JPH04504470A - 誘導式流量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 誘導式流量計 本発明は、「請求の範囲」第１項の上位概念に記載の特徴を有している誘導式流 量計に関するものである。

ここに述べられる種類の流量計は、特に、円形横断面を有している導管、又は、 管路を通る導電性流体の流量の決定に役立つものである。電気的に絶縁性の導管 壁、又は、管路壁を有している導管、又は、管路の溝断面の中におい導管の内部 に向かって自由に横たわっており、導電性の流体に対して導電的な連結をされて いる。電極の間の連結線に対して直角に且つ導管、又は、管路を流れつつある導 電性流体の流線に対して直角に、永久磁石装置、又は、特に、コイル装置により 生成される磁場の磁力線が、延びている。一つの点状電極から、他の点状電極ま で延びていると共に電極を含んでいる管路部分、又は、導管部分の上を、全部の 管路横断面、又は、導管横断面を貫流する流れ経路は、導電性流体が、導管、又 は、管路に沿って動く時は、磁場の中おいて動かされる導体と解されることが出 来、この流れ経路の中において、°流体の流れに基づいて電圧が誘導され、この 電圧は、点状電極から、絶縁性導管壁、又は、管路壁を貫いて導かれた端子を介 して取り出され、管路、又は、導管を通る導電性流体の流量に対する尺度を現す 。

電極を含んでいる放射面を中心平面として有している円筒状の管路部分、又は、 導管部分の中に、放射方向に管の横断面が描かれ、また、軸方向にある定められ た距離を通過する流れ経路が描かれたものとするならば、点状電極の近くの領域 内に流れ経路の集中が存在し、この流れ経路の集中は、それが横断する磁場によ り誘導作用を受ける時は、電極から取り出し可能な信号に、対応して強い影響を を持つが、しかしながら、この流れ経路の集中は、電極近くの領域内に何らの有 効な磁場も生成されない時には、測定信号の強さへのその影響に関しては、利用 されないままである。

更に、管路横断面、又は、導管横断面を横切って、横断面領域の位置に応じて、 流れ速度の不均一がある際には、例えば、増加された流れ速度がある際には、測 定値の偽相が、はぼ次ぎのように現れることがある。すなわち、増加された貫流 速度の横断面領域が、電極と境を接しており、この領域内において、強い横断磁 場も存在している時には、増加された流量が、偽和された測定信号により、真実 らしく見せ掛けられ、一方、増加された貫流速度の横断面領域が、電極から遠去 かって横たえられ、また、そこでは、横断磁場の比較的に小さな磁場強さが支配 する時には、より小さな流量が、偽和された測定信号により、真実らしく見せ掛 けられるように、現れることが、あり得る。

不均一な速度分布による測定値の偽和の減少のために、既に、ドイツ公開特許第 ２６２２９４３号公報の中に述べられているように、電流が流れるコイルにより 磁場が発生する際に、追加して、電極を含んでいる導管、又は、管路の横断平面 から上流及び下流に、流れ経路の中に誘導電圧の生成のために、電流が通る補正 コイル設けられ、この場合、この補正のために役立っている磁場の向きが、主磁 場に対して反対に向けられることが、提案されている。

ドイツ公開特許第２６２２９４３号公報から公知のこの配置においては、電極を 含んでいる放射方向平面の領域内に、他の磁場発生装置が、管壁の電極の付近の 領域内に設けられ、この装置が、主磁場に対して同じ方向の補助磁場を発生し、 この補助磁場が、管横断面の電極の付近を通過するようにしている。

上記の公開特許公報から公知の流量計は、管路壁、又は、導管壁に、ある定めら れた長さ距離に沿って隣接している印刷回路の種類のコイル担体を考慮している が、これにより、複雑な構成が生じ、また、異なった管領域に対しては、必要と される導体輪郭は、複雑な方法により達成されなければならない。コイルとして 作用をする導体形成物の中において達成可能である電流通過の制限のために、こ の公知の装置は、管横断面の狭い直径範囲に制限されていた。

