ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ДАТЧИК РАСХОДА Российский патент 2006 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к области измерения расхода жидких материалов электромагнитным способом, и может быть использовано для измерения расхода холодных и горячих электропроводных жидкостей в напорных трубопроводах, в том числе в трубопроводах водоснабжения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению (прототипом) является устройство электромагнитного датчика расхода электропроводных жидкостей, содержащее измерительную трубу, выполненную из немагнитного и неэлектропроводного материала, и корпус, выполненный из ферромагнитной стали, окружающий измерительную трубу, и образующие полость, в которой размещены полюсные наконечники и катушки возбуждения электромагнитной системы. Свободные зоны заполнены уплотняющей массой. Пара электродов расположена в центральной части измерительной трубы. Провода от катушек и электродов выведены из корпуса через уплотнительные фитинги. Установлены кольца для уплотнения стыков между корпусом и измерительной трубой, созданы радиальные поверхности герметизации для герметичного присоединения датчика между концами соединяемого датчиком трубопровода /патент Великобритании №2160982 А, МПК G 01 F 1/58, 28.06.1985/.

Недостатками устройства прототипа являются сложность конструкции и малая надежность. Так, например, при уплотнении полости датчика с обмоткой возбуждения и электродами радиальными кольцами и фитингами и при колебаниях температуры окружающей среды - влажной атмосферы и протекающей в измерительной трубе датчика электропроводной жидкости, даже в случае заполнения свободных зон в полости датчика уплотняющей массой, конденсат атмосферной влаги или электропроводная измеряемая жидкость через микропоры и микротрещины попадает в полость, где размещены катушки возбуждения и электроды, что снижает сопротивление их электроизоляции на корпус, а это, в свою очередь, снижает точность измерений и долговечность эксплуатации датчика.

Задачей предлагаемого изобретения является создание электромагнитного датчика расхода электропроводной жидкости, обеспечивающего стабильно высокое сопротивление электроизоляции цепей катушек возбуждения и электродов на корпус в условиях изменяющихся во времени температуры протекающей в трубопроводе электропроводной жидкости, а также температуры и влажности окружающей среды.

Технический эффект от поставленной задачи заключается в том, что упрощается конструкция, увеличивается надежность в эксплуатации и срок службы при стабильной точности измерения за счет монолитной водонепроницаемой и термопластичной электроизоляции катушек возбуждения магнитного поля, электродов и выводных проводов.

Поставленная задача с достижением указанного технического эффекта обеспечивается в предлагаемом изобретении тем, что электромагнитный датчик расхода электропроводных жидкостей содержит измерительную трубу, выполненную из немагнитного и неэлектропроводного материала, и корпус, выполненный из ферромагнитной стали в виде трубы с фланцами и окружающий измерительную трубу, образуя полость, в которой размещены полюсные наконечники и катушки возбуждения электромагнитной системы. Пара электродов расположена в центральной части измерительной трубы. Радиальные поверхности герметизации созданы для герметичного присоединения электромагнитного датчика расхода между концами соединяемого датчиком трубопровода. Один из полюсных наконечников магнитной системы датчика выполнен полым, соосно с ним на трубе корпуса установлен патрубок с закрепленной к нему коробкой выводов, разделенной на изолированные отсеки, в которых установлены переходные клеммы. Все выводные провода от катушек возбуждения и электродов выполнены из теплостойкого провода, выведены через полый полюсный наконечник и патрубок и подключены к переходным клеммам в отсеках коробки выводов. В трубе корпуса на одной с патрубком образующей выполнены два отверстия, через которые в полость размещения электродов и катушек возбуждения, пропитанных в вакууме теплостойким электроизоляционным материалом, совместимым по физико-химическим свойствам с электроизоляцией провода катушек возбуждения и выводных проводов, а также в полый полюсный наконечник и патрубок, помещен заливочный компаунд из смеси теплостойких материалов, также совместимых с электроизоляцией провода катушек и выводных проводов. При этом материал пропитки подвергнут одновременному затвердеванию с заливочным компаундом.

Заявляемый электромагнитный датчик расхода электропроводных жидкостей в напорных трубопроводах, в том числе в трубопроводах водоснабжения, поясняется чертежами. На фиг.1 показан продольный разрез устройства по А-А, на фиг.2 - поперечный разрез устройства по Б-Б, на фиг.3 - разрез В-В коробки выводов.

