УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1999 года по МПК G01F1/32 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам контроля потоков жидкости, и может быть использовано для измерения расходов и количества жидкостей, обладающих ионной проводимостью, в водо-, теплоснабжении, энергетике, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения расхода электропроводной жидкости (см. , напр., патент РФ N 2055321, G 01 F 1/32, 1994), содержащее трубопровод из немагнитного материала, источник магнитного поля, размещенные внутри трубопровода тело обтекания в виде вихреобразующего стержня и индикатор вихрей в виде двух электродов электроконтактного типа, установленных в магнитном поле, создаваемом источником магнитного поля, а также блок обработки выходного сигнала, при этом источник магнитного поля установлен так, что создаваемое им внутри трубопровода магнитное поле направлено под углом α к диаметру трубопровода, перпендикулярному к оси вихреобразующего стержня, электроды индикаторов вихрей установлены за вихреобразующим стержнем по ходу движения жидкости так, что условная кратчайшая линия, их соединяющая, находится под углом β к диаметру, перпендикулярному к оси вихреобразующего стержня и под углом γ к направлению действия магнитного поля, при этом значения углов α,β,γ выбираются из условия (90^°-8,5•lgσ) ≤ α,β,γ ≤ 90^°, где σ - электропроводность контролируемой жидкости.

Недостатком этого устройства является отсутствие четкой взаимной ориентации его частей, особенно источника магнитного поля и тела обтекания, что практически исключает промышленное применение данного устройства.

Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототипом) является устройство для измерения расхода электропроводной жидкости (см., напр., Коммерческий учет энергоносителей. Материалы IX Международной научно-практической конференции 20-22 апреля 1999 г. С.-Петербург: Политехника, 1999 г., с.с. 61, 76, рис. 11), содержащее трубопровод из немагнитного материала, источник магнитного поля в виде кольцевого и дискового постоянных магнитов, размещенные внутри трубопровода тело обтекания в виде вихреобразующего стержня и индикатор вихрей в виде электрода стержневого типа, который установлен в центре кольцевого магнита в диаметральной плоскости, содержащей диаметральную ось тела обтекания, перпендикулярно направлению движения жидкости, изолирован от кольцевого магнита и стенки трубопровода, имеет радиальный зазор со стенкой трубопровода, равный 1/3 его диаметра, при этом направление силовых линий магнитного поля параллельно оси тела обтекания.

Недостатком прототипа является отложение содержащихся в жидкости механических ферромагнитных включений и продуктов коррозии на теле обтекания и на стенках трубопровода, причем максимальные отложения имеют место в области действия магнитного поля, особенно в зоне радиального зазора (зоне установки дискового магнита), уменьшение которого приводит к увеличению утечки заряда, вплоть до полного шунтирования при наступлении контакта и, как следствие, в этот момент прибор становится неработоспособным.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является увеличение срока работоспособности устройства.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройстве для измерения расхода электропроводной жидкости, содержащем трубопровод, тело обтекания, расположенные за ним постоянные кольцевой и дисковый магниты, условная кратчайшая линия, соединяющая центры которых, расположена в плоскости, содержащей диаметральную ось тела обтекания, индикатор вихрей в виде электрода стержневого типа, который расположен в центре кольцевого магнита перпендикулярно направлению движения потока жидкости в плоскости, содержащий диаметральную ось тела обтекания, и имеет радиальный зазор со стенкой трубопровода, равный 1/3 его диаметра, блок обработки выходного сигнала, причем кольцевой и дисковый постоянные магниты расположены так, что условная кратчайшая линия, соединяющая их центры, повернута относительно индикатора вихрей в направлении движения жидкости на угол α, при этом его значение принимают α ≤ 5^o.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства;
на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для измерения расхода электропроводной жидкости содержит выполненный из немагнитного материала трубопровод 1, по диаметру которого установлено вихреобразующее тело обтекания 2, расположенные на трубопроводе 1 за телом обтекания 2 по ходу движения контролируемой электропроводной жидкости постоянные кольцевой 3 и дисковый 4 магниты, причем условная кратчайшая линия, соединяющая их центры, расположена в диаметральной плоскости, содержащей диаметральную ось тела обтекания 2, индикатор вихрей 5, выполненный в виде одного электрода стержневого типа, который расположен в центре кольцевого магнита 3 перпендикулярно направлению движения потока жидкости в диаметральной плоскости, содержащей диаметральную ось тела обтекания 2, имеет радиальный зазор со стенкой трубопровода 1, равный 1/3 его диаметра, изолирован от последнего и кольцевого магнита 3 втулкой-изолятором 6 и подключен к блоку обработки выходного сигнала 7, причем условная кратчайшая линия, соединяющая центры кольцевого 3 и дискового 4 постоянных магнитов, повернута относительно индикатора вихрей 5 в направлении движения жидкости на угол α, значение которого принимают α ≤ 5^o.

