DE1121347B - Elektromagnetischer Stroemungsmesser, insbesondere fuer Fluessigkeiten mit hoher Temperatur und unter hohem Druck - Google Patents

Description

• Elektromagnetischer Strömungsmesser, insbesondere für Flüssigkeiten mit hoher Temperatur und unter hohem Druck Die Erfindung bezieht sich auf Strömungsmesser der elektromagnetischen Bauart oder Gattung.
• Die Arbeitsweise solcher Strömungsmesser beruht auf dem Faradayschen Gesetz der elektromagnetischen Induktion, welches besagt, daß bei Bewegung eines Leiters in einem magnetischen Feld eine EMK im Leiter aufgebaut oder erzeugt wird. Wenn der sich bewegende Leiter eine leitende Flüssigkeit ist, die ein isoliertes Rohr innerhalb eines Wechselstrom-Magnetfeldes durchströmt, dann wird eine Wechsel-EMK in der Flüssigkeit aufgebaut. Die induzierte EMK kann durch Inkontaktbringen der Flüssigkeit mit diametral gegenüberliegenden Elektroden gemessen werden, welche durch die isolierte Rohrwand hindurch in einer Richtung lotrecht zum Magnetfeld eingebracht sind. Das Potential an den Elektroden ist durch die Gleichung E=KB 1 V 10-8 Volt gegeben bzw. bestimmt, wobei B die magnetische Flußdichte in Kraftlinien je Quadratzentimeter, 1 der Innendurchmesser des isolierten Rohres in Zentimetern V die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in Zentimetern je Sekunde und K ein baulicher Faktor (typischer Wert: 0,6 bis 0,65) ist.
• Bei elektromagnetischen Strömungsmessern bekannter Art, bei denen das isolierende Rohr durch dichtes bzw. festes Anfügen oder Aufbringen eines organischen Isoliermaterials an oder auf die Wände des Strömungsrohres gebildet wird, treten Schwierigkeiten auf, wenn Strömungswerte von Substanzen gemessen werden sollen, die höhere Temperaturen und Drücke aufweisen.
• Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Strömungsmessers, bei welchem die Betriebsschwierigkeiten infolge hoher Temperaturen und Drücke sowie die damit verbundenen unterschiedlichen Wärmeausdehnungen auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden.
• Erfindungsgemäß ist ein elektromagnetischer Strömungsmesser, der sich zusammensetzt aus einem eine Bohrung bildenden Körperbauteil, aus einer isolierenden Auskleidung innerhalb dieser Bohrung sowie aus zwei diametral gegenüberliegenden isolierten Elektroden, die durch den Körperbauteil und die Auskleidung hindurchgehen, um mit einer die Bohrung durchströmenden Flüssigkeit einen Kontakt herzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Auskleidung eine Isolierbuchse aufweist, die wenigstens einen Teil dieser Bohrung auskleidet, und daß das Medium Zugang zu dem freien Raum zwischen Buchse und Strömungsmesserkörper ist.
• Vorzugsweise setzt sich die Isolierbuchse aus einem keramischen Material mit hoher Dichte, beispielsweise Tonerde, zusammen.
• Die Erfindung soll nunmehr an Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher erläutert werden, welche eine Schnittansicht des Strömungsrohrteilstückes einer bevorzugten Ausführungsform eines elektromagnetischen Strömungsmessers wiedergibt.
• Gemäß der Zeichnung besteht ein Strömungsmesser aus einem hohlen Körperbauteil 1 aus rostfreiem Stahl, der über ein Teilstück seiner Länge zylindrisch ausgedreht ist, um eine Isolierbuchse 2 und ein hohles Endstück 3 aufzunehmen. Das äußere Ende des Endstückes 3 schließt bündig mit einem Endflansch 4 des Körperbauteils 1 ab. Die Gesamtlänge der Buchse 2 ist etwas kleiner als der axiale Abstand zwischen dem inneren Ende des Stückes 3 und der Endfläche 5 des ausgedrehten Teilstückes von Bauteil 1.
• Die Isolierbuchse 2, die sich aus einem keramischen Material von hoher Dichte, vorzugsweise auf der Basis reiner Tonerde zusammensetzt, hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser des ausgedrehten Teilstückes des Körperbauteils 1, und ist zwischen der Fläche 5 und dem inneren Ende des Endstückes 3 mittig gelagert.
