EP1543298A2 - Inductive flow meter for electrically conductive liquids - Google Patents

Inductive flow meter for electrically conductive liquids

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Publication number
EP1543298A2
EP1543298A2 EP03798907A EP03798907A EP1543298A2 EP 1543298 A2 EP1543298 A2 EP 1543298A2 EP 03798907 A EP03798907 A EP 03798907A EP 03798907 A EP03798907 A EP 03798907A EP 1543298 A2 EP1543298 A2 EP 1543298A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
flow channel
active surface
flow
magnetic field
flow meter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03798907A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andres Ketelsen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ketelsen Broder
Original Assignee
Ketelsen Broder
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ketelsen Broder filed Critical Ketelsen Broder
Publication of EP1543298A2 publication Critical patent/EP1543298A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • G01F1/58—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters
    • G01F1/588—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects by electromagnetic flowmeters combined constructions of electrodes, coils or magnetic circuits, accessories therefor

Definitions

  • the invention relates to inductive flow meters with the features of
  • Flow meters of the type considered here serve to determine the flow of electrically conductive liquids through channels or pipes, in particular a circular cross section.
  • punctiform electrodes are provided at opposite points of a channel cross section, which electrodes are electrically coupled to the electrically conductive liquid, in particular are exposed to the channel interior and take up a conductive connection to the conductive liquid.
  • the field lines of a magnetic field which is generated by a permanent magnet arrangement or in particular by a coil arrangement, run perpendicular to the connecting line between the electrodes and perpendicular to the flow lines of the liquid flowing through the channel or the tube.
  • Conductor paths which run from one point-shaped electrode to the other point-shaped electrode and on which the pipe section or channel section containing the electrodes penetrate the entire pipe cross section or channel cross section can, if the conductive liquid moves along the channel or pipe, as conductors moving in the magnetic field are understood, in which voltages are induced due to the liquid flow, which are taken from the punctiform electrodes via connections led through the insulating channel wall or tube wall and which are a measure of the flow of the conductive liquid through the tube or the channel.
  • the output signal of an inductive flow meter of the type described above, which can be taken from the electrodes must be given as follows:
  • the integral over the volume is determined by the respective product value of
  • Vectors of three vector fields are formed, of which B is the magnetic induction in the flow channel section in the cylinder space delimited by the flow channel section with the inner channel cross section and with a certain length upstream and downstream of the radial plane containing the electrodes, and W denotes a valence vector field, including a field from Vectors in the previously defined cylinder space are to be understood, which characterize the configuration of the conductor paths between the electrodes in the cylinder space. Finally, v denotes the vector field in the cylinder space mentioned with vectors corresponding to the speeds of the particles of the conductive liquid.
  • the partial product B x W would be constant, such that non-uniform and / or asymmetrical velocity distributions of the flow of the electrically conductive liquid to be examined through the flow channel section do not lead to falsifications of the measured values.
  • the magnetic field of the magnetic field generation system can be designed with some effort so that it is essentially homogeneous in the area of the interior of the flow channel section, while in the case of a flow channel section which is round in cross section and diametrically opposed to one another, the valence vector field is by no means homogeneous in essentially punctiform electrodes.
  • the following consideration shows this without further ado:
  • Characteristic flows in the flow channel section of an inductive flow meter if they are laminar, have an undisturbed speed profile in the undisturbed state with respect to the flow channel center axis or, in the case of an asymmetrical fault, have a flow profile whose maximum is laterally offset in the radial direction with respect to the flow channel center axis.
  • the flow can become turbulent in such a way that the flow profile has a plateau region with respect to the flow channel cross section and regions of lower flow velocity near the edge.
  • German Patent 1,295,223 proposes that the magnet arrangement, that is to say the magnetic field generation system, be designed in such a way that the field component decreases in the radial plane containing the electrodes and in planes parallel to it in the direction of the connecting line between the electrodes from the inside to the outside.
  • the resultant structure of the entire device is comparatively complicated, the parts of the magnet system located in the vicinity of the electrodes, which act directly on the area of very large line path densities, require very precise assembly and extremely fine adjustment.
  • Flow channel section can be reached.
  • the present invention is accordingly based on the object of designing an inductive flow meter of the general type considered here in such a way that, with a comparatively simple construction and simple manufacture of the magnetic field generation system, considerably improved insensitivity to measured value falsifications due to changes in the flow profile in the flow channel cross-section which are dependent on the flow speed or due to asymmetries in the flow profile relative to the flow channel central axis is reached.
  • Figure 1 is a partially sectioned perspective view of an inductive flow meter of the general type considered here for explaining terms and geometric relationships.
  • Fig. 2 is a perspective view of part of an inductive
  • Fig. 3 is a perspective view of part of an inductive
  • Fig .4 is a perspective view of a part of an inductive
  • FIG. 5 shows a schematic perspective view of an inductive flow meter of the type specified here with a magnetic field generation system formed from field coils;
  • FIG. 6 shows a schematic perspective view of an inductive flow meter of the type specified here with a magnetic field generation system formed from a magnetic closing circuit with pole shoes;
  • Measuring electrodes up to a measuring electrode for various embodiments of an inductive flow meter of the type specified here.
  • Flow meter of the general type considered here contains a flow channel section 1 in the form of a tube made of electrically insulating material.
  • the central longitudinal axis of the flow channel section 1 is designated Z.
  • In the middle of the longitudinal extent of the flow channel section 1 are located diametrically opposed locations across the respective flow channel cross-section, for example, approximately point-shaped measuring electrodes 2 and 3, which are connected to a voltage measuring device 6 via measuring lines 4 and 5, which extend through the wall of the electrically insulating flow channel section 1.
  • the measuring electrodes 2 and 3 can be located on the inside of the The flow channel section 1 directly connects to the electrically conductive liquid flowing through the flow channel section 1 or, in the case of the AC excitation of a magnetic field product system of the inductive flow meter known to the person skilled in the art, be capacitively coupled to the electrically conductive liquid, so that the measuring electrodes in this case are connected to the inside of the flow channel 1 need not be exposed
  • the distance of the cross-sectional plane of the flow channel section 1 containing the measuring electrodes 2 and 3 from its upstream end and its s the end located downstream of it is denoted by z
  • FIG. 1 a magnetic field generation system 7 is indicated in FIG. 1 by block symbols.
  • This generates an induction vector field B represented by vectors of magnetic induction, the magnetic field lines penetrating the wall of the flow channel section 1 and its interior and essentially perpendicular to the central axis Z and perpendicular to the measuring electrodes 2 and 3 connecting diameter of the flow channel cross section
  • the length of the interior of the flow channel section 1 of FIG. 2z considered here is selected to be approximately equal to the diameter of the flow channel cross section.
  • a magnetic field generated by the magnetic field generation system 7 is initially assumed to be homogeneous in the entire interior of the flow channel section 1 for the purposes of explanation in connection with FIG. 1 an electrically conductive liquid through the interior of the flow channel Section 1, the flow particles of the liquid have speeds corresponding to the individual speed vectors of a vector field v parallel to the central longitudinal axis Z
  • a large number of the guiding threads passing through the entire interior of the flow channel section 1 both over the channel cross section and over the length of the flow channel section 1 are indicated by dashed lines w in FIG. 1. If the electrically conductive liquid moves through the flow channel section 1 in accordance with the speed vector field v, then the conductor paths are to be understood according to the lines w as conductors moved in the magnetic field, in which electromotive forces are induced in each case due to the movement of the conductor paths, such that that finally a resulting induced measuring voltage is present between the measuring electrodes 2 and 3, which is measured by the measuring device 6 and is related to the flow rate per unit time of the electrically conductive liquid.
  • the electromotive forces induced in the individual conductive threads contribute in different degrees to the measurement signal S which can finally be read off the measuring device 6.
  • value vector field is the one for Induction of electromotive forces responsible orientation components take into account the guide path.
  • the signal S readable on the voltage measuring device 6 can be expressed as follows:
  • Fig. 2 shows a vector field v of the speed distribution over the
  • Flow channel cross-section in which there is no rotational symmetry of the flow profile with respect to the central longitudinal axis Z of the flow channel section 1.
  • the range of maximum speed vectors of the vector field v is asymmetrically offset downwards with respect to the central longitudinal axis Z.
  • This speed distribution can result, for example, from the fact that there are flow obstacles, for example valve spools, pipe elbows and the like, in channel sections which are connected upstream of the flow channel section 1, which cause, for example, that in the lower quadrant of the Pipe cross-section are the maximum flow vectors of the flow distribution.
  • the range of the maximum can, however, also lie in other quadrants, for example in a cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 2 is adjacent, or in a cross-sectional quadrant which is adjacent to the apex of the flow channel section 1, or also in the cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 3 is adjacent ,
  • FIG. 3 shows a situation in which a transition from the laminar flow (see FIG. 4) to a turbulent flow has occurred due to the high flow velocity in the flow channel section 1.
  • the flow profile is approximated to a trapezoidal shape, with boundary layers of low flow velocity having a relatively low radial thickness.
  • the flow profile of the vector field v has the shape of a paraboloid of revolution symmetrical to the central longitudinal axis Z.
  • active surface arrangements being the flat structures to which the field lines of the magnetic field generation system penetrate the flow channel inner wall.
  • active surface arrangements lie on the inner wall of the flow channel between the measuring electrodes and extend circumferentially in accordance with the wrap angle of pole pieces or field coil arrangements with reference to the flow channel circumference, and in the axial direction in accordance with the axial extension of pole pieces or field coil arrangements symmetrically upstream and downstream of the measuring electrode points containing flow channel section radial cross section.
