of the magnetic induction B is conventional Magnetic-inductive flowmeters by means of excitation coils whose Turns of copper wires or other metallic conductor wires, causes. The through The ohmic resistance of the excitation coils caused energy consumption and the associated self-heating represents a significant Share in the total energy consumption of the magnetic-inductive flowmeter is. The users want Electromagnetic flowmeters with significantly reduced Power consumption.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit verringertem Energieverbrauch zu schaffen.It is therefore the object of the present invention, a magnetic-inductive Flowmeter with to create reduced energy consumption.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The Task is solved through a magnetic-inductive flowmeter with the Features of claim 1.

Erfindungsgemäß also umfasst das Magnetsystem eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessers hochtemperatur-supraleitende Erregerspulen.Thus, according to the invention the magnetic system of a magnetic-inductive flow meter according to the invention high-temperature superconducting excitation coils.

Bekanntermaßen besitzen supraleitende Materialien unterhalb einer für den jeweiligen Stoff charakteristischen Temperatur, der sog. kritischen Übergangstemperatur, keinen messbaren elektrischen Widerstand mehr. Mehr zu den physikalischen Grundlagen der Supraleitung und den Eigenschaften der verschiedenen Arten von bekannten supraleitenden Materialien findet sich beispielsweise im Brockhaus Lexikon der Naturwissenschaft und Technik, Band 3, Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg, 2003, S. 1924 ff, dessen Offenbarung hier mit einbezogen sein soll.As is known, own Superconducting materials below a characteristic of the respective substance Temperature, the so-called critical transition temperature, no measurable electrical resistance anymore. More about the physical Basics of superconductivity and the properties of various Types of known superconducting materials can be found, for example in the Brockhaus Lexikon der Naturwissenschaft und Technik, Volume 3, Spektrum Akademischer Verlag GmbH, Heidelberg, 2003, p. 1924 ff, whose disclosure should be included here.

Erregerspulen aus supraleitendem Material im supraleitenden Zustand weisen also keine ohmschen Verluste in den Erregerspulen mehr auf, wodurch der gesamte Energieverbrauch des magnetisch-induktiven Messgerätes stark verringert ist. Erfindungsgemäße Erregerspulen aus hochtemperatur-supraleitendem Material haben darüber hinaus den Vorteil, dass der supraleitende Zustand schon bei Kühlung mit flüssigem Stickstoff eintritt, also oberhalb von 77K, was eine kostengünstige Kühlung ermöglicht.excitation coils of superconducting material in the superconducting state thus have no ohmic losses in the exciter coils more, causing the total energy consumption of the magnetic inductive measuring device strong is reduced. Inventive excitation coils In addition, made of high-temperature superconducting material have the advantage that the superconducting state already with cooling liquid Nitrogen enters, so above 77K, which allows cost-effective cooling.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen in einem Kühlmittelbehälter angeordnet, der mit einem Kühlmittel mit einer Temperatur gefüllt ist, die niedrig genug ist, um die Erregerspulen im supraleitenden Zustand zu halten. Dieses Kühlmittel ist vorteilhafterweise flüssiger Stickstoff, da dieser in großen Mengen und kostengünstig zur Verfügung steht und sich bei Beachtung weniger grundlegender Sicherheitsvorkehrungen auch gefahrlos handhaben lässt.According to one Particularly advantageous embodiment of the invention are the high-temperature superconducting Excitation coils arranged in a coolant container, the with a coolant filled with a temperature which is low enough to make the excitation coils in the superconducting To maintain state. This coolant is advantageously more liquid Nitrogen, since this in large Quantities and cost-effective to disposal stands and observes less basic safety precautions also handle safely.