本発明により、「請求の範囲」第１項の上位概念の特徴を有している誘導式流量 計を、横断する磁場の生成のための磁場発生装置の複雑な構成の回避の下に、流 体の流れの連続のために使用される管路、又は、導管の横断面を横切る流れ速度 の分布に、一層無関係な測定結果が達成されるように、形成すると言う課題が、 解決されるべきである。

この課題は、本発明によると、「請求の範囲」第１項の特徴項による構成により 解決される。有利な実施形態及び他の展開が、ｒ請求の範囲」第１項に後続する 「請求の範囲」の対象となっている。

本発明による構成の言う価値のある利点は、簡単な構成、頑丈性並びに提案され る構成を、流体管路、又は、流体導管の任意の横断面に、合致させることが出来 ると言う可能性である。

以下に、本発明を、図面に基づき、その実施例を詳細に説明をする。

各図は、次ぎのとおりである。

第１図は、流れ導管、又は、流れ管路の長手軸に対して放射方向の平面内の、電 極の領域内における誘導式流量計を示す断面図； 第１ａ［Ｎは、本発明による流量計を含んでいる管路部分、又は、導管部分の、 軸方向に相互に前後している円筒状領域の略図風の斜視図； 第２図は、本発明による誘導式流量計の実際的な実施形態を、部分的に軸方向に 切断して示す図；　４第３図は、第２図に示されている切断平面＾−へによる横 断面図； 第４図は、第２図に示されている切断平面Ｂ−Ｂによる横断面図； 第５図は、本発明による誘導式流量計の他の実施形態の、部分的に軸方向に切断 して示す側面図：第６図は、第５図に示されている切断平面Ａ−へによる横断面 図； 第７図は、第５図に示されている装置の、同図に示されている切断平面Ｂ−Ｂに よる横断面図； 第８図は、本発明による誘導式流量計のなお他の実施例を示す略側面図； 第９図は、第８図に示されている切断平面＾−八による略横断面図； 第１０図は、第８図に示されている切断平面Ｂ−Ｂによる略横断面図； である。

第１図から、調査されるべき流れの流量に関して、導電性の流体を含んでいる導 管が、１の符号を付けられおり、また、この導管１が、絶縁管から形成されてい ることが、分かるところである。絶縁管１の壁の中に、流れ導管の横断面を横切 って直径方向に相互に対向している箇所に、電極２及び３が、挿入されており、 それらから、端子を介して、電気的測定信号が、取り出し可能となっている。導 管１の内部には、電極２及び３の間の連結線に対して直角に、また、導電性の流 体の流れ方向に対しても直角に、磁場の磁力線４が向けられているが、この磁力 線４は、磁極５と６との間を延びており、また、これらの磁極５，６は、励起さ れる、電流が流れるコイル７及び８により包囲されている。電極２と３との間を 通る流れ経路が、磁極５及び６から流れ導管の横断面の内部に形成された磁場の 中へ運動をすると、貫流量に関係している合計電圧が、電極２と３との間に現れ 、この電圧は、測定器９により測定され、この場合、測定器９の指示に対応する 測定信号が、流れ導管、又は、流れ管路１の内部を通る流量に対する測定値を現 す。

第１ａ図は、物理的な過程の定性的な理解を容易とさせるために、誘導式流量計 を含んでいる管路、又は、導管の、軸方向に前後に連続している円筒状の３個の 部分を示すものであるが、これらの３個の部分は、電極２及び３を含んでいる放 射方向平面を中央平面として有している中央領域すと、上流に横たわっている導 管部分Ｃ並びに下流に横たわっている導管部分ｄである。