• Der ringförmige Spielraum zwischen der äußeren Oberfläche der Buchse 2 und der inneren Oberfläche des Körperbauteils 1 zusammen mit dem axialen Spielraum an jedem Ende der Buchse 2 bildet ein Mittel zum Flüssigkeitsdruckausgleich an der Wand der Isolierbuchse dadurch, daß die Flüssigkeit die Buchse 2 zu umgeben vermag. Durch Verwendung eines nur geringen Spielraumes rund um die Buchse 2 wird sichergestellt, daß die Flüssigkeitsströmung zwischen der äußeren Oberfläche der Buchse 2 und dem Körperbauteil 1 einen annehmbar kleinen Prozentsatz der durch die Bohrung des Strömungsmessers hindurchfließenden Flüssigkeit bildet. Bei einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß aufgebauten Strömungsmessers ist ein Radialspiel von 0,01" (0,254 mm) rund um eine Isolierbuchse vorgesehen, die einen Bohrungsdurchmesser von 1" (25,4 mm) aufweist.
• Die Isolierbuchse 2 wird zwischen der Fläche 5 und der inneren Fläche des Endstückes 3 durch zwei diametral gegenüberliegende Elektrodenhalter 6 mittig gelagert oder gehalten, deren innere Enden durch geeignete, in der Wand der Buchse2 gebildete Aussparungen hindurchragen, um es der Buchse 2 zu ermöglichen, auf den Elektrodenhaltern zu »schwimmen«, wobei ein Spielraum zwischen den inneren Enden jedes Halters 6 und seiner entsprechenden Aussparung vorgesehen ist. Um zu verhindern, daß die in diesen Spielraum eindringende Flüssigkeit einen ins Gewicht fallenden elektrischen Leckweg bildet, wird das Spiel klein gehalten, annähernd 0,001" (0,0254 mm), wodurch sich ein hoher Widerstand, verglichen mit den übrigen Widerständen, ergibt.
• Jeder Elektrodenhalter 6 besteht aus einer zentralen Elektrode 7, mit der ein keramischer Körper 8 von ähnlicher Zusammensetzung wie die Buchse 2 verbunden ist. Eine rostfreie Stahlspitze 9 ist mit dem inneren Ende jeder Elektrode 7 verschweißt, und eine Dichtung 10 befindet sich zwischen der Spitze 9 und dem inneren Ende des Körpers 8, um eine Flüssigkeitsabdichtung zu bilden.
• Jeder Elektrodenhalter6 ist lösbar innerhalb des Körperbauteils 1 mittels einer hohlen Spannschraube 11 befestigt. Um eine Beschädigung beim Festschrauben bzw. Anziehen zu verhindern, ist ein Puffer-bzw. Anschlagring 12 aus Kupfer zwischen dem inne- ren Ende dieser Schraube und dem Körper 8 angeordnet. Ein Flüssigkeitsauslecken über den Elektrodenhalter hinaus wird durch einen Dichtungsring 13 verhindert, der zwischen einer unteren Fläche des Körpers 8 und einer damit zusammenwirkenden Oberfläche des Körperbauteils 1 sitzt.
• Die (nicht dargestellten) Magnetwicklungen sind in üblicher Weise um den Strömungsrohrkörperbauteil herum angeordnet. Eine Wärmeisolierung ist zwischen dem Körperbauteil 1 und den Wicklungen vorgesehen. Wenn erwünscht, kann eine verstärkte bzw.
• Zwangsumlaufkühlung zur Anwendung kommen, um die Wicklungstemperaturen herabzusetzen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRUCHE: 1. Elektromagnetischer Strömungsmesser, insbesondere für Flüssigkeiten mit hoher Temperatur und unter hohem Druck, mit einer im Strömungsmesserkörper vorgesehenen Bohrung, die mit einer isolierenden Auskleidung versehen ist und zwei diametral gegenüberliegende isolierte Elektroden aufweist, welche durch den Strömungsmesserkörper und die Auskleidung hindurchgeführt sind und dadurch in Kontaktberührung mit dem die Bohrung durchströmenden Medium kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung aus einer Isolierbuchse (2) besteht, welche mit Lose wenigstens einen Teil der Bohrung auskleidet, und daß das Medium Zugang zu dem freien Raum zwischen Buchse (2) und Strömungsmesserkörper (1) zwecks Hervorrufens eines Druckausgleichs für die Buchsenwandung (2) hat.
2. 2. Elektromagnetischer Strömungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Isolierbuchse aus einem keramischen Material von hoher Dichte zusammensetzt.
3. 3. Elektromagnetischer Strömungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material aus Tonerde besteht.