  • FIGS. 5 and 6 For this purpose, the following should be carried out using FIGS. 5 and 6:
  • Fig. 5 shows an embodiment in which the magnetic field generation system assigned to the flow channel section 1 and the measuring electrodes 2 and 3 in the manner shown is formed by two field coils 7L which nestle against the outer circumferential surface of the flow channel section 1 in the manner shown, in each other diametrically opposite areas are located between the measuring electrodes 2 and 3 and which span a wrap angle denoted in FIG. 5 with 2 ⁇ 0 .
  • the axial extension of the field coils 7L is in each case b in a symmetrical position with respect to the radial plane containing the measuring electrodes 2 and 3.
  • FIG. 6 shows a highly schematic perspective view of an inductive flow meter with a closing circuit 20 which forms the magnetic field generation system and which has an excitation (not shown).
  • gerspule and which has pole shoes 7P opposite each other via the flow channel section 1, which are in turn symmetrical with respect to the axial extent to the radial plane containing the measuring electrode points and have an axial extension b, while in the circumferential direction they have the round flow channel section 1 surrounded with a wrap angle of 2 ⁇ 0 each, as is shown in Fig. 6 by dash-dotted lines.
  • the possible shapes of the active surface arrangements can be derived from developments of the cylindrical inner wall of the flow channel section 1 in the circumferential area between the cylinder surface line located centrally between the measurement electrodes 2 and 3 and the cylinder surface line passing through one of the measurement electrodes, for example through the measurement electrode 3, as shown in the diagrams in FIG. 7A to 7F.
  • the active surface arrangement is denoted by Fa and corresponds qualitatively to that magnetic field line passage surface that is generated by the field coil arrangement 7L according to FIG. 5 in a quadrant of the flow channel inner surface.
  • the active surface arrangements Fb are constricted by means of constrictions due to the corresponding design of the field coils 7L in the areas of greater wrap angle, so that the concave areas K are enlarged.
  • the active surface arrangements Fb are still self-contained.
  • the active surface arrangements can also be formed by separate flat structures Fc, which means that in a certain wrap angle range gerer extension a main field coil is provided, to each of which there are small auxiliary field coils in larger wrap angle ranges in the direction of the measuring electrodes 2 and 3 with the same sense of winding as that of the main field coil.
  • the concave area K between the boundary lines of the active surface arrangement Fc and the tangential delimiting straight lines T1 and T2 can be increased if this is desirable in certain cases.
  • circumferential extent of the active surface arrangements Fa or Fb or Fc corresponding to the wrap angle 2 ⁇ 0 of the associated field coil arrangement 7L is in the range of at least 120 °, preferably more than 140 °, wrap angle ranges over 140 ° being too surprising good results.
  • the active surface arrangements Fa or Fb or Fc have their center of gravity closer to the circumferential center of the flow channel inner surface between the measuring electrodes, while those parts of the active surface arrangements which further towards the Extend measuring electrodes 2 or 3 and have a lower weight per unit area.
  • the active surface arrangements are being developed as they are from field coil arrangements 7L according to FIG. 5 7D shows the development over a quadrant of an active surface arrangement Fd, as is defined, for example, by the pole shoe arrangement 7P of the magnetic closing circuit 20 from FIG. 6.
  • tangential delimitation lines T1 and T2 placed on the active surface arrangement Fd converge, which touch the active surface arrangement Fd in two points from the outside in pairs, in the direction of the respective location of the measuring electrodes, in the present case, therefore, of the location of the measuring electrode 3.
  • FIG. 7E shows an active surface arrangement Fe, in which separate active surface elements interact.
  • an active surface arrangement can be defined by pole shoes, which, in contrast to the arrangement according to FIG. 6, has separate auxiliary pole shoes instead of the one-piece narrow pole shoe webs, which are located on both sides of main pole shoes between these and the measuring electrodes on the respective peripheral surface n of the flow channel section 1 and are equally flooded with reference to the main pole pieces.
  • the concave regions K have a greater extent in the formation of the active surface arrangement Fe than in the embodiment according to FIG. 7D.
  • FIG. 7F shows the possibility of arranging sub-active surfaces Fu symmetrically on both sides of a main active-surface element in the case of active surfaces that are not self-contained, for example in the manner of FIGS. 7C or 7E, by the field lines occur from magnetic fields which are oriented opposite to the field lines penetrating the active surface arrangements and which are generated by additional magnetic field generation systems which generate magnetic Set closing circuits or additional field coil arrangements included.
  • a further improvement in the compensation can be achieved here for certain characteristic distortions of the flow velocity field in the flow channel cross section. It is essential, however, that the active surface arrangement element closest to the respective measuring electrode is penetrated by field lines which correspond in orientation to those of the main active surface arrangement element.

Abstract

An inductive flow meter for electrically conductive liquids, provided with an insulating flow channel section having a circular cross-section, a pair of diametrically opposite electric electrodes which are electrically coupled to the electrically conductive liquid and a magnetic field generating system which comprises said flow channel section with a specific angle of contact and a magnetic field which is produced with a field line direction which is substantially perpendicular to the connecting line between the measuring electrodes and perpendicular to the longitudinal axis of the flow channel. The inventive device displays increased immunity from measuring value errors as a result of flow speed-dependent modifications of the flow profiles in the flow channel section or as a result of asymmetries of the flow profile in relation to the center axis of the flow channel. This is achieved by means of active surface devices, i.e. surface structures, onto which the field lines of the magnetic field generation system pass to a limited extent via the inner wall of the flow channel, which are measured in a specific manner such that in an involute representation of the inner wall of the flow channel, tangential, referential straight lines which are located on the active surface devices and which enter into contact with the active surface devices at two points from the outside, converge in pairs in the direction of the respective location of the measuring electrodes and concave areas are formed between the respective two contact points wherein the defining lines of the active surface devices do not have any points of contact with the tangential defining straight line.

Description

Beschreibung description
Induktiver Durchflußmesser für elektrisch leitfähige FlüssigkeitenInductive flow meter for electrically conductive liquids
Die Erfindung betrifft induktive Durchflußmesser mit den Merkmalen desThe invention relates to inductive flow meters with the features of
Oberbegriffs von Patenanspruch 1.General term of patent claim 1.
Durchflußmesser der hier betrachteten Art dienen zur Bestimmung des Durchflusses elektrisch leitender Flüssigkeiten durch Kanäle oder Rohre insbeson- dere kreisförmigen Querschnittes. In einem eine elektrisch isolierende Kanalwand oder Rohrwand aufweisenden Kanalabschnitt sind an einander gegenüberliegenden Stellen eines Kanalquerschnittes punktförmige Elektroden vorgesehen, welche elektrisch an die elektrisch leitende Flüssigkeit angekoppelt sind, insbesondere zum Kanalinnenraum hin freiliegen und leitende Verbindung zu der leitenden Flüssigkeit aufnehmen. Senkrecht zur Verbindungslinie zwischen den Elektroden und senkrecht zu den Strömungslinien der den Kanal oder das Rohr durchfließen leitenden Flüssigkeit verlaufen die Feldlinien eines magnetischen Feldes, welches durch eine Permanentmagnetanordnung oder insbesondere durch eine Spulenanordnung erzeugt wird. Leiterpfade, die von der einen punktförmigen Elektrode zur anderen punktförmigen Elektrode verlaufen und auf dem die Elektroden enthaltenden Rohrabschnitt oder Kanalabschnitt den gesamten Rohrquerschnitt oder Kanalquerschnitt durchsetzen, können, wenn sich die leitende Flüssigkeit längs des Ka- nales oder Rohres bewegt, als im Magnetfeld bewegte Leiter verstanden werden, in denen aufgrund der Flüssigkeitsströmung Spannungen induziert werden, die von den punktförmigen Elektroden über durch die isolierende Kanalwand oder Rohrwand geführte Anschlüsse abgenommen werden und ein Maß für den Durchfluß der leitenden Flüssigkeit durch das Rohr oder den Kanal sein. Genauer betrachtet ist das von den Elektroden abnehmbare Ausgangssignal eines induktiven Durchflußmessers der vorstehenden beschriebenen Art folgendermaßen anzugeben:Flow meters of the type considered here serve to determine the flow of electrically conductive liquids through channels or pipes, in particular a circular cross section. In a channel section having an electrically insulating channel wall or tube wall, punctiform electrodes are provided at opposite points of a channel cross section, which electrodes are electrically coupled to the electrically conductive liquid, in particular are exposed to the channel interior and take up a conductive connection to the conductive liquid. The field lines of a magnetic field, which is generated by a permanent magnet arrangement or in particular by a coil arrangement, run perpendicular to the connecting line between the electrodes and perpendicular to the flow lines of the liquid flowing through the channel or the tube. Conductor paths which run from one point-shaped electrode to the other point-shaped electrode and on which the pipe section or channel section containing the electrodes penetrate the entire pipe cross section or channel cross section can, if the conductive liquid moves along the channel or pipe, as conductors moving in the magnetic field are understood, in which voltages are induced due to the liquid flow, which are taken from the punctiform electrodes via connections led through the insulating channel wall or tube wall and which are a measure of the flow of the conductive liquid through the tube or the channel. In more detail, the output signal of an inductive flow meter of the type described above, which can be taken from the electrodes, must be given as follows:
S ~ | (B x W ) - v d(Vol)S ~ | (W x W) - v d (Vol)
(V„l)(V "l)
Das Integral über das Volumen wird von dem jeweiligen Produktwert vonThe integral over the volume is determined by the respective product value of
Vektoren dreier Vektorfelder gebildet, von denen B die magnetische Induktion in dem Stromungskanalabschnitt in dem durch den Stromungskanalabschnitt umgrenzten Zylinderraum mit dem Kanalinnenquerschnitt und mit bestimmter Länge stromauf und stromab von der die Elektroden enthaltenen Radialebene ist und W ein Wertigkeits-Vektorfeld bezeichnet, worunter ein Feld von Vektoren in dem zuvor definierten Zylinderraum zu verstehen ist, welche die Konfiguration der Leiterpfade zwischen den Elektroden in dem Zylinderraum kennzeichnen. Schließlich bezeichnet v das Vektorfeld im genannten Zylinderraum mit Vektoren entsprechend den Geschwindigkeiten der Partikel der leitfähigen Flüssigkeit.Vectors of three vector fields are formed, of which B is the magnetic induction in the flow channel section in the cylinder space delimited by the flow channel section with the inner channel cross section and with a certain length upstream and downstream of the radial plane containing the electrodes, and W denotes a valence vector field, including a field from Vectors in the previously defined cylinder space are to be understood, which characterize the configuration of the conductor paths between the electrodes in the cylinder space. Finally, v denotes the vector field in the cylinder space mentioned with vectors corresponding to the speeds of the particles of the conductive liquid.
