DD257294A1 - Verfahren und einrichtung zur messung der stroemungsgeschwindigkeit insbesondere in rohrleitungen - Google Patents

Abstract

Das Verfahren und die Einrichtung zur Messung der Stroemungsgeschwindigkeit mittels magnetoresistivem Sensor findet Anwendung in gas-, fluessigkeits- und schuettgutfuehrenden Rohrleitungen und Kanaelen sowie zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit bewegter Koerper in ruhenden und stroemenden Medien. Es dient letztlich zur Bestimmung von Volumen- und Massenstroemen. Die Erfindung gestattet es, mittels eines in eine Stroemung ragenden Biegestabes, an dessen freiem Ende ein Magnet so befestigt ist, dass in einem diesem Magneten gegenueber angebrachten magnetoresistiven, Figur 1, infolge Auslenkung des Biegestabes durch die Stroemung, eine Widerstandsaenderung erfolgt, die als Mass fuer die jeweilige Stroemungsgeschwindigkeit bzw. Geschwindigkeit eines bewegten Koerpers bezogen auf ein ruhendes oder stroemendes Medium genommen werden kann. Die Widerstandsaenderung wird mittels elektrischer Brueckenschaltung in ein weiterverarbeitbares elektrisches Signal umgeformt. Aus der Stroemungsgeschwindigkeit lassen sich dann nachfolgend Aussagen ueber den Volumen- und/oder Massenstrom treffen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit findet Anwendung in gasführenden, flüssigkeits-und schüttgutführenden Rohrleitungen und Kanälen sowie zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit bewegter Körper in ruhenden und strömenden Gasen, Flüssigkeiten und Schüttgütern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die bekannten technischen Lösungen zur Messung des Volumenstromes bzw. zur Ermittlung der Strömungsgeschwindigkeit wie WirkdruckveYfahren, induktive Strömungsmessung, Turbinenzähler, Wälzkolbenzähler, Prandtl-Staurohr, Ultraschallsonden werden von der Erfindung nicht berührt. Die Messung der Strömungsgeschwindigkeit nach dem Biegebalkenprinzip ist bekannt. In dem Pajent wird die infolge Durchbiegung des Biegestabes durch den wirkenden Staudruck an der Oberfläche des Biegebalkens auftretende Dehnung als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit genommen. Diese wird mittels Dehnungsmeßstreifen in ein weiterverarbeitendes elektrisches Signal umgesetzt. Da die Dehnungsmeßstreifen sich mit dem Biegestab in dem strömenden Medium befinden, müssen diese speziell isoliert werden. Damit ergeben sich Probleme hinsichtlich Langzeitstabilität, Reproduzierbarkeit, Temperaturabhängigkeit, begrenzte Nennweiten in Rohrleitungen, Festlegungen auf meßfühlerverträgliche Medien und Druckempfindlichkeit.

Ziel der Erfindung

Das Verfahren und die Einrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit mittels magnetoresistivem Sensor gestattet die Anwendung des Prinzips der Durchflußmessung nach dem Biegebalkenprinzip in Rohrleitungen beliebiger Nennweiten, bei Vernachlässigung des Temperatureinflusses mit guter Langzeitstabilität infolge berührungsloser Übertragung der Meßgröße, guter Reproduzierbarkeit infolge starrer Anordnung der Einzelteile der Meßeinrichtung, Einsatz auch für aggressive Medien bei geeigneter Materialauswahl der Meßeinrichtung und Druckunempfindlichkeit. Das elektrische Ausgangssignal gestattet eine problemlose Weiterverarbeitung. Die Meßeinrichtung kann durch die Verwendung magnetoresistiver Sensoren mit integriertem Verstärker klein und universell einsetzbar gehalten werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabengemäß handelt es sich bei der Erfindung um ein Verfahren und eine Einrichtung, die es gestattet, mittels eines in eine Strömung ragenden Biegestabes, an dessen freiem Ende ein Magnet so befestigt ist, daß in einem diesem Magneten gegenüber angebrachten magnetoresistiven Sensor, infolge Auslenkung des Biegestabes durch die Strömung, eine Widerstandsänderung erfolgt, die als Maß für die jeweilige Strömungsgeschwindigkeit genommen werden kann. Durch geeignete Anordnung von Biegestab-Magnet-magnetoresistivem Sensor wird es damit möglich, sowohl die Strömungsgeschwindigkeit von Strömungen in Rohrleitungen zu bestimmen als auch die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit bewegter Körper in ruhenden oder strömenden Medien zu realisieren.