若しも、第１ａ図に略示すするように、磁極５から出発し、磁極６に到達する磁 力線４が、単に、導管の狭く限定された領域だけを、直径線の回りを取り巻いて 、電極２と３との間の連結線に対して直角に通ったとするならば、管路、又は、 導管の中の軸式に近くの流れは、測定信号に好適に考慮を払うが、管路壁、又は 、導管壁の近くの領域内の流れは、電極２と３との間の測定信号の大きさに対し て一比較的にわ２及び３の近くにおいては、大きな流れ経路の集中の一領域の中 に延びること無く、また、他方では、磁極５及び６の近くの領域内においては、 管壁においては、もはや、磁力ｌ１４により交差される流れ経路の単にわずかな 集中が、確立されるだけであるからである。管路、又は、導管の内部の壁近くの 領域内における流れの測定信号のより強い考慮は、磁力！！４に対して整流され た、第１ａ図に示されている、一方では、補助磁極ｅとｆとの間の、他方では、 補助磁極ｇとｈとの間の補助磁場により達成されるがルかしながら、この手段だ けでは、管横断面を横切る流れ輪郭が、回転対称では無い時には、測定値の偽和 の十分な回避のためには、不十分であり、その上、単に、磁極５及び６並びに補 助磁極ｅ及びｆ並びにｇ及びｈだけを含んでいる装置においても、また、軸の近 くの横断面領域の、今や、合計された、電極２及び３から取り出し可能である測 定信号に対する寄与が、わずかに変化し、縁の近くの横断面領域のこの合計され た測定信号に対する寄与が、本質的に高められることが、示されている。それ故 、回転対称の流れ輪郭の場合にも、また、流れ速度に関係する測定誤差が生ずる 。

この困難は、今や、上流に横たわる導管部分Ｃの中及び下流に横たわる導管部分 ｄの中に、他の、主磁力＠４に対して反対に向けられた磁場が、管路部分、又は 、導管部分を貫通し、この場合、これらの磁場が、極の対ｉとｋとの間において 励発されるようにすることにより、除かれる。

図示を簡単とするために、ここでは、一つのこのような補助極の対ｉ及びｋが、 下流に横たわっている導管部分ｄの中に、略図により示されているだけである。

中央の導管部分すの上流及び下流の極の対ｉとｋとの間において発生された磁場 が、それぞれの管路部分、又は、導管部分を５次ぎのように、すなわち２を極２ と３との間において発生される測定信号に、管の軸により近くを流れつつある流 れが、補助磁場ｅ〜ｈ無しに磁極５と６との間だけの磁場４が存在した時よりも 、より小さな考慮を受け、この場合、磁極ｉとｋとの間の補助磁場が、同時に、 電極の近くに横たわっている流れ経路の領域内において、補助磁極ｅ〜ｈによる 磁場の増大からの不利な作用を、修正する。

誤解を避けるために、無論、管路部分、又は、導管部分す。

Ｃ及びｄが、実際には、直接的に相互に境を接しており、また、電極２と３との 闇に広がっている流れ経路は、無論、導管部分Ｃ及びｄをも通ることを、述べて おかなければならない、なぜならば、電極２と３との間の流れ経路から生成され る形態は、平らでは無く、立体的であり、上流並びに下流に広がるものであると 、説明をしなけらならいからであ、る。

第２図は、横断面が円形の合成樹脂管の形態の流れ管路、又は、流れ導管１を有 する誘導式流量計の実用的な実施例を示すものであるが、この管も、１の符号を 付けられている。この合成樹脂管１の相互に直径方向に対向している箇所におい て２その壁は、ｔｉ２及び３に終わっている接続導体により貫通されており、ま た、これらの電極２，３は、導電性の流体を導く導管に露出しており、導かれた 導電性の流体に、電気的に接触することが出来るようになっている。第１図に対 応する様式で、７及び８によって示された磁気コイルは、それらが、合成樹脂管 １を、第３図から分かるように、少なくとも１２０°の角度を包囲するような形 態を有している。第１図の５及び６の磁極に対応する部分は、第２図には示され ていないが、しかしながら、このような磁極が設けられることが出来、また、対 応して、磁気的な閉回路の抵抗の減少のための一般的に公知の構造原理が、形成 され、これにより、強力な磁場が、流れ導管、又は、流れ管路を、その長手軸に 対して直角な方向並びに電極２と３との間の連結線に対して直角な方向に貫通す るようにする。励起コイル７及び８は、無論、流れ導管、又は、流れ管路１の相 互に対向している箇所に、異名の磁極が形成されるように一緒に配線され、又は 、電流を対応して流される（第１図参照）。