Wären die Werte von B nach Betrag und Richtung konstant (homogenes magnetisches Feld) und wären die Werte des Wertigkeits- Vektorfeldes W nach Betrag und Richtung konstant entsprechend Strompfaden, die parallel zueinander zwischen Parallelelektroden verlaufen, so wäre das Teilprodukt B x W konstant, derart, daß ungleichförmige und/oder unsymmetrische Geschwindigkeitsverteilungen der zu untersuchenden Strömung der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit durch den Stromungskanalabschnitt nicht zu Meßwertverfälschungen führen.If the values of B were constant according to magnitude and direction (homogeneous magnetic field) and if the values of the valency vector field W were constant according to magnitude and direction according to current paths that run parallel to one another between parallel electrodes, the partial product B x W would be constant, such that non-uniform and / or asymmetrical velocity distributions of the flow of the electrically conductive liquid to be examined through the flow channel section do not lead to falsifications of the measured values.
Zwar kann mit einigem Aufwand das Magnetfeld des Magnetfelderzeugungssystems so ausgebildet werden, daß es im Bereich des Innenraums des Strömungskanalabschnittes im wesentlichen homogen ist, während bei im Querschnitt rundem Stromungskanalabschnitt und bei einander diametral gegenüberstehenden, im wesentlichen punktförmigen Elektroden das Wertigkeits- Vektorfeld keinesfalls homogen ist. Dies zeigt ohne weiteres die nachfolgende Überlegung:It is true that the magnetic field of the magnetic field generation system can be designed with some effort so that it is essentially homogeneous in the area of the interior of the flow channel section, while in the case of a flow channel section which is round in cross section and diametrically opposed to one another, the valence vector field is by no means homogeneous in essentially punctiform electrodes. The following consideration shows this without further ado:
Zeichnet man in Rohrquerschnitten oder Kanalquerschnitten diese im wesentlichen ganz überdeckende Leiteφfade ein, so erkennt man, daß eine Leiterpfadkonzentration im Bereich nahe den punktförmigen Elektroden vorhanden ist, derart, daß Bewegungen der Leiteφfade aufgrund der Strömung der leitenden Flüssigkeit in diesen Bereichen besonders starken Einfluß auf das von den Elektroden abnehmbare Signal haben.If one draws these essentially completely covering conductive paths in pipe cross-sections or channel cross-sections, it can be seen that there is a conductor path concentration in the area near the point-like electrodes, such that movements of the conductive paths due to the flow of the conductive liquid in these areas have a particularly strong influence on the have a detachable signal from the electrodes.
Charakteristische Strömungen im Stromungskanalabschnitt eines induktiven Durchflußmessers können, wenn sie laminar sind, im ungestörten Zustand ein mit Bezug auf die Stromungskanalmittelachse rotationssymmetrisches Geschwindigkeitsprofil haben oder bei einer asymmetrischen Störung ein Strömungsprofil auf- weisen, dessen Maximum in radialer Richtung seitlich gegenüber der Stromungskanalmittelachse versetzt ist. Für hohe Strömungsgeschwindigkeiten kann die Strömung turbulent werden, derart, daß das Strömungsprofil mit Bezug auf den Strömungskanalquerschnitt einen Plateaubereich und randnahe Bereiche geringerer Strömungsgeschwindigkeit aufweist.Characteristic flows in the flow channel section of an inductive flow meter, if they are laminar, have an undisturbed speed profile in the undisturbed state with respect to the flow channel center axis or, in the case of an asymmetrical fault, have a flow profile whose maximum is laterally offset in the radial direction with respect to the flow channel center axis. For high flow velocities, the flow can become turbulent in such a way that the flow profile has a plateau region with respect to the flow channel cross section and regions of lower flow velocity near the edge.
Sowohl Verformungen des Strömungsprofils in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit als auch Unsymmetrien des Strömungsprofiles haben einen meßwertverfälschenden Einfluß auf das mit einem induktiven Durchflußmesser der hier betrachteten Art gewonnene Meßergebnis.Both deformations of the flow profile as a function of the flow velocity and asymmetries of the flow profile have a falsifying influence on the measurement result obtained with an inductive flow meter of the type considered here.
Schon in der durch die Deutsche Patentschrift 1 295 223 gegebenen technischen Lehre wurde angestrebt, das magnetische Feld in einem Stromungskanalabschnitt eines induktiven Durchflußmessers derart inhomogen auszubilden, daß hierdurch dem Einfluß der notgedrungen vorhandenen Inhomogenität des Wertig- keit-Vektorfeldes auf das Meßergebnis bei ungleichförmiger Strömungsverteilung über den Strömungskanalquerschnitt hin entgegengewirkt wird. Die Deutsche Patentschrift 1 295 223 schlägt hierzu vor, daß die Magnetanordnung, also das Magnetfelderzeugungssystem, so ausgebildet wird, daß die Feldkomponente in der die Elektroden enthaltenen Radialebene und in Ebenen parallel dazu in Richtung der Verbindungslinie zwischen den Elektroden von innen nach außen hin abnimmt.Already in the technical teaching given by German Patent 1,295,223, the aim was to design the magnetic field in a flow channel section of an inductive flow meter in such a non-homogeneous manner that the influence of the inevitably present inhomogeneity of the value speed vector field is counteracted on the measurement result with non-uniform flow distribution over the flow channel cross-section. For this purpose, German Patent 1,295,223 proposes that the magnet arrangement, that is to say the magnetic field generation system, be designed in such a way that the field component decreases in the radial plane containing the electrodes and in planes parallel to it in the direction of the connecting line between the electrodes from the inside to the outside.
Zur Verringerung der Meßwertverfälschung durch ungleichförmige Strömungsverteilung hat man auch bereits versucht, den verstärkten Einfluß des elek- trodennahen Bereiches des Strömungsquerschnittes auf die Größe des Meßsignales dadurch zu kompensieren, daß man etwa gemäß der Deutschen Offenlegungs- schrift 26 22 943 bei Erzeugung des Magnetfeldes mittels stromdurchflossener Spulen zusätzliche Kompensationsspulen vorsah, die in der die Elektroden enthaltenden Querschnittsebene des Strömungskanalabschnittes oder auch stromaufwärts oder stromabwärts hiervon Magnetfelder erzeugten, die die Strömung zur Erzeugung der induzierten Spannungen in den Leiteφfaden in denjenigen Bereichen durchsetzten, welche den unmittelbar nahe den Elektroden gelegenen Bereichen zuzuordnen sind, wobei die Orientierung dieser Magnetfelder zu dem Hauptmagnetfeld entgegengesetzt gerichtet war.In order to reduce the distortion of measured values due to non-uniform flow distribution, attempts have also already been made to compensate for the increased influence of the region of the flow cross section near the electrodes on the size of the measurement signal by, for example, according to German Offenlegungsschrift 26 22 943 when the magnetic field is generated by means of current flow Coils provided additional compensation coils, which generated magnetic fields in the cross-sectional plane of the flow channel section containing the electrodes or also upstream or downstream thereof, which penetrated the flow to generate the induced voltages in the conductive thread in those areas which are to be assigned to the areas located directly near the electrodes, the orientation of these magnetic fields was opposite to the main magnetic field.
Der sich hierbei ergebende Aufbau der gesamten Einrichtung ist vergleichsweise kompliziert, wobei die in der Nähe der Elektroden gelegenen Teile des Magnetsystems, die unmittelbar auf den Bereich sehr großer Leitungspfaddichte einwirken, eine sehr genaue Montage und extrem feine Justierung erfordern.The resultant structure of the entire device is comparatively complicated, the parts of the magnet system located in the vicinity of the electrodes, which act directly on the area of very large line path densities, require very precise assembly and extremely fine adjustment.