Ausführungsbeispiel

Für die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit in Rohrleitungen besteht die Meßeinrichtung entsprechend Figur 1 aus einem einseitig eingespannten Biegestab 4, auf dessen freiem Ende ein Magnet 2 befestigt ist. Der Biegestab 4 wird senkrecht zur Strömungsrichtung in einem Rohr 3 befestigt, so daß der Magnet 2 nahe der Rohrwand positioniert ist. Gegenüber vom Magneten 2 wird in der Rohrwand ein magnetoresistiver Sensor 1 befestigt. In Ruhelage gibt der Sensor 1 mit der nachfolgenden Elektronik ein diesem Zustand entsprechendes Nullsignal ab. Bei Auftreten einer Strömung kommt es zu einer Änderung der Geometrie der Anordnung Sensor-Magnet und damit zu einer Änderung des Widerstandes des magnetoresistiven Sensors 1. Die Widerstandsänderung wird mittels einer Brückenschaltung in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt. Weitere Ausführungsbeispiele sind in Figur 2 und Figur 3 dargestellt.

Für die Bestimmung der Relativgeschwindigkeit bewegter Körper in ruhenden oder strömenden Medien besteht die Meßeinrichtung entsprechend Figur 2 aus einem Fühler 5, der in das entsprechende Medium 6 hineinragt. Der Fühler besteht aus einem einseitig eingespannten Biegestab 4, auf dessen freiem Ende ein Magnet 2 befestigt ist. Der magnetoresistive Sensor 1 wird in einem Sensorhalter 7 gegenüber vom Magneten 2 positioniert.

Claims (6)

1. Verfahren zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit insbesondere in Rohrleitungen und/oder zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit bewegter Körper in ruhenden oder strömenden Flüssigkeiten mittels bekanntem, in die Strömung ragendem, Biegestab, gekennzeichnet dadurch, daß die durch die Anströmung des Biegestabes (4) erfolgte Auslenkung desselben mittels eines magnetoresistiven Sensors (1) gemessen und als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit genommen wird. .

2. Verfahren nach Pkt. !,gekennzeichnet dadurch, daß am freien Ende des Biegestabes (4) ein Magnet (2) so angebracht ist, daß bei Auslenkung des Biegestabes (4) indem magnetoresistiven Sensor (1) Widerstandsänderungen erfolgen, die mittels Brückenschaltung ausgewertet werden und als Maß für die Strömungsgeschwindigkeit genommen werden.

3. Einrichtung zur Messung der Strömungsgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung derStrömungsgeschwindigkeitströmender Medien (6) in Rohrleitungen (3) der Biegestab (4) mit Magnet (2) und der magnetoresistive Sensor (1) in Form eines Fühlers (5) eine Einheit bilden und über einen Stutzen in das strömende Medium (6) der Rohrleitung (3) eingebracht wird.

4. Einrichtung nach Pkt.3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (5) zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit bewegter Körper in ruhenden oder strömenden Medien (6) an dem bewegten Körper befestigt wird und in das umgebende Medium (6) hineinragt.

5. Einrichtung nach Pkt.3, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (4) mit dem Magneten (2) am freien Ende und der magnetoresistive Sensor (1) jeweils diametral in einem Rohrstück (3) angeordnet wird und es sich dabei um einen Abschnitt einer Rohrleitung (3) oder um ein spezielles Meßrohr, das in eine Rohrleitung (3) eingebaut wird, handelt.

6. Einrichtung nach Pkt.3, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (4) mit dem Magneten (2) an seinem freien Ende in dem Fühler (5) oder dem Rohrstück (3) dämpfend gelagert wird.