少なくとも１２０°の大きな包囲角度は、第１ａ図の説明において、補助磁極ｅ 及びｆ並びにｇ及びｈを取り上げて説明したことを、生じさせる。

この実施例について、ここで−明白に、次ぎのことを説明して宣く。

それ故、本発明による種類の流量計は、コイル７及び８の大きな包囲角度ないし は所属される磁極により、有効な磁場に関して、第１ａｌｌにおいて、導管部分 すに関して説明された関係が生ずることが、ただ一つの手段によって達成される 。上流及び下流に横たわっている導管部分Ｃ及びｄに関する限りは、そこに、以 下に説明される手段による望ましい磁場が、最も簡単な方法で実現される。

長手軸に関して放射方向の平面の上流及び下流には、復帰板層１０ないしは１１ があり、それらの放射方向平面に関する横断面の形状は、第４図から分がるとこ ろである。

磁気的復帰を生成する板層１０及び１１は、流れ導管、又は、流れ管路１を、は ぼ環状に包囲すること無く（このことは、ドイツ特許公報第２０４０６８２号公 報から、他の目的で、それ自体公知である）、当業者には、無論、第４図から認 められるように、一つのすき間の領域内において分割されており、これにより、 軸平行に延びているすき間空間１２が存在するようにし、この空間１２が、一つ の極性の板層１０及び１１の部分から、他の極性のそれらに移行する磁力線が、 流れ導管、又は、流れ管路１の内部において、流れ方向におい　、て、電極の領 域から上流及び下流に横たわっている領域を貫通し、この場合、この上流及び下 流に横たわっている領域の中の磁力線の方向は、コイル７及び８から形成される 磁場に対して、反対方向である。これにより５測定結果の流れ導管、又は、流れ 管路１の横断面の中の流れの輪郭の種類からの、得ようと努められている一層の 無関係が、生ずるようになる。

第５図は、本発明による誘導式流量計の他の実施例の部分的軸断面を示すもので ある。この実施例においては、電流が流れるコイル７及び８は、図に関して、放 射方向平面内において、第６及び７図から認めることが出来る様式で、流れ導管 、又は、流れ管路を、相互に直径方向において対向して、少なくとも１２０°の 角度を包囲しており、また、板層の回りに置かれているが、これらの板層は、第 １図に示す磁極５及び６に相当しており、また、それに応じて、第５図には、対 状に示されている。軸方向における板層配置の分割は、第５図による配置におい ては、主磁場と反対方向の、極ｉとｋとの間の補助磁場を、電極近くの領域から 遠去けるために、行われており、また、上流及び下流において、中央部分ｂ（第 １ａ図参照）につながっている、流れ経路の部分Ｃ及びｄに、境を接している。

更に、例えば、随伴現象として、電極の改善された近寄り性が達成され、その上 、電極２及び３を含んでいる中心平面としての放射方向の平面が有しているのと 同一の導管断面内において、横断する磁場の均一化が生じ、これにより、この円 板状の導管部分、又は、管路部分の中において、第５図の配置により、磁極５及 び６を形成している板層部分の間隔により、第１ａ図による導管部分すの中にお いて生ずるのと同様な磁気的関係が、達成されるようになる。

第７図から、磁極５及び６が、コイル７及び８の包囲角度に相当して、同様に、 少なくとも１２０°を測られる包囲角度を、流れ導管、又は、流れ管路１の周囲 において有していることが、認められる。板層部分の磁′ｗ１５及び６には、そ れぞれ、第７図に示されるように、復帰継鉄及び所属される磁極が、取り付けら れている。それ故、磁８ｉ！５には、両方の復帰磁極１３及び１４が所属されて おり、また、磁極６には、両方の復帰磁極１５及び１６が所属されている。ｉ帰 磁極】３及び１５並びに復帰磁極１４及び１６は、流れ導管、又は、流れ管路の 外周において、すき間１２を介して対向している。復帰磁極１３及びＩ５並びに 復帰磁極１４及び１６の磁力線は、流れ導管、又は、流れ管路の横断面を、磁極 ５と６との間を支配している主磁場に対して、反対方向に貫通している。この主 磁場に対して反対方向に向けられた復帰磁場の作用は、導管部分Ｃ及びｄの中に おける補助磁場に関連してなされた第１ａ図の説明による作用に、対応している 。この実施例においても、このことを、明確にもう一度言うものである。