Ein ähnlich wie die zuvor betrachtete Einrichtung wirkender induktiver Durchflußmesser mit einem vereinfachten Aufbau des Magnetfelderzeugungssystems ist in der Deutschen Offenlegungsschrift 400 20 30 beschrieben. Schließlich offenbart die Europäische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 41 80 33, einen induktiven Durchflußmesser der hier betrachteten Art mit einem gegenüber dem Paar einander gegenüberliegender Meßelektroden um 90° versetzten Haupt-Magnetfelderzeugungssystem, das jeweils mit sich über einen begrenzten Winkelbereich der Strömungskanalwand an dessen Außenfläche anliegenden Polschuhen ausgestattet ist, und mit diese Polschuhe umschlingenden Hilfsspulen, die sich über einen größeren Winkelbereich an die Außenfläche des Strömungskanalabschnittes anschmiegen, derart, daß über eine in Umfangsrich- tung weniger als 180° überspannende Mantelfläche der Strömungskanalwand zwi- sehen den Meßelektroden eine etwa sinusförmige Durchflutungsverteilung des Magnetfelderzeugungssystems erreicht wird.A similar to the previously considered device acting inductive flow meter with a simplified structure of the magnetic field generation system is described in German Offenlegungsschrift 400 20 30. Finally, the European patent application, publication number 41 80 33, discloses an inductive flow meter of the type considered here with a main magnetic field generation system which is offset by 90 ° with respect to the pair of opposing measuring electrodes and which is equipped in each case with pole shoes which bear against its outer surface over a limited angular range of the flow channel wall and with auxiliary coils wrapping around these pole shoes, which nestle over a larger angular range on the outer surface of the flow channel section, in such a way that an approximately sinusoidal flow distribution of the magnetic field generation system between the measuring electrodes spans less than 180 ° in the circumferential direction is achieved.
Es zeigt sich, daß auch mit diesem bekannten induktiven Durchflußmesser keine ganz zufriedenstellende Unempfindlichkeit des Meßergebnisses gegenüber strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Veränderungen des Strömungsprofils und gegenüber unsymmetrischen Verzerrungen des Strömungsprofils der Strömung imIt turns out that even with this known inductive flow meter, the measurement result is not entirely insensitive to changes in the flow profile depending on the flow speed and to asymmetrical distortions of the flow profile of the flow in the
Stromungskanalabschnitt erreicht werden kann.Flow channel section can be reached.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Durchflußmesser der hier betrachteten allgemeinen Art so auszugestalten, daß bei vergleichsweise einfachem Aufbau und einfacher Herstellung des Magnetfelderzeugungssystems eine beträchtlich verbesserte Unempfindlichkeit gegenüber Meßwertverfälschungen aufgrund von strömungsgeschwindigkeitsabhängigen Veränderungen des Strömungsprofils im Strömungskanalquerschnitt oder aufgrund von Unsymmetrien des Strömungsprofils relativ zur Stromungskanalmittelachse erreicht wird.The present invention is accordingly based on the object of designing an inductive flow meter of the general type considered here in such a way that, with a comparatively simple construction and simple manufacture of the magnetic field generation system, considerably improved insensitivity to measured value falsifications due to changes in the flow profile in the flow channel cross-section which are dependent on the flow speed or due to asymmetries in the flow profile relative to the flow channel central axis is reached.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen induktiven Durchflußmesser mit den Merkmalen gemäß bei dem Anspruch 1 gelöst. Es sei hier betont, daß erfindungsgemäß eine um bis zu einer Größenordnung verbesserte Unempfindlichkeit gegenüber Meßwertverfälschungen erreicht wird, wobei dem Konstrukteur ein überraschend einfaches Konzept zur Aufgabenlösung für vielerlei Anwendungsfälle geboten wird.This object is achieved by an inductive flow meter with the features according to claim 1. It should be emphasized here that according to the invention an insensitivity to measured value falsifications improved by up to an order of magnitude is achieved, whereby the designer is offered a surprisingly simple concept for solving problems for many different applications.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der dem Anspruch 1 nachgeordneten Patenansprüche, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.Advantageous refinements and developments are the subject of the patent claims subordinate to claim 1, the content of which is hereby expressly made part of the description without repeating the wording here.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert, wobei in den Zeichnungen eine in erster Linie die Wirkungsweise verdeutlichende schematische Darstellungsweise gewählt ist und auf Maßstäblichkeit kein Wert gelegt ist. In den Zeichnungen zeigen:In the following, some exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the drawings, wherein a schematic representation which primarily explains the mode of operation is selected in the drawings and no importance is attached to scale. The drawings show:
Fig. 1 eine teilweise im Schnitt gezeichnete perspektivische Darstellung eines induktiven Durchflußmessers der hier betrachteten allgemeinen Art zur Erläuterung von Begriffen und geometrischen Verhältnissen;Figure 1 is a partially sectioned perspective view of an inductive flow meter of the general type considered here for explaining terms and geometric relationships.
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines induktivenFig. 2 is a perspective view of part of an inductive
Durchflußmessers zur Erläuterung des meßwertverfälschenden Einflusses einer asymmetrischen Verzerrung des Geschwindigkeits-Vektorfeldes im Strömungskanalquer- schnitt relativ zur Stromungskanalmittelachse;Flow meter for explaining the measurement-distorting influence of an asymmetrical distortion of the velocity vector field in the flow channel cross section relative to the flow channel center axis;
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines induktivenFig. 3 is a perspective view of part of an inductive
Durchflußmessers zur Erläuterung des meßwertverfälschenden Einflusses einer Änderung des zur Strömungska- nalmittelachse symmetrischen Strömungsgeschwindigkeit- Vektorfeldes beim Übergang von einer laminaren Strömung zu einer turbulenten Strömung;Flow meter to explain the measurement-distorting influence of a change in the flow central axis of symmetrical flow velocity-vector field in the transition from a laminar flow to a turbulent flow;
Fig .4 eine perspektivische Ansicht eines Teiles eines induktivenFig .4 is a perspective view of a part of an inductive
Durchflußmessers, durch dessen Strömungskanalquerschnitt eine laminare Strömung der elektrisch leitenden Flüssigkeit tritt;Flow meter, through the flow channel cross section of which a laminar flow of the electrically conductive liquid occurs;
Fig. 5 eine schematische perspektivische Ansicht eines induktiven Durchflußmessers der hier angegebenen Art mit einem aus Feldspulen gebildeten Magnetfelderzeugungssystem;5 shows a schematic perspective view of an inductive flow meter of the type specified here with a magnetic field generation system formed from field coils;
Fig. 6 eine schematische perspektivische Ansicht eines indukti- ven Durchflußmessers der hier angegebenen Art mit einem aus einem magnetischen Schließungskreis mit Polschuhen gebildeten Magnetfelderzeugungssystem; und6 shows a schematic perspective view of an inductive flow meter of the type specified here with a magnetic field generation system formed from a magnetic closing circuit with pole shoes; and
Fig. 7A bis 7F Abwicklungen der Stromungskanalinnenwand in einem Umfangsbereich zwischen dem Mittelpunkt zwischen den7A to 7F developments of the flow channel inner wall in a peripheral region between the center between the
Meßelektroden bis zu einer Meßelektrode hin, für verschiedene Ausführungsformen eines induktiven Durchflußmessers der hier angegebenen Art.Measuring electrodes up to a measuring electrode, for various embodiments of an inductive flow meter of the type specified here.