Vorteilhafterweise ist der Kühlmittelbehälter nicht magnetisch. Er kann in einer vorteilhaften Ausführungsform über eine Kühlmittelleitung mit einem Kühlmittel-Vorratsgefäß verbunden sein. Das Kühlmittel-Vorratsgefäß kann dabei in dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät umfasst sein, beispielsweise innerhalb des Gerätegehäuses oder außen auf dem Gerätegehäuse angebracht sein. Über ein Regel- und Dosierventil kann dann der Kühlmittelvorrat in dem Kühlmittelbehälter aus dem Kühlmittel-Vorratsgefäß immer wieder nachgefüllt oder ergänzt werden. Bei Verwendung eines pneumatischen Regelventils wird hierfür keine zusätzliche elektrische Hilfsenergie be nötigt. Das Kühlmittel-Vorratsgefäß wird von Zeit zu Zeit von außen durch eine Nachfüllöffnung mit flüssigem Stickstoff aufgefüllt.advantageously, the coolant tank is not magnetic. In an advantageous embodiment, it can be connected via a coolant line to a coolant reservoir be. The coolant reservoir can thereby in the electromagnetic flowmeter, for example within the device housing or Outside mounted on the device housing be. about a regulating and metering valve can then be the coolant supply in the coolant tank the coolant reservoir always refilled again or supplemented become. When using a pneumatic control valve is this no additional electrical auxiliary energy be needed. The coolant reservoir is from Time to time from outside through a refill opening with liquid Nitrogen filled up.

Das Kühlmittel-Vorratsgefäß kann aber auch von dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät räumlich getrennt angeordnet sein. Beispielsweise kann ein zentral aufgestelltes Kühlmittel-Vorratsgefäß über Kühlmittel-Leitungen mehrere erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte mit Kühlmittel versorgen.However, the coolant reservoir can also be arranged spatially separated from the magnetic-inductive flowmeter. For example, a centrally positioned coolant reservoir via coolant lines several inventive magnetic-inductive flow meters with coolant supply.

Bezüglich des Aufbaues der hochtemperatur-supraleitenden Spulen sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass diese aus metallummanteltem hochtemperatursupraleitendem Draht gebildet sind. In anderem Zusammenhang ist dies eine im Stand der Technik prinzipiell bekannte Möglichkeit, biegbare Drähte oder Bänder aus hochtemperatur-supraleitenden Materialien herzustellen, siehe beispielsweise die EP 0 507 283 B1 .With regard to the construction of the high-temperature superconducting coils, an advantageous embodiment provides that these are formed from metal-coated high-temperature superconducting wire. In other contexts, this is a principle known in the art to produce bendable wires or ribbons from high temperature superconducting materials, see, for example, US Pat EP 0 507 283 B1 ,

Eine Variante eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes umfasst hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen aus einem bandförmigen Hochtemperatur-Supraleiter, aufgebaut aus in eine Silbermatrix eingebetteten hochtemperatur-supraleitenden keramischen Drähten. Solcherart aufgebaute hochtemperatur-supraleitende Bänder sind beispielsweise in der EP 0 740 315 B1 beschrieben.A variant of a magneto-inductive flowmeter according to the invention comprises high-temperature superconducting excitation coils made of a strip-shaped high-temperature superconductor, constructed of embedded in a silver matrix high-temperature superconducting ceramic wires. Such constructed high-temperature superconducting tapes are for example in the EP 0 740 315 B1 described.

Bezüglich des hochtemperatur-supraleitenden Materials, das die Basis der die Erregerspulen in einem erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät bildenden Drähte darstellt, lassen sich alle im Stand der Technik für die Herstellung von biegbaren hochtemperatur-supraleitenden Drähten bekannte und geeignete Materialien verwenden. Beispielsweise kann ein magnetisch-induktives Durchflussmessgerät, mit hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen basierend auf Drähten oder Fäden aus Bi, Sr, Ca und Cu enthaltenden Oxiden oder Carbonaten, insbesondere aus Bi2Sr2Ca2Cu3O10, gebildet sein.With respect to the high-temperature superconducting material constituting the base of the wires constituting the exciting coils in a magnetic-inductive flowmeter according to the present invention, all the materials known and suitable in the prior art for the production of flexible high-temperature superconducting wires can be used. For example, an electromagnetic flowmeter may be formed with high-temperature superconducting exciting coils based on wires or filaments of oxides or carbonates containing Bi, Sr, Ca and Cu, particularly Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 .

Bei einer weiteren Variante eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes sind hochtemperatur-supraleitende Erregerspulen basierend auf Drähten oder Fäden aus Bi, Pb, Sr, Ca und Cu enthaltenden Oxiden oder Carbonaten verwendet.at Another variant of a magnetic-inductive flowmeter according to the invention are high temperature superconducting excitation coils based on wires or Threads off Bi, Pb, Sr, Ca and Cu containing oxides or carbonates used.

