ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСХОДОМЕРА ИЛИ СЧЕТЧИКА КОЛИЧЕСТВА ДЛЯ ЖИДКОСТИ С ИОННОЙ ПРОВОДИМОСТЬЮ Российский патент 2005 года по МПК G01F1/58 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к измерительной технике, преимущественно к средствам контроля потоков жидкостей с ионной проводимостью, и может быть использовано для измерения количества и расхода воды, растворов солей, щелочей, кислот и т.п. в водо-теплоснабжении, энергетике, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Характеристика прототипа

Известно устройство - преобразователь электромагнитного расходомера или счетчика количества для жидкости с ионной проводимостью, основными элементами которого являются участок немагнитной металлической трубы с электроизоляционным покрытием на внутренней поверхности, размещенный снаружи трубы электромагнит для создания во внутритрубном пространстве переменного магнитного поля, вектор индукции которого имеет составляющую, направленную перпендикулярно продольной оси трубы, и не менее одного введенного в трубу герметично и электроизолированно от ее стенки электрода в виде стержня, имеющего электроконтактный концевик, размещенный на внутренней поверхности трубы, и токовыводящий участок для передачи индуцируемого в концевике сигнала к измерительному прибору; на практике обычно используют преобразователь с двумя электродами, электроконтактные концевики которых установлены по концам внутреннего диаметра трубы, перпендикулярного основному направлению вектора магнитной индукции (П.П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. Л., Машиностроение, 1989, стр. 408-427).

Недостатками преобразователя - прототипа являются:

- сложность, обусловленная требованием электроизоляционного покрытия внутренней поверхности трубы;

- появление отложений, в том числе электропроводящих, например ржавчины, на поверхности электроизоляционного покрытия трубы при долговременной эксплуатации в загрязненных потоках;

- появление отложений на электроконтактной поверхности концевика электрода при долговременной эксплуатации, например, в теплосети.

Недостатки, связанные с поверхностными отложениями, приводят к неконтролируемым изменениям амплитуды выходного сигнала и потере метрологических характеристик преобразователя.

Цель изобретения

Целью данного изобретения является упрощение конструкции преобразователя и повышение стабильности его метрологических характеристик при долговременной эксплуатации.

Сущность изобретения

Поставленная цель достигается тем, что в известном преобразователе электромагнитного расходомера или счетчика количества для жидкости с ионной проводимостью, включающем в себя участок немагнитной металлической трубы, размещенный снаружи трубы электромагнит для создания во внутритрубном пространстве переменного магнитного поля, вектор индукции которого имеет составляющую, направленную перпендикулярно продольной оси трубы, и электроды, по меньшей мере один из которых введен в трубу герметично и электроизолированно от ее стенки и выполнен виде стержня, имеющего электроконтактный концевик и токовыводящий участок для передачи индуцируемого в концевике сигнала к измерительному прибору, внутренняя поверхность трубы не имеет электроизоляционного покрытия, электроконтактный концевик электрода установлен на расстоянии (0.5±0.3) R_вн от стенки трубы, где R_вн - внутренний радиус трубы, а поверхность токовыводящего участка электрода, по крайней мере, во внутритрубном пространстве имеет электроизоляционное покрытие; устройство содержит один введенный внутрь трубы электрод, подключенный к измерительному прибору в электрической паре с корпусом трубы; устройство содержит два введенных внутрь трубы электрода, подключенных к измерительной схеме в электрической паре друг с другом; устройство содержит два введенных внутрь трубы электрода, подключенных к измерительной схеме дифференциально, каждый в электрической паре с корпусом трубы; корпус трубы снабжен разъемом для ее заземления.

Отсутствие покрытия внутренней поверхности трубы электроизоляционным материалом существенно упрощает конструкцию преобразователя. Заявляемый преобразователь также обладает более высокой стабильностью метрологических характеристик при долговременной эксплуатации. Во-первых, электроконтактный концевик электрода смещен от стенки в ядро потока с более высокой скоростью течения жидкости и менее подвержен поверхностным отложениям. Во-вторых, появление поверхностных отложений, в том числе электропроводящих, на стенке трубы не оказывает заметного влияния на выходной сигнал, поскольку электроконтактные концевики отделены от стенки слоем слабопроводящей жидкости, который по отношению к металлической стенке выполняет роль электроизолятора (для воды в стальной трубе ρ_ж/ρ_с>10⁷, где ρ - удельное электросопротивление, Ом·м; ж - жидкость; с - стенка трубы).

Перечень фигур графических изображений

Сущность изобретения поясняется фиг.1, на которой приведен пример схемы реализации заявляемого устройства; на фиг.2 изображен разрез А-А по фиг.1.