第８図は、第９及び１０図と一緒に、電流コイル７及び８を、それらが一つの平 面内に横たわるように形成して、これらの電流コイル７．８により導管を包囲の 下における導管の中への主磁場の導入が、次ぎのようにしても、すなわち、磁極 ５及び６の相互の方に向いている、円筒状に湾曲された磁極面が、例えば、１２ ０°、又は、それ以上の対応する包囲角度を実現するにようにすることによって も、達成されることの出来ることを、認めさせるものである。

主磁場の生成のなめに役立っている、第９図に示す形態の横断面を有している磁 極５及び６を現している板層には、軸方向において上流及び下流に、復帰板層１ ０ないしは工１がつながっているが、それらの復帰板層ｉ、ｏ　、　ｔ　ｉの横 断面の形状は、第１０図から知ることが出来る。

第８〜１０図による実施例の復帰板層１０及び１１は、第５〜７図による実施例 の磁極５及び６を形成している板層と同様の形状を有しており、コイル７及び８ の軸平行に延びている部分の挿入のために溝を含んでいるが、しかしながら、こ の場合、これらの溝は、軸平行なコイルの側部が、それらを受け入れている、第 ９図に示す横断面形状の中央の板層の突起から、直線状に板層１０及び１１の溝 の中に入ることが出来るような深さを、有している。板層１０及び１１には、コ イル７及び８が、中央の磁極領域に巻き付いており、その磁極面は、それぞれ、 導管１の外周に達しており、円筒形状ではあるが、しかしながら、この中央部の 磁極領域は、周辺方向において、第９図に示すと共に、既に、電極２及び３を含 んでいる放射方向平面の領域内において、導管１の周辺の少なくとも１２０°を 占めていると述べたように、磁極５及び６を形成している中央の板層の場合にお ける磁極面よりも、より小さい。

板層１０及び１１の側方の復帰脚鉄は、第５〜７図による実施例の対応する部分 の符号と同様に、１３〜１６の符号が付けられており、それぞれ、軸平行に延び ているすき間空間１２を介して対向しており、これにより、電極２及び３がら上 流及び下流に、脚鉄１３及び１５並びに１４及び１６の間を延びている磁力線が 、導管の内部空間を貫通し、この場合、磁界が、磁極５と６との間に向けられた 磁界に対して１反対方向に向けられている。