Eine weitere Variante sieht die Verwendung von hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen basierend auf Drähten oder Fäden aus Hg, Ba, Ca und Cu enthaltenden Oxiden, insbesondere aus HgBa2Ca2Cu3O8+x vor, mit denen kritische Sprungtemperaturen von ca. 135K erreichbar sind.A further variant envisages the use of high-temperature superconducting excitation coils based on wires or filaments of oxides containing Hg, Ba, Ca and Cu, in particular HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 + x , with which critical transition temperatures of about 135K can be achieved are.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen magnetischinduktiven Durchflussmessgerätes sind hochtemperatur-supraleitende Erregerspulen basierend auf Drähten oder Fäden aus Y, Ba und Cu enthaltenden Oxiden, insbesondere auf YBa2Cu3O7 verwendet.In another advantageous embodiment of a magnetic inductive flowmeter according to the invention high-temperature superconducting exciting coils based on wires or threads of Y, Ba and Cu containing oxides, in particular YBa 2 Cu 3 O 7 are used.

Ein weiterer Vorteil eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessers besteht darin, dass er aufgrund des wegen der eliminierten ohmschen Verluste in den Erregerspulen sehr geringen Energieverbrauches netzunabhängig mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Beispielsweise kann ein solcher magnetisch-induktiver Durchflussmesser mit Batterien, Photovoltaik-Generatoren, Brennstoffzellen, thermoelektrischen Generatoren oder ähnlichen netzunabhängigen Energieerzeugungseinrichtungen betrieben werden. Es kann dann auch vorteilhafterweise noch eine drahtlose Signalübertragungstechnik zwischen dem erfindungsgemäßen magnetischinduktiven Durchflussmessgerät und einer zentralen Prozesssteuer- und Leiteinheit vorgesehen werden, so dass ein erfindungsgemäßes magnetisch- induktives Durchflussmessgerät in einer Prozessanlage vollständig drahtlos installierbar ist.One Another advantage of a magnetic-inductive flow meter according to the invention is that he ohms due to because of the eliminated Losses in the excitation coils very low energy consumption network independent with electrical energy can be supplied. For example, a such magneto-inductive flow meter with batteries, photovoltaic generators, Fuel cells, thermoelectric generators or the like off-grid Power generation facilities are operated. It can be too advantageously still a wireless signal transmission technology between the magnetic inductive according to the invention Flowmeter and a central process control and guidance unit, so that an inventive magnetic inductive flowmeter in a process plant completely is wirelessly installable.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments and improvements of the invention are to the dependent claims remove.

Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, sollen die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der Erfindung näher erläutert und beschrieben werden.Based the drawing in which an embodiment the invention is shown, the invention and others advantageous embodiments and improvements of the invention explained in more detail and to be discribed.

Es zeigt die einzige Figur im Längsschnitt schematisch ein erfindungsgemäßes magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Messrohr 1, dessen Rohrwand 12 aus nicht-magnetischem Metall besteht, wie bei magnetisch-induktiven Durchflussmessern üblich. Sie ist zum fluid-durchströmten Innenraum 4 hin mit einer Innenrohrauskleidung 11 ausgekleidet. Die Innerohrauskleidung 11 besteht aus einem elektrisch isolierenden, chemisch sehr beständigen Kunststoffmaterial, beispielsweise Teflon.The single FIGURE shows a longitudinal section schematically a magnetic-inductive flowmeter according to the invention with a measuring tube 1 whose pipe wall 12 Made of non-magnetic metal, as usual with magnetic-inductive flow meters. It is to the fluid-flowed interior 4 out with a Innenrohrauskleidung 11 lined. The heart earing 11 consists of an electrically insulating, chemically very resistant plastic material, such as Teflon.

Das Durchflussmessgerät umfasst einen konduktiven Signalabgriff. Dazu ist ein Elektrodenpaar, von dem in der Figur nur eine Elektrode 32 dargestellt ist, in das Messrohr 1 eingebracht Die Relationen der Abmessungen der Messrohrwand 12, der Innenrohrauskleidung 6 und der Elektrode 32 sind in der Figur nicht maßstäblich, sondern nur schematisch dargestellt.The flowmeter includes a conductive signal tap. For this purpose, a pair of electrodes, of which in the figure only one electrode 32 is shown in the measuring tube 1 introduced The relations of the dimensions of the measuring tube wall 12 , the inner tube lining 6 and the electrode 32 are not in the figure to scale, but only shown schematically.