Пример конкретного выполнения

Преобразователь электромагнитного расходомера или счетчика количества для жидкости с ионной проводимостью включает в себя участок немагнитной металлической трубы 1, снаружи которой размещен электромагнит с двумя обмотками возбуждения 2 для создания во внутритрубном пространстве переменного магнитного поля, вектор индукции которого имеет составляющую 3, направленную перпендикулярно продольной оси трубы. Участок трубы 1 не имеет электроизоляционного покрытия на внутренней поверхности.

В данном примере преобразователь содержит два введенных в трубу герметично и электроизолированно от ее стенки электрода 4, каждый из которых выполнен в виде стержня, имеющего электроконтактный концевик 5 и токовыводящий участок 6 для передачи индуцируемого в концевике 5 сигнала к измерительному прибору. Электроконтактные концевики 5 электродов 4 установлены симметрично, каждый на расстоянии (0.5±0.3) R_вн от стенки, где R_вн - внутренний радиус трубы. При этом, в соответствии с законом электромагнитной индукции, концевики 5 размещены на линии диаметра трубы, перпендикулярной вектору индукции 3.

Поверхность токовыводящих участков 6 электродов 4 во внутритрубном пространстве имеет электроизоляционное покрытие 7. В данном примере, с целью исключения влияния пульсаций скорости, возникающих при обтекании токовыводящего стержня 6, неизолированной оставлена электроконтактная поверхность концевика 5, обращенная к центру трубы.

Преобразователь обеспечивает подключение электродов 4 к измерительному прибору, а также подключение корпуса трубы 8, выполняющего роль общей точки, например, при дифференциальной схеме подключения электродов 4 по п.4 формулы (см. также пат. №1838789, МПК 5 G 01 P 5/08, п.п.1, 3 формулы).

Возможна конструкция преобразователя по п.2 формулы с подключением к измерительному прибору одного электрода 4 в электрической паре с корпусом трубы 8 (см. также П.П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. Л., Машиностроение, 1989, стр. 432).

Преобразователь содержит также клеммы для подключения питания обмоток возбуждения 2 электромагнита. Для повышения помехозащищенности преобразователь снабжен разъемом 9 для заземления трубы 1 и других металлоконструкций, имеющих электрический контакт с трубой.

Преобразователь по схеме, приведенной на фиг. 1, работает известным образом. Путем подачи в обмотки 2 электромагнита переменного напряжения во внутритрубном пространстве создается переменное магнитное поле, например импульсное поле низкой частоты (П.П.Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. Л., Машиностроение, 1989, стр. 417-418). При этом в жидкости индуцируется переменное электрическое поле. Посредством электроконтактных концевиков 5 переменная разность потенциалов через токовыводящие участки 6 электродов 4 подается в измерительную схему, где по амплитуде регистрируемых пульсаций определяют расход или количество измеряемой жидкости.

Устройство содержит участок немагнитной металлической трубы, размещенный снаружи трубы электромагнит и электроды. По меньшей мере один из электродов введен в трубу герметично и электроизолированно от ее стенки и выполнен в виде стержня, имеющего электроконтактный концевик, установленный на заданном расстоянии от стенки трубы, и токовыводящий участок, имеющий электроизоляционное покрытие. На внутренней поверхности трубы электроизоляционное покрытие отсутствует. В варианте выполнения электрод подключен к измерительному прибору в электрической паре с корпусом трубы, снабженным разъемом для заземления. Изобретение имеет простую конструкцию и стабильные метрологические характеристики при долговременной эксплуатации. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Преобразователь электромагнитного расходомера или счетчика количества для жидкости с ионной проводимостью, включающий в себя участок немагнитной металлической трубы, размещенный снаружи трубы, электромагнит для создания во внутритрубном пространстве переменного магнитного поля, вектор индукции которого имеет составляющую, направленную перпендикулярно продольной оси трубы, и электроды, по меньшей мере один из которых введен в трубу герметично и электроизолировано от ее стенки и выполнен в виде стержня, имеющего электроконтактный концевик и токовыводящий участок для передачи индуцируемого в концевике сигнала к измерительному прибору, отличающийся тем, что внутренняя поверхность трубы не имеет электроизоляционного покрытия, электроконтактный концевик электрода установлен на расстоянии (0,5±0,3) R_вн от стенки трубы, где R_вн - внутренний радиус трубы, а поверхность токовыводящего участка электрода, по крайней мере, во внутритрубном пространстве имеет электроизоляционное покрытие.2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что содержит один введенный внутрь трубы электрод, подключенный к измерительному прибору в электрической паре с корпусом трубы.3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что содержит два введенных внутрь трубы электрода, подключенных к измерительному прибору в электрической паре друг с другом.4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что содержит два введенных внутрь трубы электрода, подключенных к измерительному прибору дифференциально, каждый в электрической паре с корпусом трубы.5. Преобразователь по п.1, или 2, или 3, или 4, отличающийся тем, что корпус трубы снабжен разъемом для ее заземления.