Der in Fig. 1 in seinen grundsätzlichen Bestandteilen dargestellte induktiveThe inductive component shown in Fig. 1 in its basic components
Durchflußmesser der hier betrachteten allgemeinen Art enthält einen Stromungskanalabschnitt 1 in Gestalt eines Rohres aus elektrisch isolierendem Material. Die Mittellängsachse des Strömungskanalabschnittes 1 ist mit Z bezeichnet. In der Mitte der Längserstreckung des Strömungskanalabschnittes 1 befinden sich an einander diametral über den betreffenden Stromungskanalquerschnitt hinweg gegenüberliegenden Orten beispielsweise etwa punktformige Meßelektroden 2 und 3, welche über durch die Wand des elektrisch isolierenden Stromungskanalabschmt- tes 1 reichende Meßleitungen 4 bzw 5 an ein Spannungsmeßgerat 6 angeschlossen sind Die Meßelektroden 2 und 3 können auf der Innenseite des Stromungskanal- abschnittes 1 unmittelbar Verbindung zu der den Stromungskanalabschnitt 1 durchfließenden, elektrisch leitenden Flüssigkeit aufnehmen oder aber bei dem Fachmann bekannter Wechselstromerregung eines Magnetfelderzeugnissystems des induktiven Durchflußmessers kapazitiv an die elektrisch leitende Flüssigkeit angekoppelt sein, so daß die Meßelektroden in diesem Fall an der Innenseite des Stromungskandlabschmttes 1 nicht frei zu liegen brauchen Der Abstand der die Meßelektroden 2 und 3 enthaltenden Querschnittsebene des Stromungskanalab- schnittes 1 von dessen stromauf gelegenem Ende und dessen stromab gelegenem Ende sei jeweils mit z bezeichnetFlow meter of the general type considered here contains a flow channel section 1 in the form of a tube made of electrically insulating material. The central longitudinal axis of the flow channel section 1 is designated Z. In the middle of the longitudinal extent of the flow channel section 1 are located diametrically opposed locations across the respective flow channel cross-section, for example, approximately point-shaped measuring electrodes 2 and 3, which are connected to a voltage measuring device 6 via measuring lines 4 and 5, which extend through the wall of the electrically insulating flow channel section 1. The measuring electrodes 2 and 3 can be located on the inside of the The flow channel section 1 directly connects to the electrically conductive liquid flowing through the flow channel section 1 or, in the case of the AC excitation of a magnetic field product system of the inductive flow meter known to the person skilled in the art, be capacitively coupled to the electrically conductive liquid, so that the measuring electrodes in this case are connected to the inside of the flow channel 1 need not be exposed The distance of the cross-sectional plane of the flow channel section 1 containing the measuring electrodes 2 and 3 from its upstream end and its s the end located downstream of it is denoted by z
Schließlich ist in Fig 1 durch Blocksymbole ein Magnetfelderzeugungssystem 7 angedeutet Dieses erzeugt ein durch Vektoren der magnetischen Induktion dargestelltes Induktions-Vektorfeld B , wobei die magnetischen Feldlinien die Wand des Stromungskanalabschnittes 1 und dessen Innenraum durchsetzen und im wesentlichen senkrecht zur Mittelachse Z und senkrecht zur die Meßelektroden 2 und 3 verbindenden Durchmesserhnie des Stromungskanalquerschnittes orientiertFinally, a magnetic field generation system 7 is indicated in FIG. 1 by block symbols. This generates an induction vector field B represented by vectors of magnetic induction, the magnetic field lines penetrating the wall of the flow channel section 1 and its interior and essentially perpendicular to the central axis Z and perpendicular to the measuring electrodes 2 and 3 connecting diameter of the flow channel cross section
Die hier betrachtete Lange des Innenraumes des Stromungskanalabschnit- tes 1 von 2z ist hier etwa gleich dem Durchmesser des Stromungskanalquerschnittes gewählt Ein von dem Magnetfelderzeugungssystem 7 erzeugtes Magnetfeld sei für die Erlauterungszwecke im Zusammenhang mit Fig 1 zunächst als im gesamten Innenraum des Stromungskanalabschnittes 1 homogen angenommen Wird nun eine elektrisch leitende Flüssigkeit durch den Innenraum des Stromungskanalab- Schnittes 1 geführt, so haben die Strömungspartikel der Flüssigkeit Geschwindigkeiten entsprechend den einzelnen zu der Mittellängsachse Z parallelen Geschwindigkeitsvektoren eines Vektorfeldes vThe length of the interior of the flow channel section 1 of FIG. 2z considered here is selected to be approximately equal to the diameter of the flow channel cross section. A magnetic field generated by the magnetic field generation system 7 is initially assumed to be homogeneous in the entire interior of the flow channel section 1 for the purposes of explanation in connection with FIG. 1 an electrically conductive liquid through the interior of the flow channel Section 1, the flow particles of the liquid have speeds corresponding to the individual speed vectors of a vector field v parallel to the central longitudinal axis Z
Eine Vielzahl von den den gesamten Innenraum des Stromungskanalabschnittes 1 sowohl über den Kanalquerschnitt als auch über die Länge des Stromungskanalabschnittes 1 hin durchsetzenden Leiteφfaden ist durch gestrichelte Linien w in Fig. 1 angedeutet. Bewegt sich die elektrische leitende Flüssigkeit entsprechend dem Geschwindigkeits-Vektorfeld v durch den Strömungskanalab- schnitt 1, so sind die Leiteφfade entsprechend den Linien w als im Magnetfeld bewegte Leiter zu verstehen, in welchen jeweils elektromotorische Kräfte aufgrund der Bewegung der Leiteφfade induziert werden, derart, daß schließlich zwischen den Meßelektroden 2 und 3 eine resultierende induzierte Meßspannung ansteht, welche durch das Meßgerät 6 gemessen wird und zu der Durchflußmenge je Zeiteinheit der elektrisch leitenden Flüssigkeit in Beziehung steht.A large number of the guiding threads passing through the entire interior of the flow channel section 1 both over the channel cross section and over the length of the flow channel section 1 are indicated by dashed lines w in FIG. 1. If the electrically conductive liquid moves through the flow channel section 1 in accordance with the speed vector field v, then the conductor paths are to be understood according to the lines w as conductors moved in the magnetic field, in which electromotive forces are induced in each case due to the movement of the conductor paths, such that that finally a resulting induced measuring voltage is present between the measuring electrodes 2 and 3, which is measured by the measuring device 6 and is related to the flow rate per unit time of the electrically conductive liquid.
Aufgrund der Orientierung und des Verlaufs der in der elektrisch leitenden Flüssigkeit angenommenen Leiteφfade entsprechend den Linien w tragen die in den einzelnen Leiteφfaden induzierten elektromotorischen Kräfte in unterschiedli- chem Maße zu dem schließlich am Meßgerät 6 ablesbaren Meßsignal S bei. Dies ergibt sich daraus, daß die Leiteφfade mindestens in bestimmten Abschnitten ihres Verlaufes zwischen den Meßelektroden 2 und 3 eine von dem Verlauf senkrecht zur Mittellängsachse Z und senkrecht zu den Feldlinien des Magnetfeldes unterschiedliche Orientierung haben und auch jeweils unterschiedliche Längen besitzen.Due to the orientation and the course of the conductive threads assumed in the electrically conductive liquid according to the lines w, the electromotive forces induced in the individual conductive threads contribute in different degrees to the measurement signal S which can finally be read off the measuring device 6. This results from the fact that the guide threads at least in certain sections of their course between the measuring electrodes 2 and 3 have a different orientation from the course perpendicular to the central longitudinal axis Z and perpendicular to the field lines of the magnetic field and also have different lengths.
Aus diesem Grunde rechtfertigt sich eine Betrachtung der Leiteφfadkonfigu- ration als Leiteφfadkonfigurations-Wertigkeitsvektorfeld W , wobei dieses nachfolgend abgekürzt als Wertigkeits- Vektorfeld bezeichnete Vektorsystem die für die Induktion von elektromotorischen Kräften verantwortlichen Orientierungskomponenten das Leiteφfadverlaufs berücksichtigen.For this reason, a consideration of the guide path configuration as a guide path configuration value vector field W is justified, whereby this vector system, hereinafter abbreviated as value vector field, is the one for Induction of electromotive forces responsible orientation components take into account the guide path.
Das an dem Spannungsmeßgerät 6 ablesbare Signal S ist folgendermaßen auszudrücken:The signal S readable on the voltage measuring device 6 can be expressed as follows:
S ~ ( (ß x W) - v d(Vol)S ~ ((ß x W) - v d (Vol)
(t ../)(t ../)
Haben sämtliche zur Mittellängsachse Z parallele Vektoren des Strömungs- geschwindigkeit- Vektorfeldes v gleiche Länge, ist also die Strömungsgeschwindigkeit über dem Strömungskanalquerschnitt hin konstant, dann ergibt sich eine lineare Abhängigkeit des Meßsignales S von der Strömungsgeschwindigkeit, da das Produkt ( B x W ) im wesentlichen als eine durch die geometrische Anordnung im Durchflußmesser bestimmte Vorrichtungskonstante ist.If all the vectors of the flow velocity vector field v parallel to the central longitudinal axis Z have the same length, ie if the flow velocity is constant over the flow channel cross section, then there is a linear dependence of the measurement signal S on the flow velocity, since the product (B x W) essentially as a device constant determined by the geometrical arrangement in the flow meter.
Praktisch aber erleidet das Geschwindigkeits-Vektorfeld v für bestimmte Betriebsfälle des induktiven Durchflußmessers bestimmte Verzerrungen, die kurz unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 4 rein qualitativ behandelt seien.In practice, however, the velocity vector field v suffers certain distortions for certain operating cases of the inductive flow meter, which are briefly dealt with purely qualitatively with reference to FIGS. 2 to 4.
Fig. 2 zeigt ein Vektorfeld v der Geschwindigkeitsverteilung über denFig. 2 shows a vector field v of the speed distribution over the
Strömungskanalquerschnitt hin, bei dem keine Rotationssymmetrie des Strömungsprofils mit Bezug auf die Mittellängsachse Z des Stromungskanalabschnittes 1 vorliegt. Der Bereich maximaler Geschwindigkeitsvektoren des Vektorfeldes v ist mit Bezug auf die Mittellängsachse Z nach abwärts asymmetrisch ver- setzt. Diese Geschwindigkeitsverteilung kann beispielsweise daraus resultieren, daß sich in Kanalabschnitten, welche dem Stromungskanalabschnitt 1 vorgeschaltet sind, Strömungshindemisse, beispielsweise Ventilschieber, Rohrkrümmer und dgl. befinden, die bewirken, daß sich beispielsweise im unteren Quadranten des Rohrquerschnittes die maximalen Strömungsvektoren der Strömungsverteilung befinden. Der Bereich des Maximum kann jedoch auch in anderen Quadranten liegen, etwa in einem Querschnittsquadranten, an den die Meßelektrode 2 angrenzt, oder in einem Querschnittsquadranten, welcher dem Scheitelpunkt des Stromungskanalabschnittes 1 benachbart ist, oder auch in dem Querschnittsquadranten, an den die Meßelektrode 3 angrenzt.Flow channel cross-section in which there is no rotational symmetry of the flow profile with respect to the central longitudinal axis Z of the flow channel section 1. The range of maximum speed vectors of the vector field v is asymmetrically offset downwards with respect to the central longitudinal axis Z. This speed distribution can result, for example, from the fact that there are flow obstacles, for example valve spools, pipe elbows and the like, in channel sections which are connected upstream of the flow channel section 1, which cause, for example, that in the lower quadrant of the Pipe cross-section are the maximum flow vectors of the flow distribution. The range of the maximum can, however, also lie in other quadrants, for example in a cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 2 is adjacent, or in a cross-sectional quadrant which is adjacent to the apex of the flow channel section 1, or also in the cross-sectional quadrant to which the measuring electrode 3 is adjacent ,
Fig. 3 zeigt eine Situation, bei der aufgrund hoher Strömungsgeschwindigkeit im Stromungskanalabschnitt 1 ein Übergang von der laminaren Strömung (siehe Fig. 4) zu einer turbulenten Strömung stattgefunden hat. Das Strömungsprofil ist in einem Axiallängsschnitt einer Trapezform angenähert, wobei Randschichten geringer Strömungsgeschwindigkeit verhältnismäßig geringe radiale Stärke haben. Im Bereich einer laminaren Strömung gemäß Fig. 4 hat das Strömungsprofil des Vektorfeldes v die Gestalt eines zu der Mittellängsachse Z symmetrischen Rotationsparaboloides.FIG. 3 shows a situation in which a transition from the laminar flow (see FIG. 4) to a turbulent flow has occurred due to the high flow velocity in the flow channel section 1. In an axial longitudinal section, the flow profile is approximated to a trapezoidal shape, with boundary layers of low flow velocity having a relatively low radial thickness. In the area of a laminar flow according to FIG. 4, the flow profile of the vector field v has the shape of a paraboloid of revolution symmetrical to the central longitudinal axis Z.
