Contact

Dr. Thomas Wondrak
Magnetohydrodynamics
t.wondrakAthzdr.de
Phone: +49 351 260 2489
Fax: +49 351 260 12489

Transient Eddy Current Flow Meter (TEC-FM)

Seit einigen Jahren wird am HZDR an der Entwicklung von induktiven Sensoren gearbeitet, die eine kalibrierungsfreie Geschwindigkeitsmessung in Flüssigmetallen ermöglichen. Sie werden als TEC-FM (Transient Eddy Current Flow Meter) bezeichnet. Zunächst wurde ein externer Sensor entwickelt, der außerhalb des Flüssigmetalls positioniert wird, um die Fließgeschwindigkeit am Rand berührungslos zu messen. Dies ist insbesondere bei Rohrströmungen mit geringem Durchmesser oder in flachen Kanälen von Interesse. Für die kalibrierungsfreie, lokale Geschwindigkeitsmessung in Rohren mit großem Durchmesser oder mit Flüssigmetall gefüllten Becken wurde ein eingetauchter Sensor entwickelt, der für Temperaturen bis zu 700 °C eingesetzt werden kann. Im Gegensatz zu vielen anderen induktiven Geschwindigkeits- oder Durchflusssensoren für Flüssigmetalle liefert das TEC-FM Ergebnisse, die unabhängig von der Temperatur bzw. der elektrischen Leitfähigkeit des Metalls sind, sodass die aufwendige Kalibrierung des Sensors entfällt.

Funktionsprinzip

Obwohl sich das externe und eingetauchte TEC-FM im Aufbau unterscheiden, nutzen sie dasselbe Funktionsprinzip: Mit Hilfe der Primärspule bzw. Primärspulen wird ein Wirbelstromsystem im Flüssigmetall induziert, das mit der Strömung mitgeschwemmt wird. Dabei wird die Bewegung eines markanten Punktes – z.B. des magnetischen Pols oder des Nulldurchgangs des Magnetfelds der Wirbelströme – mit Hilfe von sogenannten Sekundärspulen detektiert und aufgezeichnet. Aus dem Verlauf dieses markanten Punktes kann die Fließgeschwindigkeit des Flüssigmetalls mit einfachen Mitteln bestimmt werden.

Abbildung 1: Aufbau des externen TEC-FM

Abbildung 2: Aufbau des eingetauchten TEC-FM

Anwendung

Mit dem externen Sensor können nicht nur die Strömungsgeschwindigkeiten von Flüssigmetallen berührungslos gemessen werden, eine Bestimmung der Translations- oder Rotationsgeschwindigkeit von metallischen Festkörpern ist ebenfalls nahezu verzögerungsfrei möglich. Daraus ergibt sich eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Für den eingetauchten Sensor ist neben dem Einsatz in großen Rohrströungen auch die Anwendung in flüssigmetallgekühlten Reaktoren für die Überwachung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlmittels denkbar. Die Sensoren wurden erfolgreich in Galinstan und Natrium, sowie mit rotierenden Kupfer- und Aluminiumscheiben getestet.

Kooperationen

  • Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA, Frankreich)

Publikationen


Contact

Dr. Thomas Wondrak
Magnetohydrodynamics
t.wondrakAthzdr.de
Phone: +49 351 260 2489
Fax: +49 351 260 12489