DE2724619A1

DE2724619A1 - Electromagnetic flow meter with electrodes in pipe - has external magnet generating magnetic field at 90 degrees to direction of flow

Info

Publication number: DE2724619A1
Application number: DE19772724619
Authority: DE
Inventors: Eckart Schwarz
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1977-06-01
Filing date: 1977-06-01
Publication date: 1978-12-14

Abstract

An electromagnetic flow meter is used to monitor the movement of fluids in pipes. It operates by generating a magnetic field perpendicular to the direction of flow of the fluid in the pipe. The fluid flows through a circular section pipe (1) which has two electrodes embedded in its inner walls. The electrodes are connected to a pair of leads (2). The magnet has poles (3, 4) on either side of the pipe. lying in a plane at 90 deg. to that of the two electrodes.

Description

Elektromagnetischer Durchflußmesser für fluide MedienElectromagnetic flow meter for fluid media

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischen Durchflußmesser für fluide Medien, der aus einem Magneten, der senkrecht zur Durchflußrichtung ein Magnetfeld erzeugt, und aus einem Meßwertgeber besteht, der an zwei an dem inneren Rohrmantel befindlichen Elektroden angeschlossen ist, die sich diametral gegenüberliegen und die durch die Bewegung der Flüssigkeit induzierte Spannung senkrecht zum Msagnetfeld messen.The invention relates to an electromagnetic flow meter for fluid media consisting of a magnet that creates a magnetic field perpendicular to the direction of flow generated, and consists of a transducer attached to two on the inner pipe jacket located electrodes is connected, which are diametrically opposed and the voltage induced by the movement of the liquid perpendicular to the M magnetic field measure up.

Bei der magnetisch-induktiven Durchflußmessung wird durch die Wechselwirkung zwischen der Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit und einem Magnetfeld eine elektrische Spannung erzeugt. Die Größe dieser Spannung ist proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit und zur Stärke des Magnetfeldes. Dieser Effekt wird bei der magnetischinduktiven Durchflußmessung zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit herangezogen. Die strömende Flüssigkeit, die eine Mindestleitfähigkeit besitzen muß, fließt durch ein Rohr, in das diametral gegenüberliegende Elektroden durch die Rohrwand hindurchgeführt sind, so daß sie Kontakt mit der Flüssigkeit haben. Senkrecht zu der Flußrichtung und ebenso senkrecht zu den gegenüberliegenden Elektroden wird mittels eines Magneten ein Magnetfeld aufgebaut.In magnetic-inductive flow measurement, the interaction between the flow velocity of a liquid and a magnetic field electrical voltage generated. The size of this voltage is proportional to the speed of movement the liquid and the strength of the magnetic field. This effect is used in the magnetic inductive Flow measurement used to determine the flow velocity. The flowing Liquid, which must have a minimum conductivity, flows through a pipe, passed into the diametrically opposite electrodes through the pipe wall so that they are in contact with the liquid. Perpendicular to the direction of flow and also perpendicular to the opposing electrodes is made by means of a magnet a magnetic field built up.

Nach dem Faradayschen Induktionsgesetz kann an den Elektroden die induzierte Spannung abgegriffen und über eine geeignete Zuleitung an einen Meßwertgeber weitergegeben werden.According to Faraday's law of induction, the induced voltage is tapped and via a suitable lead to a transducer be passed on.

Nach dem bisher bekannten Stand der Technik werden zur Magnetfelderzeugung Elektromagneten verwendet, zu deren Erregung meistens ein sinusförmiges Wechselfeld verwendet wird. Verwendet man für die Speisung der Elektromagnetspulen eine Netzwechselspannung, so ergibt sich mit dem zeitlich sinusförmigen Verlauf der Induktion im Aufnehmerrohr ein entsprechend sinusförmiger Verlauf der Nutzspannung.According to the prior art known to date, magnetic fields are generated Electromagnets are used, for their excitation usually a sinusoidal alternating field is used. Is used for the supply the solenoid coils a mains alternating voltage, then results with the temporal sinusoidal curve the induction in the pick-up tube a corresponding sinusoidal curve of the useful voltage.