Известно, что ЭДС ε, генерируемая вихрями при движении заряженных частиц, связана со скоростью движения частицы и магнитной индукцией прямой зависимостью где ϕ - угол между векторами k - коэффициент пропорциональности, а максимальное значение ε достигается при значении ϕ = 90^o, то смещение постоянного дискового магнита 4, характеризуемое максимальным углом α = 5^o приведет к снижению ε не более чем на 0,4%. При этом тело налипания 8, образующееся в процессе работы устройства, расположенное внутри трубопровода 1 в зоне дискового магнита 4, будет смещено по направлению движения потока жидкости относительно оси индикатора вихрей 5.

Устройство работает следующим образом.

Тело обтекания 2 генерирует вихри в плоскостях, перпендикулярных диаметральной оси тела обтекания 2, имеющие противоположную закрутку, при взаимодействии которых с магнитным полем в контролируемой жидкости генерируется знакопеременное электрическое поле, характеризуемое знакопеременной ε, максимальное значение которой в соответствии с уравнением электромагнитной индукции достигается при значении угла ϕ между векторами скорости и магнитной индукции равном 90^o. Знакопеременная ε снимается с индикатора вихрей 5 и подается на блок обработки выходного сигнала 7. Смещение дискового магнита 4 в направлении движения жидкости, характеризуемое поворотом условной кратчайшей линии, соединяющей центры магнитов 3 и 4 относительно индикатора вихрей 5 на угол α ± 5, приводит к смещению относительно оси индикатора вихрей 5 тела налипания 8 по направлению движения жидкости.

Опыт эксплуатации известных ранее аналогичных устройств показал, что тело налипания 8 формируется в виде конического образования, причем основание конуса представляет собой подобие окружности с диаметром, составляющим 50 - 70% от наружного диаметра дискового магнита 4, а высота тела налипания 8 не превышает трети внутреннего диаметра трубопровода 1 из-за сносящего воздействия ядра потока жидкости, поэтому смещение дискового магнита 4 в направлении движения жидкости исключает возможность контакта индикатора вихрей 5 с телом налипания 8 в течение срока службы устройства, при этом относительное изменение уровня генерируемой ЭДС ε не превышает 0,4%, что не влияет на точность показания устройства.

Изобретение может быть использовано для измерения расходов и количества жидкостей с ионной проводимостью. За установленным в трубопроводе телом обтекания расположены постоянные кольцевой и дисковый магниты. В центре кольцевого магнита перпендикулярно направлению движения жидкости с образованием радиального зазора со стенкой трубопровода расположен индикатор вихрей, выполненный в виде одного электрода стержневого типа. Условная кратчайшая линия, соединяющая центры магнитов, повернута относительно индикатора вихрей в направлении движения потока жидкости на угол не более 5^o. Изобретение имеет повышенную надежность при измерении в потоках, содержащих механические включения и продукты коррозии. 2 ил.

Устройство для измерения расхода электропроводной жидкости, содержащее трубопровод, по диаметру которого установлено тело обтекания, расположенные за ним по направлению движения контролируемой жидкости постоянные кольцевой и дисковый магниты, условная кратчайшая линия, соединяющая центры которых, расположена в плоскости, содержащей диаметральную ось тела обтекания, индикатор вихрей, выполненный в виде одного электрода стержневого типа, который расположен в центре кольцевого магнита перпендикулярно направлению движения жидкости с образованием радиального зазора со стенкой трубопровода, равного 1/3 его диаметра, изолирован от трубопровода и кольцевого магнита и подключен к блоку обработки выходного сигнала, отличающееся тем, что условная кратчайшая линия, соединяющая центры кольцевого и дискового постоянных магнитов, повернута относительно индикатора вихрей в направлении движения потока жидкости на угол α ≤ 5^o.