ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 2006 года по МПК G01F1/58 

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, в частности к области измерения расхода электромагнитным способом, и может быть использовано для измерения расхода электропроводных жидкостей.

Наиболее известная конструкция электромагнитного расходомера для измерения расхода электропроводных жидкостей содержит участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита с магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. Вся конструкция помещается в корпус.

Конструкция расходомера должна удовлетворять многим условиям, обеспечивающим их работоспособность, и, в частности, должны быть обеспечены минимальные потери магнитного поля и защита прибора от внешних магнитных полей. Эти параметры важны, так как расход определяется по значению ЭДС индукции на электродах расходомера. Текущее значение ЭДС (E_i) индукции на электродах определяется по формуле

E_i=B·d·ν

где В - значение магнитной индукции, d - диаметр трубопровода, ν - средняя скорость потока жидкости.

Отсюда видно, что величина потерь сказывается на таких параметрах измерения, как чувствительность и, как следствие, на точности измерения; а под воздействием внешних полей искажаются показания прибора.

Эти задачи успешно решены в известном электромагнитном расходомере (RU патент №2161778). Для уменьшения полей рассеяния электромагнита корпус расходомера, который охватывает весь прибор, включая катушки возбуждения электромагнита, выполнен из магнитного материала. В этом случае корпус является не только защитным кожухом прибора, но и магнитопроводом. Недостатком является тот факт, что для выполнения функций магнитопровода корпус должен быть выполнен из дорогой электротехнической стали, поэтому и весь прибор становится дорогостоящим и малопригодным для массового производства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является электромагнитный расходомер (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Изд. 4. Л.: Машиностроение, 1989, с.421-422), который содержит участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита с магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. В известном решении полюса электромагнита замкнуты магнитопроводом, выполненным в виде двух скоб, которые охватывают трубопровод, но радиус охвата несколько превышает радиус трубопровода. Это наиболее часто используемая конструкция. Ее можно выполнить сравнительно недорогой, но рассеяние магнитного поля в ней достигает значительной величины. Высокое рассеяние объясняется тем, что магнитопровод располагается осесимметрично с трубой, а со стороны фланцев корпуса магнитная система остается открытой, поэтому электромагнит и фланцы корпуса образуют дополнительные магнитные цепи, которые приводят к потерям электромагнитной энергии. Другим недостатком является то, что магнитопровод практически не защищает прибор от воздействия внешних магнитных полей. Экраном обычно является сам корпус.

Предлагаемый электромагнитный расходомер свободен от этих недостатков. Он содержит, как и известный, участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита с магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. В отличие от известного в предлагаемом устройстве магнитопровод выполнен в виде двух параллельно установленных пластин, надетых на трубопровод по разные стороны от электромагнита и соединенных двумя скобами, установленными параллельно оси трубопровода, каждая из которых проходит через соответствующий сердечник.

Задачей, которая решается изобретением, является разработка конструкции расходомера, обеспечивающей уменьшение рассеяние магнитной энергии, увеличение экранирования от внешних магнитных полей без значительного повышения стоимости прибора.

Изменение конструкции магнитопровода приводит к изменению конфигурации магнитных силовых линий в расходомере: ликвидированы дополнительные магнитные цепи, образованные электромагнитом и фланцами корпуса. Из-за того, что магнитопровод экранирует большую часть электромагнита, он выполняет функцию защитного экрана. Технический результат, который при этом достигается, заключается в уменьшении потерь магнитного поля за счет уменьшения его рассеяния и увеличении экранирующих свойств магнитопровода от воздействия внешних магнитных полей.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 2 формулы изобретения, характеризует электромагнитный расходомер, в котором корпус выполнен из немагнитного материала.

В известном устройстве из-за несовершенства конструкции магнитопровода корпус изготавливается, как правило, из ферромагнитного материала для того, что бы он мог выполнять функцию защиты расходомера от внешних полей. Это приводит к удорожанию стоимости прибора. Выполнение корпуса из немагнитного материала, например из алюминия, устранит этот недостаток.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 3 формулы изобретения, характеризует электромагнитный расходомер, в котором часть каждой пластины магнитопровода, сопряженная со скобой, выполнена в форме части окружности, а скоба выполнена в форме цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу окружности пластины.

Такие формы выполнения пластины и скобы решают две задачи: во-первых, увеличить обхват электромагнита магнитопроводом, а во-вторых, позволяет уменьшить габариты расходомера за счет того, что в качестве корпуса можно использовать трубу меньшего диаметра.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где

фиг.1 и 2 - схематическое изображение электромагнитного расходомера (виды спереди и сбоку);

фиг.3 - пластина магнитопровода.

Электромагнитный расходомер (фиг.1) содержит корпус 1, выполненный из алюминия и имеющий форму трубы. В корпус помещен участок трубопровода 2, выполненного из немагнитного материала. Внутренняя поверхность трубопровода покрыта слоем 3 неэлектропроводной изоляции, например фторопластом. Трубопровод установлен между полюсами электромагнита 4. В трубопроводе установлены электроды 5. Они должны быть установлены в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. По обе стороны электромагнита на трубопровод 2 надеты две пластины 6, (фиг.2) установленные параллельно друг другу. Пластины 6 соединены друг с другом скобами 7, которые установлены параллельно оси трубопровода 2 и жестко соединены с соответствующим сердечником электромагнита. Часть каждой пластины магнитопровода, сопряженная со скобой, выполнена в форме части окружности, а скоба выполнена в форме цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу окружности пластины. Скобы и пластины выполнены из электротехнической стали. Ширина скоб может быть равна ширине пластин, но может быть и шире. Во втором случае экранирующие свойства магнитопровода будут лучше.

Измерения показывают, что при выполнении расходомера в соответствии с описанной выше конструкцией потери магнитного поля сокращаются на 20-25 процентов по сравнению с известной.

Изобретение может быть использовано для измерения расхода электропроводных жидкостей. Расходомер содержит выполненный из алюминия трубчатый корпус, в котором размещен участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала и покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции (например, фторопластом). Трубопровод помещен между полюсами электромагнита и снабжен электродами. По разные стороны от электромагнита на трубопровод надеты две установленные параллельно друг другу пластины, соединенные двумя скобами, каждая из которых проходит через соответствующий сердечник, образующие магнитопровод. В варианте расходомера часть каждой пластины магнитопровода, сопряженная со скобой, выполнена в форме части окружности, а скоба выполнена в форме цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу окружности пластины. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности и точности измерения благодаря тому, что магнитопровод выполняет функцию магнитного экрана. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электромагнитный расходомер, содержащий заключенный в корпус участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита, полюса которого замкнуты магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде двух параллельно установленных пластин, одетых на трубопровод по разные стороны от электромагнита и соединенных двумя скобами, установленными параллельно оси трубопровода, каждая из которых проходит через соответствующий сердечник.2. Электромагнитный расходомер по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из немагнитного материала.3. Электромагнитный расходомер по п.1, отличающийся тем, что часть каждой пластины магнитопровода, сопряженная со скобой, выполнена в форме части окружности, а скоба выполнена в форме цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу окружности пластины.