Sowohl die Lage als auch die Größe der Asymmetrie des Strömungsprofils gegenüber der Mittellängsachse Z nach Fig. 2 als auch die prinzipielle Gestalt eines zur Mittellängsachse Z symmetrischen Strömungsprofils nach den Fig. 3 und 4 und schließlich auch die Gestalt eines rotationsparaboloidischen Strömungsprofils im laminaren Strömungsbereich haben Einfluß auf das an dem Meßgerät 6 nach Fig. 1 ablesbare Meßsignal im Sinne einer Meßwertverfälschung, wenn von einem homogenen Magnetfeld B ausgegangen wird, da Abweichungen der praktischen Geschwindigkeits-Vektorfelder v von einer über den Strömungskanalquer- schnitt gleichförmigen Verteilung jeweils unterschiedliche Bewegungen der durch das Linienfeld w in Fig. 1 versinnbildlichten Leiteφfade des Wertigkeits-Vektorfeldes W und damit unterschiedliche Beiträge zum Signal S bedeuten. Es wurde nun gefunden, daß die Kompensation des meßwertverfälschenden Einflusses der Verzerrung der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Strömungskanalquerschnitt hin durch eine besondere Gestaltung von Wirkflachenanordnungen sehr erfolgreich ist, wobei diese Wirkflachenanordnungen diejenigen Flächengebilde sind, auf welche beschränkt die Feldlinien des Magnetfelderzeugungssystems die Stromungskanalinnenwand jeweils durchdringen. Diese Wirkflachenanordnungen liegen an der Stromungskanalinnenwand zwischen den Meßelektroden und erstrecken sich umfangsmäßig entsprechend dem Umschlin- gungswinkel von Polschuhen oder von Feldspulenanordnungen mit Bezug auf den Strömungskanalumfang, sowie in axialer Richtung entsprechend der axialen Erstreckung von Polschuhen oder von Feldspulenanordnungen symmetrisch stromauf und stromab von dem die Meßelektrodenpunkte enthaltenden Strömungskanalabschnitt-Radialquerschnitt .Both the position and the size of the asymmetry of the flow profile with respect to the central longitudinal axis Z according to FIG. 2 as well as the basic shape of a flow profile symmetrical to the central longitudinal axis Z according to FIGS. 3 and 4 and finally also the shape of a paraboloidal flow profile in the laminar flow area have an influence 1 in the sense of a measurement value falsification if a homogeneous magnetic field B is assumed, since deviations in the practical velocity vector fields v from a uniform distribution over the flow channel cross section each result in different movements of the through the line field w in Fig. 1 symbolized Leitφfade the valence vector field W and thus mean different contributions to the signal S. It has now been found that the compensation of the measurement-falsifying influence of the distortion of the flow velocity distribution over the flow channel cross-section is very successful through a special design of active surface arrangements, these active surface arrangements being the flat structures to which the field lines of the magnetic field generation system penetrate the flow channel inner wall. These active surface arrangements lie on the inner wall of the flow channel between the measuring electrodes and extend circumferentially in accordance with the wrap angle of pole pieces or field coil arrangements with reference to the flow channel circumference, and in the axial direction in accordance with the axial extension of pole pieces or field coil arrangements symmetrically upstream and downstream of the measuring electrode points containing flow channel section radial cross section.
Hierzu sei anhand der Fig. 5 und 6 folgendes ausgeführt:For this purpose, the following should be carried out using FIGS. 5 and 6:
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das dem Stromungskanalabschnitt 1 und den Meßelektroden 2 und 3 in der dargestellten Weise zugeordnete Magnetfelderzeugungssystem von zwei Feldspulen 7L gebildet ist, welche sich an die äußere Umfangsfläche des Stromungskanalabschnittes 1 in der dargestellten Weise anschmiegen, jeweils in einander diametral gegenüberliegenden Bereichen zwischen den Meßelektroden 2 und 3 gelegen sind und welche einen in Fig. 5 mit 2φ0 bezeichneten Umschlingungswinkel überspannen. Die Axialerstreckung der Feldspulen 7L betrage jeweils b in symmetrischer Lage zu der die Meßelektro- den 2 und 3 enthaltenden Radialebene.Fig. 5 shows an embodiment in which the magnetic field generation system assigned to the flow channel section 1 and the measuring electrodes 2 and 3 in the manner shown is formed by two field coils 7L which nestle against the outer circumferential surface of the flow channel section 1 in the manner shown, in each other diametrically opposite areas are located between the measuring electrodes 2 and 3 and which span a wrap angle denoted in FIG. 5 with 2φ 0 . The axial extension of the field coils 7L is in each case b in a symmetrical position with respect to the radial plane containing the measuring electrodes 2 and 3.
In ganz entsprechender Weise zeigt Fig. 6 eine stark schematisierte perspektivische Ansicht eines induktiven Durchflußmessers mit einem das Magnetfelderzeugungssystem bildenden Schließungskreis 20, der eine nicht dargestellte Erre- gerspule trägt, und der einander über den Stromungskanalabschnitt 1 gegenüberstehende Polschuhe 7P aufweist, die mit Bezug auf die A-xialerstreckung wiederum symmetrisch zu der die Meßelektrodenpunkte enthaltende Radialebene gelegen sind und eine axiale Erstreckung b haben, während sie in Umfangsrichtung den im Querschnitt runden Stromungskanalabschnitt 1 mit einem Umschlingungswinkel von jeweils 2φ0 umgeben, wie in Fig. 6 durch strichpunktierte Linien deutlich gemacht ist.Correspondingly, FIG. 6 shows a highly schematic perspective view of an inductive flow meter with a closing circuit 20 which forms the magnetic field generation system and which has an excitation (not shown). gerspule, and which has pole shoes 7P opposite each other via the flow channel section 1, which are in turn symmetrical with respect to the axial extent to the radial plane containing the measuring electrode points and have an axial extension b, while in the circumferential direction they have the round flow channel section 1 surrounded with a wrap angle of 2φ 0 each, as is shown in Fig. 6 by dash-dotted lines.
Werden die Feldspulen 7L der Ausführungsform nach Fig. 5 mit einem Erre- gerstrom beaufschlagt oder wird die Erregerwicklung des magnetischen Schließungskreises 20 der Ausführungsform nach Fig. 6 erregt, so durchdringen magnetische Feldlinien der von den Feldspulen bzw. den Polschuhen 7 im Innenraum des Stromungskanalabschnittes 1 erzeugten magnetischen Felder die begrenzende Innenwand des Stromungskanalabschnittes 1 jeweils weitestgehend beschränkt auf einander diametral gegenüberliegende zylindrische Wirkflachenanordnungen, auf deren Gestalt es gemäß der hier gegebenen Lehre wesentlich ankommt, um in überraschend einfacher Weise meßwertverfälschende Einflüsse von Verzerrungen der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung über den Strömungskanalquerschnitt hin zu kompensieren.If an excitation current is applied to the field coils 7L of the embodiment according to FIG. 5 or if the excitation winding of the magnetic closing circuit 20 of the embodiment according to FIG. 6 is excited, then magnetic field lines penetrate the field coils or pole pieces 7 in the interior of the flow channel section 1 generated magnetic fields, the limiting inner wall of the flow channel section 1 each largely limited to diametrically opposed cylindrical active surface arrangements, the shape of which is essential according to the teaching given here, in order to compensate in a surprisingly simple manner for measuring-distorting influences of distortions in the flow velocity distribution over the flow channel cross section.
