DE2225356A1

DE2225356A1 - Durchflussmesser fuer elektrisch leitende fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2225356A1
Application number: DE19722225356
Authority: DE
Inventors: Theodor Dipl Ing Lauhoff
Original assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Current assignee: Interatom Internationale Atomreaktorbau GmbH
Priority date: 1972-05-25
Filing date: 1972-05-25
Publication date: 1973-12-06
Also published as: DE2225356C2; JPS4944776A; GB1417463A; IT987780B

Description

Bensberg, den 19.5.19 Go/Ro 21+.191.8-

INTERATOM ·

Internationale Atomreaktorbau GmbH. 506 Bensberg

Durchflußmesser für elektrisch leitende Flüssigkeiten

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflußmesser für elektx'isch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels eines Permanent-Magneten, insbesondere für flüssige Metalle, hohe Temperaturen u. große Nennweiten. Bei der Durchflußmessung elektrisch leitender Flüssige keiten wird oft das Induktionsprinzip angewandt. Danach entsteht bei Bewegung eines Leiters im Magnetfeld eine EMK CElektromotorische Kraft) senkrecht zur Feldrichtung und zur Bewegungsrichtung. Diese Durchflußmesser beistehen im wesentlichen aus einem Magneten, der die zu messende Rohrleitung umfaßt und aus zwei mit der zu messen·: den Flüssigkeit in Kontakt stehenden Elektroden zur Abnahme der Meßspannung. Bei Durchflußmessern kleiner Nennweite wurde das gewünschte Magnetfeld bereits mit Permanent -^Magneten erzeugt. Bei Durchflußmessern von größerer Nennweite, beispielsweise 600 mm, wurden bisher Elektro-Magnete bevorzugt, weil Permanent^Magnete, wenn sie ein linear vom Volumenstrom abhängiges Meßsignal liefern sollen, sehr groß und schwer sind. In "Sodium Flow Measurement in PFR", Nuclear Engineering International, October 1970, auf Seite 822, wird daher von der Verwendung von Permanent-Magneten abgeraten.

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Durchflußmesser¹ für elektrisch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels Permanent-Magneten mit einem temperäturkompensierten und weitgehend linear vom Volumenstrom abhängigen elektrischen Meßsignal, der geringe äußere Maße und damit ein geringes Gewicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Durchflußmesser für elektrisch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels Permanent-Magneten vorgeschlagen, der mehrere Elektroden aufweist, die in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind und deren zusammengefaßte Meßspannung ein Maß für den Volumenstrom darstellt.

Die vorliegende Erfindung geht aus von der Erkenntnis , daß die von einem einzelnen Elektrodenpaar abgenommene Meßspannung im allgemeinen nicht linear vom Volumen^ strom abhängig ist, die Summe der von mehreren Elektroden abgenommenen Meßspannungen jedoch mit ausreichender Genauigkeit linear vom Volumenstrom abhängt, wenn die Elektroden über die Kanallänge verteilt sind. Auf der Länge des Magneten wird die Durchfluß-EMK erzeugt. halb des Magneten wird diese Spannung teilweise geschlossen, da dort die EMK fehlt. Die dadurch entstehenden Kurzschlußströme erzeugen an den Enden des Magneten einander entgegengerichtete Sekundärmagnetr* flüsse, die bei größeren Nennweiten durchaus die Größenordnung des durch den Permanentmagneten erzeugten Magnetflusses erreichen können,-Hiermit läßt sich die festgestellte Nicht^Linearität erklären. Betrachtet man nun

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den Magnetfluß über die Länge des Rohres, so ergibt sich, daß die Summe aller Sekundärflüsse, die durch die Mittellängsebene des Rohres hindurchtreten, gleich Null ist. Daraus folgt, daß bei einer Mittelwertbildung sämtlicher Durchflußspannungen der Sekundärfluß auf den Mittelwert keinen Einfluß hat.

In weiterer "Ausgestaltung der Erfindung wird vorge^ schlagen, daß an jeder Elektrode je ein Widerstand angeschlossen, ist und die Widerstände der Elektroden auf jeder Seite des zu "messenden Strömungskanals parallel^ geschaltet sind. Mit Hilfe dieser Widerstände, die zweck-* mäßigerweise aus einem konstanten und einem variablen Widerstand bestehen, damit ein Mindestwiderstand immer gewährleistet ist, kann man den Durchflußmesser so justieren, daß ein möglichst genaues Meßsignal entsteht. Dabei ist es prinzipiell möglieh, entweder eine möglichst genaue Linearität zwischen Meßspannung und VoIu-* menstrom zu erreichen oder aber eine weitgehende Temperaturkompensation oder eine besondere Genauigkeit ent ^ weder bei hohen oder bei sehr niedrigen Volumenströmen zu erreichen. Es gibt bereits Rechenprogramme, die einige Meßreihen unter unterschiedlichen. Meßbedingungen auswerten und die für einen bestimmten Zweck am besten geeigneten Einstelldaten der Widerstände angeben. Diese vorgeschlagene Anpassung der Widerstände an die einzeln nen Elektroden ist erforderlich, da die Elektroden nicht beliebig dicht nebeneinander gesetzt,werden können und auch nicht den ganzen Feldraum ausfüllen können, weil dag magnetische Feld in Richtung der Rohrachse asymptotisch