Nachteilig wirkt sich bei diesem Meßverfahren aus, daß in dem Leitkreis von Meßwertgeber und Elektroden Störspannungen auftreten können, die die Nutzwechselspannungen überlagern. Um dieses zu vermeiden, muß die Störspannung kompensiert oder durch phasenselektive Gleichrichtung eliminiert werden. Die induktiv oder kapazitiv extern von der Netzspannung eingestreuten Störspannungen kann man i.a. nicht von der Nutzspannung unterscheiden. Treten zusätzlich noch Erdungsprobleme auf, so werden die Einsatzgrenzen des Wechselfeldsystems überschritten. Außer den technischen Schwierigkeiten besitzen die Elektromagnete noch den Nachteil, daß sie sowohl recht voluminös als auch relativ teuer sind.A disadvantage of this measuring method is that in the control circuit Interference voltages can occur from transducers and electrodes, which affect the useful alternating voltages overlay. To avoid this, the interference voltage must be compensated or through phase-selective rectification can be eliminated. The inductive or capacitive external Interference voltages interspersed by the mains voltage can generally be not from the useful voltage differentiate. If there are also grounding problems, the limits of use become of the alternating field system exceeded. Besides having technical difficulties the electromagnets still have the disadvantage that they are both quite bulky and relatively are expensive.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektromagnetisehen Durchflußmesser zu schaffen, der die genannten Nachteile nicht besitzt und der insbesondere preiswert und dabei trotzdem leicht zu handhaben ist.It is the object of the invention to provide an electromagnetic flow meter to create which does not have the disadvantages mentioned and which is particularly inexpensive and still easy to use.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das Magnetfeld von einem Permanentmagneten erzeugt wird.This object is achieved in that the magnetic field from a permanent magnet is produced.

Abgesehen davon, daß die Herstellungskosten der Permanentmagnete im Vergleich zu Elektromagneten weitaus niedriger sind, besitzen Permanentmagnete den Vorteil der geringeren Störanfälligkeit. Die Verwendung eines magnetischen Gl eichfeldes vermeidet den Nachteil, daß auftretende Störwechselspannungen das Nutzsignal überlagern und somit den Meßwert verfälschen. Da zur Magnetfelderzeugung keine Spannungsversorgung mehr benötigt wird, arbeitet der erfindungsgemäße Durchflußmesser - abgesehen von einer evtl. nötigen Meßwertverstärkung - ohne Spannungsversorgung, also kosten- und wartungsfrei. Vorteilhafterweise ist das Verfahren unempfindlich gegenüber mitgeführten Fremdkörpern und damit auch bei zähen, mit Feststoffen durchsetzten Flüssigkeiten anwendbar. Vorausgesetzt wird nur eine Mindestleitfähigkeit.Apart from the fact that the manufacturing costs of the permanent magnets in Compared to electromagnets are much lower, permanent magnets have the Advantage of lower susceptibility to failure. The use of a magnetic equilibrium field avoids the disadvantage that interfering AC voltages are superimposed on the useful signal and thus falsify the measured value. Since there is no magnetic field generation Power supply is required more, the flow meter according to the invention works - apart from any necessary amplification of measured values - without power supply, so free of charge and maintenance free. The method is advantageously insensitive in relation to foreign bodies carried along and thus also in the case of tough, permeated with solids Liquids applicable. Only a minimum conductivity is required.

Ein spezielles Beispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Abbildung dargestellt und soll im folgenden näher erläutert werden.A specific example of the subject matter is shown in the figure and will be explained in more detail below.