An der Messrohrwand und diese umfassend ist ein gekapseltes Gehäuse 10 angebracht. Das Gehäuse 10 umfasst einen Kühlmittelbehälter 2, der ebenfalls das Messrohr 1 umgibt und innerhalb dessen ein Magnetsystem 14 untergebracht ist. Der Kühlmittelbehälter kann beispielsweise als doppelwandiges Gefäß mit einer zwischen Innen- und Außenwand angebrachten Isolierschicht, ein sogenanntes Dewar-Gefäß, aufgebaut sein.On the measuring tube wall and this includes an encapsulated housing 10 appropriate. The housing 10 includes a coolant tank 2 , which is also the measuring tube 1 surrounds and within that a magnet system 14 is housed. The coolant container may be constructed, for example, as a double-walled vessel with an insulating layer, a so-called dewar vessel, fitted between the inner and outer walls.

Daneben umfasst das Gehäuse 10 noch eine Signalvorverarbeitungs- und Übertragungsbaugruppe 22. Das Magnetsystem 14 besteht aus kreisförmigen Erregerspulen 16, 18 und einem ferromagnetischen Kern 20 zur magnetischen Rückführung. Die Wicklungsebenen der kreisringförmigen Erregerspulen 16, 18 verlaufen parallel zu einander und zur Rohrmittelachse, so dass das magnetische Erregungsfeld, symbolisiert durch die Pfeile B, senkrecht zur Rohrmittelachse orientiert ist. Wegen der Längsschnittdarstellung sind von den kreisringförmigen Spulen 16, 18 nur die Schnittflächen zu sehen.In addition, the housing includes 10 another signal preprocessing and transmission module 22 , The magnet system 14 consists of circular excitation coils 16 . 18 and a ferromagnetic core 20 for magnetic feedback. The winding levels of the annular excitation coils 16 . 18 run parallel to each other and the pipe center axis, so that the magnetic excitation field, symbolized by the arrows B, is oriented perpendicular to the pipe center axis. Because of the longitudinal sectional view are of the annular coils 16 . 18 only to see the cut surfaces.

Der ferromagnetische Kern 20 besteht aus einem biegsamen, ferromagnetischen Blech, das zwischen den beiden Spulen 16, 18 parallel zur Mantelfläche des Rohrleitungsstückes 1 verläuft und den magnetischen Rückfluss gewährleistet.The ferromagnetic core 20 consists of a flexible, ferromagnetic sheet, which is between the two coils 16 . 18 parallel to the lateral surface of the pipe section 1 runs and ensures the magnetic reflux.

Die Erregerspulen 16, 18 sind aus einem metallummantelten hochtemperatursupraleitenden Draht gewickelt, beispielsweise aus Bi2Sr2Ca2Cu3O10, ummantelt mit Silber. Ihre elektrischen Zuleitungen bestehen aus normalleitendem Metall und sind mit dem metallummantelten, supraleitenden Spulendraht mittels bekannter Methoden, beispielsweise über Metalllote, verbunden. Der Kühlmittelbehälter 2 ist mit flüssigem Stickstoff gefüllt, so dass die hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen 16, 18 auf einer Temperatur von etwa 77K gehalten sind. Diese Temperatur liegt unterhalb der kriti schen Sprungtemperatur von aus Bi2Sr2Ca2Cu3O10, so dass die Erregerspulen 16, 18 einen vernachlässigbaren ohmschen Widerstand aufweisen.The excitation coils 16 . 18 are wound from a metal sheathed high temperature superconducting wire, such as Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , sheathed with silver. Their electrical leads are made of normal-conducting metal and are connected to the metal sheathed, superconducting coil wire by known methods, for example via metal solders. The coolant tank 2 is filled with liquid nitrogen, so that the high-temperature superconducting excitation coils 16 . 18 kept at a temperature of about 77K. This temperature is below the critical critical temperature of Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 , so that the excitation coils 16 . 18 have a negligible ohmic resistance.