断面Ａ　−Ａ　” 断面Ｃ−Ｃ ＦＩＧ、８ 要　約　書 流れ導管の電気絶縁部分を通る導電性流体の流量を測定するために誘導式流量計 が使用されているが、導管は、直径方向において対向する点状電極を設けられる と共にこの領域内において横断磁場と交差している。導管の横断面を横切って、 測定信号を偽和することがあり得る不均一な流れ分布がある時に、電極の近傍の 領域内において流れの集中の経路の影響を減少させるために、すき間によって分 離された磁気的復帰装置が、流れ導管の外部に配置されている。このすき間は、 横断面に関して、流れ導管の周辺において、点状電極の近傍の領域内に置かれ、 これにより、すき間を横切って延びる磁気的復帰装置の磁力線が、流れ導管の内 側並びに電極の近傍の領域内、又は、電極の上流及び下流の領域内を延びるよう する。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．電気絶縁性の壁を有している、特に、横断面が円形状の導管部分（１）を通 る導電性流体の流量の決定のための誘導式流量計であって、導管部分（１）が、 その内壁の相互に直径方向に対向している箇所に、流れ導管の外部において端子 に連結されている点状電極（２，３）を設けられており、磁界生成系統を有して おり、この磁界生成系統により、点状電極（２，３）を含んでいる横断平面内に おいて、流れ導管（１）を貫通している磁界が生成可能となっており、磁界生成 系統の磁力線（４）は、本質的に、電極の間の連結線に対して直径であると共に 測定されるべき導電性流体の流れの流線に対して面角に位置決めされており、ま た、磁気的閉塞回路の磁気抵抗を減少させるために磁気的復帰装置（１０，１１ ，１３〜１６）を有している流量計において、磁気的復帰装置が、空気すき間（ １２）を含んでおり、これが、流れ導管（１）の周辺に関して、点状電極（２， ３）に隣接すると共に軸方向に関して電極の近くの領域の上流及び下流に、次ぎ のように、すなわち、すき間配置のすき間空間（１２）を橋絡している磁気的復 帰の磁力線が、導管の内部空間を貫通するように横たえられる箇所に設けられる ようにすることを特徴とする誘導式流量計。
2. ２．流れ導管（１）の内部空間を貫通する磁界の発生のために、電流が法れるコ イル（７，８）が役立つようになっている請求の範囲第１項記載の誘導式流量計 。
3. ３．電流が流れるマイルが、点状電極（２，３）の間の連結線に対して直角に並 びに流れ導管（１）の中心の長手軸に対して直角に、流れ導管の外側の上に直径 方向に相互に対向して配置されている請求の範囲第２項記載の誘導式流量計。
4. ４．電流が流れるコイル（７，８）が、それぞれ、磁極（５，６）を包囲してお り、これらの磁極（５，６）の磁極面が、本質的に、流れ導管（１）の外面に横 たわっている請求の範囲第３項記載の誘導式流量計。
5. ５．電流が流れるコイル（７，８）ないしはそれらによって包囲されている磁極 （５，６）が、それらの磁極面によって、点状電極（２，３）を含んでいる円形 状の流れ導管（１）の横断面に関して、それぞれ、電極の間の連結線に対して直 角な直径線に対して、少なくとも１２０°の周囲範囲の対称的な配置を有してい る請求の範囲第２，３又は４項記載の誘導式流量計。
6. ６．復帰装置が、点状電極（２，３）を含んでいる流れ導管（１）の横断平面の 上流及び下流に横たわっている復帰板層（１０，１１）から構成されており、そ れらは、流れ導管（１）の横断面に適合された貫通開口を設けられており、また 、流れ導管（１）の長手軸に対して平行な方向において、すき間配置のすき間空 間（１２）に沿って分割されて形成されている請求の範囲第１〜５項のいずれか に記載の誘導式流量計。
7. ７．磁極（５、６）が、点状電極（２，３）を含んでいる横断平面の中において 分割されており、磁極部分が、上記の横断平面に関して軸方向において対称的に 間隔を置かれており、また、復帰装置が、磁極部分を取り付けられた復帰脚鉄（ １３〜１６）から形成されており、これらの脚鉄は、流れ導管（１）の長手軸に 対して平行な方向において、すき間装置のすき同空間（１２）を介して相互に対 状に対向している請求の範囲第４項記載の誘導式流量計。
8. ８．磁極（５，６）及び復帰脚鉄（１３〜１６）が、板層として実施されている 請求の範囲第７項記載の誘導式流量計。
9. ９．電流が流れるコイル（７，８）が、それぞれ、両方の板層部分を貫通してお り、また、この板層部分の軸方向において整列している溝に挿入されている請求 の範囲第８項記載の誘導式流量計。
10. １０．点状電極（２，３）を含んでいる、電流が流れるコイル（７，８）を包囲 している磁極部分の間の横断平面の領域内において、追加の、同様に、電流が流 れるコイルによって包囲されている磁極（５、６）を設けられており、それらの 磁極面が、この領域内において、電極の間の連結線に対して直角な横断面の直径 線に対して対称的に、それぞれ、流れ導管（１）の外周の少なくとも１２０°の 周辺領域を占めており、また、何らの復帰脚鉄をも有していない請求の範囲第７ ，８又は９項記載の誘導式流量計。