Die Abbildung zeigt ein durchflossenes Rohr 1, durch dessen Mantel zwei gegenüberliegende Elektroden 2 hindurchgeführt sind, die mit einem Meßwertgeber verbunden sind. Senkrecht zur Durchflußrichtung, die mit einem Pfeil angedeutet ist, wird durch die Pole 3 und 4 des Permanentmagneten ein homogenes Magnetfeld erzeugt. Die Magnetpole sind zweckmäßigerweise, um sie vor Verschmutzung zu schützen, in eine Kunstharzvergußmasse eingebettet. Für die an den Elektroden abnehmbare Spannung gilt: U=K D.v . B Darin sind K die Gerätekonstante, B die Stärke des Magnetfeldes, v die mittlere Geschwindigkeit des fluiden Mediums in bezug auf den Rohrmantel, D der Rohrdurchmesser. Aus dieser Gleichung erkennt man, daß die an den Elektroden abnehmbare Spannung proportional zur Durchflußgeschwindigkeit ist und insbesondere unabhängig von Materialeigenschaften ist. Der elektromagnetische Durchflußmesser wird mit dem durchflossenen Rohr 1, z.B. einer Kraftstoffleitung, mechanisch fest und wasserdicht vergossen.The figure shows a pipe 1 flowing through it, through its jacket two opposing electrodes 2 are passed, which with a transducer are connected. Perpendicular to the direction of flow, which is indicated by an arrow is, a homogeneous magnetic field is created by the poles 3 and 4 of the permanent magnet generated. The magnetic poles are useful to protect them from contamination, embedded in a synthetic resin potting compound. For the voltage that can be removed from the electrodes the following applies: U = K D.v. B where K is the device constant, B the strength of the magnetic field, v is the mean velocity of the fluid medium in relation to the pipe jacket, D is the pipe diameter. From this equation it can be seen that the at the electrodes removable voltage is proportional to the flow rate and in particular is independent of material properties. The electromagnetic Flow meter becomes mechanically solid with the pipe 1 through which it flows, e.g. a fuel line and potted waterproof.

Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Durchflußmessers in einer Kraftstoffleitung geht man von einem Rohrinnendurchmesser von 2 mm aus und einer magnetischen Induktion von 1 T zwischen den Polschuhen. Verbraucht das Fahrzeug durchschnittlich 10 1/100 km bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h, so wird an den Elektroden eine Meßspannung von etwa 1.8 mV auftreten.When using the flow meter according to the invention in a Fuel line is assumed to have an inside pipe diameter of 2 mm and one magnetic induction of 1 T between the pole pieces. Consumes the vehicle an average of 10 1/100 km at a speed of 100 km / h, so will on a measuring voltage of about 1.8 mV occurs at the electrodes.

Diese Spannung ist proportional dem Kraftstoffdurchsatz und der mittleren Geschwindigkeit des Kraftstoffes in bezug auf die Kraftstoffleitung. Ist der Geschwindigkeitsmesser mit einem weiteren Meßwertgeber gekoppelt, der eine zur Geschwindigkeit proportionale Spannung liefert, und bildet man mit einer geeigneten Schaltung den Quotienten der zur Geschwindigkeit proportionalen Spannung und der elektromagnetisch induzierten Spannung, so gibt der Zahlenwert dieses Quotienten die augenblickliche Verbrauchsmenge in der Dimension km/l an.This voltage is proportional to the fuel flow and the mean Speed of the fuel in relation to the fuel line. Is the speedometer coupled with a further transducer, the one proportional to the speed Voltage, and the quotient of the is formed with a suitable circuit voltage proportional to the speed and the electromagnetically induced Voltage, the numerical value of this quotient gives the instantaneous consumption amount in the dimension km / l.

Claims

Claim Electromagnetic flow meter for fluid media with a magnet that generates a magnetic field perpendicular to the direction of flow, and a transducer attached to two electrodes located on the inner tube jacket is connected, which are diametrically opposed and which are due to the movement Measure the voltage induced by the liquid perpendicular to the magnetic field, characterized in that that the magnetic field is generated by a permanent magnet.