Der Kühlmittelbehälter 2 steht über eine Kühlmittelleitung 44 und ein Ventil 42 in Verbindung mit einem außen an dem Gehäuse 10 angebrachten Vorratsgefäß 40 mit flüssigem Stickstoff. Wenn aus dem Kühlmittelbehälter 2 flüssiger Stickstoff entweicht, etwa durch Verdampfen, so wird über die Kühlmittelleitung 44 und das Ventil 42 aus dem Vorratsbehälter 40 die Kühlmittelbeladung innerhalb des Kühlmittelbehälters 2 immer wieder ergänzt. Der Kühlmittel-Vorratsbehälter ist von außen über eine – hier nicht dargestellte – verschließbare Öffnung mit flüssigem Stickstoff befüllbar.The coolant tank 2 is above a coolant line 44 and a valve 42 in conjunction with an outside of the housing 10 mounted storage vessel 40 with liquid nitrogen. When out of the coolant tank 2 liquid nitrogen escapes, such as by evaporation, so is via the coolant line 44 and the valve 42 from the reservoir 40 the coolant load inside the coolant tank 2 repeatedly added. The coolant reservoir is filled from the outside via a - not shown here - closable opening with liquid nitrogen.

Neben der elektronischen Signalvorverarbeitungs- und Signalübertragungsbaugruppe 22 sind (hier nicht dargestellte) Messsignalzuleitungen von der Signalvorverarbeitungsbaugruppe 22 zu den Messelektroden 32 vorhanden.In addition to the electronic signal preprocessing and signal transmission module 22 are measurement signal leads (not shown here) from the signal preprocessing module 22 to the measuring electrodes 32 available.

Von der Signalvorverarbeitungsbaugruppe 22 sind Signalleitungen nach außen zu einer an dem Gehäuse 10 angebrachten Transmitterbaugruppe 26 geführt. Über die Transmitterbaugruppe 26 erfolgt die Anbindung des Durchflussmessgerätes 1 mittels drahtloser Signalübertragung, durch den Pfeil 30 symbolisiert, an eine zentrale Prozesssteuer- und Leiteinheit 28. Die Prozesssteuereinheit 28 umfasst dabei wenigstens einen Prozessrechner (hier nicht dargestellt). Selbstverständlich könnte die Signalübertragung zwischen der Transmitterbaugruppe 26 und der Prozesssteuer- und Leiteinheit 28 auch drahtgebunden erfolgen, in bekannter Weise etwa in Zwei- oder Vierleitertechnik oder über ein Feldbussystem.From the signal preprocessing module 22 are signal lines to the outside to one on the housing 10 attached transmitter assembly 26 guided. About the transmitter assembly 26 the connection of the flowmeter takes place 1 by wireless signal transmission, by the arrow 30 symbolized, to a central process control and guidance unit 28 , The process control unit 28 includes at least one process computer (not shown here). Of course, the signal transmission between the transmitter assembly could 26 and the process control and guidance unit 28 also be wired, in a known manner, for example in two- or four-wire technology or a fieldbus system.

Die Transmitterbaugruppe 26 umfasst auch eine – hier nicht gesondert dargestellte – elektrische Energieversorgungsvorrichtung für das magnetisch-induktive Durchflussmessgerät. Diese umfasst entweder – bei Versorgung über das elektrische Stromnetz – ein Netzgerät, welches die üblicherweise vom Stromnetz gelieferten 220V oder 380V Wechselspannung auf eine innerhalb des Durchflussmessers üblicherweise verwendete Gleich-Niederspannung, beispielsweise 24V oder 5V, wandelt, oder- bei netzunabhängiger Stromversorgung – eine Batterie oder Brennstoffzelleneinheit, oder einen thermoelektrischen Konverter oder eine Photovoltaische Stromversorgungseinheit mit Solarzellen. Da die elektrische Ausgangsleistung bei netzunabhängigen Stromversorgungseinrichtungen wie den genannten begrenzt ist, kommt insbesondere bei netzunabhängigem Betrieb der Vorteil des geringen Energieverbrauches eines erfindungsgemäßen magnetisch-induktiven Durchflussmessgerätes mit hochtemperatursupraleitender Erregerspule zum Tragen.The transmitter assembly 26 also includes an - not shown separately - electrical power supply device for the magnetic-inductive flowmeter. This includes either - when supplied via the electrical mains - a power supply unit which converts the usually supplied from the mains 220V or 380V AC voltage to a usually used within the flow meter DC low voltage, such as 24V or 5V, or-in grid-independent power supply - a battery or fuel cell unit, or a thermoelectric converter or a photovoltaic power supply unit with solar cells. Since the electrical output power is limited in network-independent power supply devices such as those mentioned, especially in off-grid operation, the advantage of low energy consumption of a magnetic-inductive flowmeter according to the invention with high-temperature superconducting exciter coil comes into play.