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abklingt. Die durch die gegebene Anordnung der Elektroden entstandenen Fehler können also durch unterschiedliche Wertigkeit der Elektroden weitgehend kompensiert werden.

Durch die vorgeschlagene Anordnung gelingt es , bei
einem Rohrinnendurchmesser von ca. 600 mm mit einem
Permanent-Magneten, dessen Polschuh in Strömungsrichtung betrachtet, ebenfalls eine Länge von ca. 600 mm
und eine Hohe von 300 mm aufweist, bei flüssigem Natrium ein Meßsignal von ca. 20 mV entsprechend einer Strömungsgeschwindigkeit von 5 m/s zu erzeugen, wobei dieses Meßsignal praktisch proportional dem Vo'lumen strom und unabhängig von der Temperatur ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung, insbesondere für Durchflußmesser, die nur in einer Stromungsrichtung beaufschlagt werden, wird vorgeschlagen, daß die Elektroden in Strömungsrichtung gegen die Mitte des
Permanent-Magneten versetzt sind. Es hat sich herausgestellt, daß in einem bestimmten Abstand von der
Mitte des Permanent-Magneten das Meßsignal weitgehend linear abhängig vom Volumenstrom ist.

In spezieller Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß nur zwei Elektrodenpaare vorhanden sind, deren mittlerer Abstand von der Mitte des Permanent-Magneten etwa das 0,75-fache des hydraulischen Durchs messers des zu messenden Strömungskanals beträgt. Bei

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dieser Ausführung wird das Meßsignal allerdings etwas durch die Temperatur beeinflußt".

Die Figuren 1 bis 4 zeigen ein' mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Figur 1 zeigt, von oben betrachtet, eine Rohrleitung (1), die zwischen den Polschuhen (2) eines Systems aus 2 Permanent-Magneten (4) und einem Joch (3) angeordnet ist und auf der in Strömungsrichtung mehrere Elektrodenpaare (5) angeordnet sind.

Figur 2 zeigt einen senkrechten Schnitt A-A durch Figur

Figur 3 zeigt eine Seitenansicht in Richtung B auf Fi-^ gur ,2.

Figur 4 zeigt eine schematische Schaltung, mit der die Meßspannungen der einzelnen Elektroden zusammengefaßt werden. Dabei ist Teil 1 das_j in den Figuren .1 bis 3 bereits gezeigte Rohr mit den jeweils auf der Ober- und auf der Unterseite des Rohres angeordneten Elektroden (5)-. An jeder Elektrode (5) ist jeweils ein konstanter Widerstand (6) und an jedem konstanten Widerstand (6) ein veränderlicher Widerstand (7) angeschlossen. Die veränderlichen Widerstände (7) einer Rohr-Seite sind jeweils miteinander verbunden und bilden so das positive und das negative Potential, dessen Differenz beispielsweise mit einem Voltmeter (8) gemessen werden kann.

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Claims

Schutzansprüche

Λ Durchflußmesser für elektrisch leitende Flüssigkeiten nach dem Induktionsprinzip mittels Permanent-Magneten, wobei an der Wand des zu messenden Strömungskanals mehrere mit der Flüssigkeit in Kontakt stehende Elektroden vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet sind und deren zusammengefaßte Meßspannung ein Maß für den Volumenstrom darstellt.
2. Durchflußmesser nach Anspruch 1, , dadurch gekennzeichnet, daß an den Elektroden (5) Widerstände (7) angeschlossen sind.
3. Durchflußmesser nach Anspruch 2, dadurch, gekennzeichnet, daß die Widerstände (7) der Elektroden auf jeder Seite des zu messenden Strömungskanals (i) parallelgeschaltet sind.
4. Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (5) in Stömungsrichtung gegen die Mitte des Permanent-Magneten (4) versetzt sind.
5. Durchflußmesser nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet,

■ daß nur 2 Elektrodenpaare (5) vorhanden sind, deren mittlerer Abstand von der Mitte des Permanent-Magneten (4·) etwa das 0,75-^fache des hydraulischen Durchmessers des zu .messenden Strömungskanals (1) beträgt.

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