Die möglichen Formen der Wirkflachenanordnungen lassen sich aus Abwicklungen der zylindrischen Innenwand des Stromungskanalabschnittes 1 im Umfangsbereich zwischen der mittig zwischen den Meßelektroden 2 und 3 gelegenen Zylindermantellinie und der durch je eine der Meßelektroden, beispielsweise durch die Meßelektrode 3 gehenden Zylindermantellinie gemäß den Darstellungen nach den Fig. 7A bis 7F erkennen. In den Fig. 7A bis 7F bezeichnet eine strichpunktierte Horizontallinie R die Spur der Verschneidung zwischen der Stromungskanalinnenwand und einer die Meßelektroden 2 und 3 enthaltenden Radialebene. Sämtliche gezeigten Abwinklungen erstrecken sich über eine Umfangswinkelbe- reich von φ=90° und stellen also jeweils ein viertel der Innenumfangsfläche des Stromungskanalabschnittes 1 dar.The possible shapes of the active surface arrangements can be derived from developments of the cylindrical inner wall of the flow channel section 1 in the circumferential area between the cylinder surface line located centrally between the measurement electrodes 2 and 3 and the cylinder surface line passing through one of the measurement electrodes, for example through the measurement electrode 3, as shown in the diagrams in FIG. 7A to 7F. 7A to 7F, a dash-dotted horizontal line R denotes the trace of the intersection between the flow channel inner wall and a radial plane containing the measuring electrodes 2 and 3. All of the bends shown extend over a circumferential angle range of φ = 90 ° and thus each represent a quarter of the inner circumferential surface of the flow channel section 1.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7A ist die Wirkflächenanordnung mit Fa bezeichnet und entspricht qualitativ derjenigen Magnetfeldlinien-Durchtrittsfläche, die durch die Feldspulenanordnung 7L nach Fig. 5 in einem Quadranten der Strö- mungskanalinnenfläche erzeugt wird.In the embodiment according to FIG. 7A, the active surface arrangement is denoted by Fa and corresponds qualitatively to that magnetic field line passage surface that is generated by the field coil arrangement 7L according to FIG. 5 in a quadrant of the flow channel inner surface.
Zeichnet man an die Wirkflächenanordnung Fa tangentiale Begrenzungsge- raden Tl und T2, welche die Wirkflächenanorndung Fa in zwei Punkten von außen berühren, so ist aufgrund der Gestalt der Wirkflächenanordnung dafür Sorge getragen, daß diese Begrenzungsgeraden Tl und T2 paarweise in Richtung auf den jeweiligen Ort der Messelektrode, in der gewählten Darstellung also der Meßelektrode 3, hin konvergieren, wobei diese Bedingung allein für den angestrebten Zweck jedoch nicht ausreichend ist. Von wesentlicher Bedeutung ist, daß die Wirkflachenanordnungen so geformt sind, daß sich zwischen den jeweiligen zwei Berührungspunkten Konkavbereiche K befinden, in denen die Umgrenzungslinien der Wirkflachenanordnungen Fa keinerlei Berührungspunkte mit den tangentialen Begrenzungsgeraden Tl bzw. T2 haben.If one draws tangential boundary lines Tl and T2 on the active surface arrangement Fa, which touch the active surface arrangement Fa in two points from the outside, care is taken due to the shape of the active surface arrangement that these boundary lines T1 and T2 are paired in the direction of the respective location of the The measuring electrode, in the chosen representation the measuring electrode 3, converge, but this condition alone is not sufficient for the intended purpose. It is essential that the active surface arrangements are shaped in such a way that concave areas K are located between the two respective contact points, in which the boundary lines of the active surface arrangements Fa have no contact points with the tangential delimitation lines T1 or T2.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 7B sind die Wirkflachenanordnungen Fb aufgrund entsprechender Gestaltung der Feldspulen 7L in den Bereichen größeren Umschlingungswinkels mittels Einschnürungen versehen, so daß die Konkavbereiche K vergrößert sind. Die Wirkflachenanordnungen Fb sind jedoch noch jeweils in sich geschlossen.In the embodiment according to FIG. 7B, the active surface arrangements Fb are constricted by means of constrictions due to the corresponding design of the field coils 7L in the areas of greater wrap angle, so that the concave areas K are enlarged. However, the active surface arrangements Fb are still self-contained.
Gemäß der in Fig. 7C gezeigten Ausführungsform können die Wirkflachenanordnungen auch durch voneinander getrennte Flächengebilde Fc ausgebildet sein, was bedeutet, daß in einem bestimmten Umschlingungswinkelbereich gerin- gerer Erstreckung eine Hauptfeldspule vorgesehen ist, an welche sich jeweils in größeren Umschlingungswinkelbereichen in Richtung auf die Meßelektroden 2 und 3 hin kleine Hilfsfeldspulen mit zu demjenigen der Hauptfeldspule gleichem Wicklungssinn befinden. Durch eine solche Ausbildung können die Konkavberei- ehe K zwischen den Umgrenzungslinien der Wirkflächenanordnung Fc und den tangentialen Begrenzungsgeraden Tl und T2 noch vergrößert werden, wenn dies in bestimmten Fällen wünschenswert ist.According to the embodiment shown in FIG. 7C, the active surface arrangements can also be formed by separate flat structures Fc, which means that in a certain wrap angle range gerer extension a main field coil is provided, to each of which there are small auxiliary field coils in larger wrap angle ranges in the direction of the measuring electrodes 2 and 3 with the same sense of winding as that of the main field coil. With such a design, the concave area K between the boundary lines of the active surface arrangement Fc and the tangential delimiting straight lines T1 and T2 can be increased if this is desirable in certain cases.
Es hat sich gezeigt, daß die umfangsmäßige Erstreckung der Wirkflächenan- Ordnungen Fa bzw. Fb bzw. Fc entsprechend dem Umschlingungswinkel 2φ0 der zugehörigen Feldspulenanordnung 7L im Bereich von mindestens 120°, vorzugsweise mehr als 140° liegt, wobei Umschlingungswinkelbereiche über 140° zu überraschend guten Ergebnissen führen.It has been shown that the circumferential extent of the active surface arrangements Fa or Fb or Fc corresponding to the wrap angle 2φ 0 of the associated field coil arrangement 7L is in the range of at least 120 °, preferably more than 140 °, wrap angle ranges over 140 ° being too surprising good results.
Betrachtet man die Ausführungsformen nach den Fig. 7A bis 7C, so erkennt man, daß die Wirkflachenanordnungen Fa bzw. Fb bzw. Fc ihren Flächenschwerpunkt der Umfangsmitte der Strömungskanalinnenfläche zwischen den Meßelektroden näherliegend haben, während diejenigen Teile der Wirkflachenanordnungen, die sich weiter hin zu den Meßelektroden 2 bzw. 3 erstrecken, geringeres Flä- chengewicht haben. Es ist in diesem Zusammenhang festzustellen, daß im Sinne der Lösung der gestellten Aufgabe sehr vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden, wenn jede Wirkflächenanordnung in einem Umfangsbereich von der symmetrisch zwischen den Meßelektroden gelegenen Umfangsmitte entsprechend φ=0 bis zu φ=±φ0/2 mindestens 65%, vorzugsweise mehr als 75% ihres Flächeninhaltes auf- weist, und in einem Umfangsbereich von φ=±φ0/2 bis φ=±φ0 jeweils entsprechend höchstens 35%, vorzugsweise weniger als 25% ihres Flächeninhaltes aufweist.If one considers the embodiments according to FIGS. 7A to 7C, it can be seen that the active surface arrangements Fa or Fb or Fc have their center of gravity closer to the circumferential center of the flow channel inner surface between the measuring electrodes, while those parts of the active surface arrangements which further towards the Extend measuring electrodes 2 or 3 and have a lower weight per unit area. It is noted in this connection that in the sense of solution of the set task very advantageous results are obtained when each active area arrangement in a peripheral region of the symmetrically located between the measuring electrodes circumferential center φ corresponding = 0 to φ = ± φ 0/2 is at least 65 , preferably% more than 75% of their surface contents, and in a peripheral region of φ = ± φ 0/2 to φ = ± φ 0 respectively at most 35%, preferably less than 25% of its areal content has.
In analoger Weise wie Fig. 7A in einem Quadrant die Wirkflachenanordnungen in Abwicklung darstellt, wie sie von Feldspulenanordnungen 7L gemäß Fig. 5 definiert werden, zeigt Fig. 7D die Abwicklung über einen Quadranten einer Wirkflächenanordnung Fd, wie sie etwa durch die Polschuhanordnung 7P des magnetischen Schließungskreises 20 von Fig. 6 definiert wird. Auch hier konvergieren an die Wirkflächenanordnung Fd gelegte tangentiale Begrenzungsgera- den Tl und T2, welche die Wirkflächenanordnung Fd jeweils in zwei Punkten von außen berühren paarweise, in Richtung auf den jeweiligen Ort der Meßelektroden hin, vorliegend also auf den Ort der Meßelektrode 3 hin. Zwischen den jeweiligen zwei Berührungspunkten liegen auch hier Konkavbereiche K, in denen die Umgrenzungslinien der Wirkflachenanordnungen keinerlei Berührungspunkte mit den tangentialen Begrenzungsgeraden Tl und T2 haben.In a manner analogous to FIG. 7A in a quadrant, the active surface arrangements are being developed as they are from field coil arrangements 7L according to FIG. 5 7D shows the development over a quadrant of an active surface arrangement Fd, as is defined, for example, by the pole shoe arrangement 7P of the magnetic closing circuit 20 from FIG. 6. Here, too, tangential delimitation lines T1 and T2 placed on the active surface arrangement Fd converge, which touch the active surface arrangement Fd in two points from the outside in pairs, in the direction of the respective location of the measuring electrodes, in the present case, therefore, of the location of the measuring electrode 3. Here, too, there are concave areas K between the respective two points of contact, in which the boundary lines of the active surface arrangements have no points of contact with the tangential delimitation lines T1 and T2.