Die in der Figur gezeigte Ausführungsform ist nicht die einzig denkbare zur Realisierung der Erfindung. In einer alternativen Ausgestaltungsform können beispielsweise zwei Teil-Kühlmittelbehälter vorgesehen sein, von denen einer das obere Teil-Magnetsystem mit der Erregerspule 18 und der andere das untere Teil-Magnetsystem mit der Erregerspule 16 umfasst. Beide Teil-Kühlmittelbehälter sind dann untereinander durch einen Kühlmittelkanal verbunden.The embodiment shown in the figure is not the only conceivable implementation of the invention. In an alternative embodiment, for example, two partial coolant tank may be provided, one of which is the upper part of the magnet system with the excitation coil 18 and the other the lower part mag netsystem with the excitation coil 16 includes. Both partial coolant tanks are then connected to each other through a coolant channel.

In einer weiteren Variante, die hier auch nicht gesondert dargestellt ist, könnte das Vorratsgefäß 40 einige Meter von dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät 1 entfernt aufgestellt sein und die Kühlmittelleitung zwischen dem Vorratsgefäß 40 und dem Kühlmittelbehälter 2 als thermisch isolierter Schlauch ausgebildet sein, der das entfernt liegende Vorratsgefäß 40 mit dem Kühlmittelbehälter 2 innerhalb des Gehäuses 10 verbindet. Auf diese Weise könnten mehrere erfindungsgemäße magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte aus einem Kühlmittel-Vorratsgefäß 40 gespeist werden, was die Wartung der Geräte weiter vereinfachen würde.In a further variant, which is not shown separately here, could the storage vessel 40 a few meters from the electromagnetic flowmeter 1 be located remotely and the coolant line between the storage vessel 40 and the coolant tank 2 be designed as a thermally insulated hose, the remote storage vessel 40 with the coolant tank 2 inside the case 10 combines. In this way, a plurality of inventive magnetic-inductive flowmeters from a coolant storage vessel 40 be fed, which would further simplify the maintenance of the devices.

Auch alle anderen denkbaren Systemvarianten und Aufbauarten von magnetischinduktiven Durchflussmessgeräten sind von der Erfindung erfasst, sofern diese nur hochtemperatur-supraleitende Erregerspulen umfassen. Bezugszeichenliste

Figure 00080001
All other conceivable system variants and types of magnetically inductive flowmeters are also covered by the invention, as long as they comprise only high-temperature superconducting exciter coils. LIST OF REFERENCE NUMBERS
Figure 00080001

Claims (15)

Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät mit einem Magnetsystem (14), welches hochtemperatur-supraleitende Erregerspulen (16, 18) umfasst.Magnetic-inductive flowmeter with a magnet system ( 14 ), which high-temperature superconducting excitation coils ( 16 . 18 ). Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 1, bei dem die hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen (16, 18) in einem nicht magnetischen Kühlmittelbehälter (2) angeordnet sind, der mit einem kühlmittel mit einer Temperatur gefüllt ist, die niedrig genug ist, um die Erregerspulen (16, 18) im supraleitenden Zustand zu halten.Electromagnetic flowmeter according to claim 1, wherein the high-temperature superconducting exciting coils ( 16 . 18 ) in a non-magnetic coolant container ( 2 ), which is filled with a coolant at a temperature which is low enough to the excitation coils ( 16 . 18 ) in the superconducting state. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 2, wobei der Kühlmittelbehälter (2) mit flüssigem Stickstoff gefüllt ist.Magnetic-inductive flowmeter according to claim 2, wherein the coolant container ( 2 ) is filled with liquid nitrogen. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen (16, 18) aus metallummanteltem hochtemperatur-supraleitendem Draht gebildet sind.Magnetic-inductive flowmeter according to one of the preceding claims, wherein the high-temperature superconducting excitation coils ( 16 . 18 ) are formed of metal-coated high-temperature superconducting wire. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen (16, 18) aus einem bandförmigen Hochtemperatur-Supraleiter gebildet sind, der in eine Silbermatrix eingebettete hochtemperatur-supraleitende keramische Drähte umfasst.Magnetic-inductive flowmeter according to one of claims 1 to 3, wherein the high-temperature superconducting exciting coils ( 16 . 18 ) are formed from a ribbon-shaped high-temperature superconductor comprising high-temperature superconducting ceramic wires embedded in a silver matrix. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die elektrischen Zuleitungen zu den Erregerspulen aus normalleitendem Material gebildet sind.Magnetic-inductive flowmeter after one the previous claims, wherein the electrical leads to the excitation coils of normalleitendem Material are formed. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorigen Ansprüche, wobei der Kühlmittelbehälter (2) über eine Kühlmittelleitung (44) mit einem Kühlmittel-Vorratsgefäß (40) verbunden ist.Magnetic-inductive flowmeter according to one of the preceding claims, wherein the coolant container ( 2 ) via a coolant line ( 44 ) with a coolant storage vessel ( 40 ) connected is. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 7, welches das Kühlmittel-Vorratsgefäß (40) umfasst.Electromagnetic flowmeter according to claim 7, which the coolant storage vessel ( 40 ). Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach Anspruch 7, wobei das Kühlmittel-Vorratsgefäß (40) getrennt von dem magnetisch-induktiven Durchflussmessgerät aufgestellt ist.Magnetic-inductive flowmeter according to claim 7, wherein the coolant reservoir ( 40 ) is placed separately from the electromagnetic flowmeter. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorigen Ansprüche, mit hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen (16, 18) basierend auf Drähten oder Fäden aus Bi, Sr, Ca und Cu enthaltenden Oxiden oder Carbonaten, insbesondere aus Bi2Sr2Ca2Cu3O10.Magnetic-inductive flowmeter according to one of the preceding claims, with high-temperature superconducting exciting coils ( 16 . 18 ) based on wires or filaments of oxides or carbonates containing Bi, Sr, Ca and Cu, in particular Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 O 10 . Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen (16, 18) basierend auf Drähten oder Fäden aus Bi, Pb, Sr, Ca und Cu enthaltenden Oxiden oder Carbonaten.Magnetic-inductive flowmeter according to one of claims 1 to 9 with high-temperature superconducting exciting coils ( 16 . 18 ) based on wires or filaments of Bi, Pb, Sr, Ca and Cu containing oxides or carbonates. Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen (16, 18) basierend auf Drähten oder Fäden aus Hg, Ba, Ca und Cu enthaltenden Oxiden, insbesondere aus HgBa2Ca2Cu3O8+x.Magnetic-inductive flowmeter according to one of claims 1 to 9 with high-temperature superconducting exciting coils ( 16 . 18 ) based on wires or filaments of oxides containing Hg, Ba, Ca and Cu, in particular HgBa 2 Ca 2 Cu 3 O 8 + x . Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit hochtemperatur-supraleitenden Erregerspulen (16, 18) basierend auf Drähten oder Fäden aus Y, Ba und Cu enthaltenden Oxiden, insbesondere auf Y-Ba2Cu3O7.Magnetic-inductive flowmeter according to one of claims 1 to 9 with high-temperature superconducting exciting coils ( 16 . 18 ) Oxides based on wires or threads of Y, Ba and Cu-containing, and in particular Y-Ba 2 Cu 3 O. 7 Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorigen Ansprüche mit einer Vorrichtung zur drahtlosen Signalübertragung der Messwerte an eine entfernt liegende Prozesssteuer- und Leiteinheit (28).Magnetic-inductive flowmeter according to one of the preceding claims with a device for wireless signal transmission of the measured values to a remote process control and conducting unit ( 28 ). Magnetisch-induktives Durchflussmessgerät nach einem der vorigen Ansprüche mit einer netzunabhängigen elektrischen Energieversorgungseinheit.Magnetic-inductive flowmeter after one the previous claims with a network independent electrical power unit.
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