Metallschmelze: Feldlinien als Tasthaare

Für ein klassisches Problem in der Metallurgie könnte es möglicherweise eine Lösung geben. Denn Durchflussmesser für flüssige Metalle könnten mit Hilfe von Magnetfeldern konstruiert werden.01.06.2006

Wie der Schnäuzer einer Katze
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Benzin-Zapfsäulen und Wasseruhren sind problemlos mit ihnen ausgestattet. Durchflussmesser messen den Verbrauch der Flüssigkeiten im Innern. Kleine Flügelräder werden durch das durchfließende Nass bewegt und die Umdrehungen werden gezählt. So einfach ist das Verfahren bei Metallschmelzen nicht, da es kein Material gibt, welches auf Dauer einer 1500 Grad heißen Stahlschmelze widerstehen kann.

Nun ist es einem Wissenschaftlerteam an der Technischen Universität Ilmenau unter Leitung von Professor André Thess gelungen, ein berührungsloses Flügelrad für die Durchflussmessung in Metallschmelzen zu entwickeln.

Dabei geht das Prinzip, das sie Wissenschaftler für das Messverfahren verwenden auf eine Beobachtung des schwedischen Nobelpreisträgers Hannes Alfvén zurück. Der Physiker fand schon 1942 heraus, dass sich eine Magnetfeldline geringfügig verbiegt, sobald sie die Strömung eines flüssigen Metalls kreuzt. Gleichzeitig übt die Feldlinie auf ihren Ursprungspunkt - zum Beispiel einen Permanentmagneten - eine winzig kleine Kraft aus. Die Feldlinie wirkt wie ein Tasthaar am Schnurrbart einer Katze.

Den Wissenschaftlern ist es nicht nur gelungen, diese Kraft zu messen, sondern mit ihr sogar ein Flügelrad anzutreiben. Dabei wirken die Feldlinien gewissermaßen als magnetische Windmühlenflügel. Ein Rad wurde mit leistungsfähigen Permanentmagneten versehen, deren Feldlinien eine strömende Legierung aus Gallium, Indium und Zinn durchkreuzen und dabei gleichsam mitgerissen werden. Das magnetische Flügelrad beginnt sich zu drehen, wobei seine Drehzahl linear mit der Strömungsgeschwindigkeit des flüssigen Metalls anwächst.

Die magnetischen Tasthaare besitzen gegenüber mechanischen Sensoren eine Reihe von Vorteilen. Sie halten beliebig hohen Temperaturen stand, verschleißen nicht und können zentimeterdicke Wände mühelos durchdringen. Der geschilderte Effekt ist nicht auf flüssige Metalle beschränkt. Er tritt bei beliebigen elektrisch leitfähigen Stoffen wie etwa Glasschmelzen, Salzwasser und Blut, aber auch bei Plasmen auf.

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