Fig. 7E zeigt eine Wirkflächenanordnung Fe, bei der voneinander getrennte Wirkflächenelemente zusammenwirken. Der Fachmann erkennt, daß eine solche Wirkflächenanordnung durch Polschuhe definiert werden kann, die abweichend von der Anordnung gemäß Fig. 6 anstelle der einstückig angesetzten schmäleren Polschuhstege gesonderte Hilfspolschuhe aufweist, die sich jeweils beidseitig von Hauptpolschuhen zwischen diesen und den Meßelektroden gelegen an die jeweiligen Umfangsfläche n des Stromungskanalabschnittes 1 anlegen und mit Bezug auf die Hauptpolschuhe gleichdurchflutet sind. Die Konkavbereiche K haben bei der Ausbildung der Wirkflächenanordnung Fe gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 7D größere Erstreckung.7E shows an active surface arrangement Fe, in which separate active surface elements interact. The person skilled in the art recognizes that such an active surface arrangement can be defined by pole shoes, which, in contrast to the arrangement according to FIG. 6, has separate auxiliary pole shoes instead of the one-piece narrow pole shoe webs, which are located on both sides of main pole shoes between these and the measuring electrodes on the respective peripheral surface n of the flow channel section 1 and are equally flooded with reference to the main pole pieces. The concave regions K have a greater extent in the formation of the active surface arrangement Fe than in the embodiment according to FIG. 7D.
Schließlich zeigt die Darstellung von Fig. 7F die Möglichkeit auf, bei nicht in sich geschlossenen Wirkflächen etwa nach der Art von Fig. 7C oder 7E zwi- sehen den Wirkflächenteilen symmetrisch zu beiden Seiten eines Hauptwirkflä- chenelementes Unter-Wirkflächen Fu anzuordnen, durch die Feldlinien von Magnetfeldern treten, die entgegengesetzt zu den die Wirkflachenanordnungen durchdringenden Feldlinien orientiert sind und welche von Zusatz-Magnetfelderzeugungssystemen erzeugt werden, welche magnetische Zu- satz-Schließungskreise oder Zusatz-Feldspulenanordnungen enthalten. Für bestimmte charakteristische Verzerrungen des Strömungsgeschwindigkeitsfeldes im Strömungskanalquerschnitt kann hier eine weitere Verbesserung der Kompensation erreicht werden. Wesentlich ist jedoch, daß das der jeweiligen Meßelektrode nächstgelegene Wirkflächenanordnungselement von Feldlinien durchsetzt wird, die mit denjenigen des Haupt-Wirkflächenanordnungselementes in der Orientierung übereinstimmt. Finally, the representation of FIG. 7F shows the possibility of arranging sub-active surfaces Fu symmetrically on both sides of a main active-surface element in the case of active surfaces that are not self-contained, for example in the manner of FIGS. 7C or 7E, by the field lines occur from magnetic fields which are oriented opposite to the field lines penetrating the active surface arrangements and which are generated by additional magnetic field generation systems which generate magnetic Set closing circuits or additional field coil arrangements included. A further improvement in the compensation can be achieved here for certain characteristic distortions of the flow velocity field in the flow channel cross section. It is essential, however, that the active surface arrangement element closest to the respective measuring electrode is penetrated by field lines which correspond in orientation to those of the main active surface arrangement element.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Induktiver Durchflußmesser für elektrisch leitfähige Flüssigkeiten,1. Inductive flow meter for electrically conductive liquids,
- mit einem mindestens auf seiner Innenseite elektrisch isolierenden Stromungskanalabschnitt (1) im wesentlichen kreisrunden Querschnittes;- With a flow channel section (1) which is electrically insulating at least on its inside and has a substantially circular cross section;
mit mindestens einem Paar einander diametral gegenüberliegender, mit der elektrisch leitfähigen Flüssigkeit elektrisch gekoppelter Elektro- den (2, 3); undwith at least one pair of diametrically opposed electrodes (2, 3) electrically coupled to the electrically conductive liquid; and
mit einem Magnetfelderzeugungssystem (7), welches entweder von einem magnetischen Schließungskreis (20) mit einer Erregerwicklung und mit Polschuhen (7P), die den Stromungskanalabschnitt (1) auf bestimmte Axiallänge (b) und mit bestimmten Umschlingungswinkel (2φ0) umfassen, oder von einer Feldspulenanordnung (7L) gebildet ist, die den Stromungskanalabschnitt (1) auf bestimmte Axiallänge (b) und mit bestimmtem Umschlingungswinkel (2φ0) umfaßt, und welches ein dem Strömungskanalinnenraum im Bereich stromauf und stromab von den Meßelektroden (2, 3) sowie zwischen diesen durchdringendes, im wesentlichen senkrecht zu der Verbindungsgeraden zwischen den Meßelektroden und senkrecht zur Strömungskanallängsachse (Z) orientiertes Magnetfeld erzeugt, dessen Feldlinien die Stromungskanalinnenwand jeweils auf Wirkflachenanordnungen (Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff) beschränkt durchdringen, die zwischen den Meßelektroden (2, 3) gelegen sind und sich umfangsmäßig entsprechend dem genannten Umschlingungswinkel (2φ0) und axial entsprechend der genannten Axiallänge (b) erstrek- ken; with a magnetic field generation system (7), either of a magnetic closing circuit (20) with an excitation winding and with pole pieces (7P), which comprise the flow channel section (1) to a certain axial length (b) and with a certain wrap angle (2φ 0 ), or from a field coil arrangement (7L) is formed, which comprises the flow channel section (1) to a certain axial length (b) and with a certain wrap angle (2φ 0 ), and which is a flow channel interior in the area upstream and downstream of the measuring electrodes (2, 3) and between this penetrating magnetic field, which is oriented essentially perpendicular to the connecting line between the measuring electrodes and perpendicular to the longitudinal axis of the flow channel (Z), the field lines of which penetrate the inner wall of the flow channel in each case restricted to active surface arrangements (Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff) which penetrate between the measuring electrodes (2, 3) are located and circumferentially according to the above Wrap angle (2φ 0 ) and extend axially according to the mentioned axial length (b);
2 -2 -
dadurch gekennzeichnet, daß in einer Abwicklungsdarstellung der Stromungskanalinnenwand an die Wirkflachenanordnungen (Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff) gelegte tangentiale Begrenzungsgeraden (Tl, T2), welche die Wirkflachenanordnungen in zwei Punkten von außen berühren, paarweise in Richtung auf den jeweiligen Ort der Meßelektroden (2, 3) hin konvergieren und sich zwischen den jeweiligen zwei Berührungspunkten Konkavbereiche (K) befinden, in denen die Umgrenzungslinien der Wirkflachenanordnungen keinerlei Berührungspunkte mit den tangentialen Begrenzungsgeraden haben.characterized in that in a development representation of the flow channel inner wall on the active surface arrangements (Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff) tangential bounding lines (Tl, T2) which touch the active surface arrangements in two points from the outside, in pairs in the direction of the respective one The location of the measuring electrodes (2, 3) converge and there are concave areas (K) between the respective two points of contact, in which the boundary lines of the active surface arrangements have no points of contact with the tangential boundary lines.
Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umfangsmäßige Erstreckung (2φ0) der Wirkflachenanordnungen 125° bis 145°, oder mindestens 120°, vorzugsweise mehr als 140°, beträgt.Inductive flow meter according to claim 1, characterized in that the circumferential extent (2φ 0 ) of the active surface arrangements is 125 ° to 145 °, or at least 120 °, preferably more than 140 °.
3. Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wirkflächenanordnung (Fa - Ff) in einem Umfangsbereich von der symmetrisch zwischen den Meßelektroden (2, 3) gelegenen Umfangsmitte entsprechend φ=0 bis zu φ=±φ0/2 mindestens 65%, vorzugsweise mehr als 75% ihres Flächeninhaltes, und im Umfangsbereich von φ=±φ0/2 bis φ=±φ0 jeweils entsprechend höchstens 35%, vorzugsweise weniger als 25% ihres Flächeninhaltes aufweist.3. The inductive flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that each active area arrangement (Fa - Ff) φ corresponding to a peripheral region of the symmetrically between the measuring electrodes (2, 3) situated mid-circumferential = 0 to φ = ± φ 0/2 at least 65%, preferably its areal content more than 75%, and in the peripheral region of φ = ± φ 0/2 to φ = ± φ 0 respectively at most 35%, preferably less than 25% has its areal content.
4. Induktiver Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflachenanordnungen jeweils in sich geschlossene Gebilde sind. 4. Inductive flow meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the active surface arrangements are each self-contained structures.
5. Induktiver Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkflachenanordnungen jeweils nicht in sich geschlossenen Flächengebilde sind.5. Inductive flow meter according to one of claims 1 to 3, characterized in that the active surface arrangements are each not self-contained fabrics.
6. Induktiver Durchflußmesser nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch zwischengelagerte Unter-Wirkflächen (Fu), durch welche Feldlinien von Magnetfeldern treten, die entgegengesetzt zu den die Wirkflachenanordnungen durchdringenden Feldlinien orientiert sind und von Zu- satz-Magnetfelderzeugungssy Sternen erzeugt werden, welche magnetische6. Inductive flow meter according to claim 5, characterized by interposed sub-active surfaces (Fu), through which field lines of magnetic fields pass, which are oriented opposite to the field lines penetrating the active surface arrangements and are generated by additional magnetic field generation stars, which are magnetic
Zusatz-Schließungskreise oder Zusatz-Feldspulenanordnungen enthalten (Fig. 7F).Additional closing circuits or additional field coil arrangements included (Fig. 7F).
7. Induktiver Durchflußmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte der magnetischen Feldlinien in den Wirkflachenanordnungen über diese hin im wesentlichen konstant ist. 7. Inductive flow meter according to one of claims 1 to 6, characterized in that the density of the magnetic field lines in the active surface arrangements over this is substantially constant.
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