Электромагнитный датчик расхода состоит из измерительной трубы 1, изготовленной из немагнитного и неэлектропроводного материала, например из фторопласта, и корпуса 2, выполненного в виде соединенных между собой, например, сваркой трубы 3 и двух фланцев 4. По вертикальной оси в проемы на поверхности измерительной трубы вставлен один сплошной полюсный наконечник 5 и второй полый полюсный наконечник 6, а по горизонтальной оси встроены в измерительную трубу 1 электроды 7, закрепленные, например, гайками 8. К концам электродов 7 закреплены, например, пайкой выводные провода 9, проложенные в специальных углублениях 10 на поверхности трубы 1. На трубе 3 корпуса 2 соосно с полым полюсным наконечником 6 закреплен, например, сваркой патрубок 11. На полюсных наконечниках 5 и 6 установлены катушки возбуждения 12, выводные провода 13 от которых также проложены в углублениях 10. Все выводные провода 9 и 13 проложены в полости полого полюсного наконечника 6 и патрубка 11. В трубе 3 корпуса 2 на одной с патрубком 11 образующей выполнены два отверстия 14, через которые при вакуумной пропитке катушек 12 совместимым по физико-химическим свойствам (не нарушающим механической прочности и не вступающим в химические реакции) с теплостойкой электроизоляцией обмоточного провода катушек 12 и выводных проводов 9 и 13 теплостойким материалом, например теплостойким электроизоляционным лаком, в полость катушек возбуждения 12, электродов 7, полого полюсного наконечника 6 и патрубка 11 помещен заливочный компаунд 15 из смеси теплостойких материалов, совместимых с электроизоляцией обмоточного провода и выводных проводов, например из мелко размолотой крошки слюды, смешанной с теплостойким электроизоляционным лаком. Заливочный компаунд 15 при одновременном затвердевании с пропиточным материалом, например при одновременной термоциклической запечке, создает монолитную водонепроницаемую и термопластичную электроизоляцию датчика. На конце патрубка 11 установлена коробка выводов 16, выполненная во влагозащищенном исполнении с изолированными отсеками 17, например, образованными изоляционными перегородками 18. Для увеличения поверхностного сопротивления во влажной среде вся внутренняя поверхность коробки выводов 16 покрыта электроизоляционным материалом 19, например обклеена стекломикалентой. В отсеках 17 коробки выводов 16 помещены переходные клеммы 20 и 21. Выводные провода 9 и 13 из патрубка 11 выведены в коробку выводов 16. Выводные провода 9 подключены к переходным клеммам 20, а выводные провода 13 - к переходным клеммам 21 с соблюдением полярности магнитного поля, возбуждаемого катушками 12. Провода 22 и 23 от клемм 21 и 20 отходят в схему питания и измерения, к которой подключается электромагнитный датчик расхода.

После комплектации (сборки) электромагнитного датчика расхода указанными выше конструктивными элементами он устанавливается на трубопроводе и работает следующим образом. При подаче по проводам 22 к катушкам возбуждения 12 напряжения между полюсными наконечниками 5 и 6 в измерительной трубе 1 возбуждается магнитное поле. В движущейся по трубе 1 электропроводной жидкости при пересечении магнитного поля возникает электродвижущая сила, которая с электродов 7, контактирующих с электропроводной жидкостью, по проводам 9 и далее по проводам 23 передается в измерительную схему. Расход электропроводной жидкости в измерительной трубе 1 определяется по величине возникающей в трубе электродвижущей силы.

Заявляемое устройство монолитной водонепроницаемой и термопластичной электроизоляции катушек и электродов в корпусе датчика, практически не изменяющей своих свойств в широком диапазоне температур и влажности окружающей среды, вплоть до прямого полива датчика водой, имеет срок старения в допустимых пределах пробивного напряжения более 10 лет при непрерывной эксплуатации.

Изобретение может быть использовано для измерения расхода холодных и горячих жидкостей, преимущественно в трубопроводах водоснабжения. Датчик содержит измерительную трубу из немагнитного и неэлектропроводного материала, окруженную стальным трубчатым корпусом с образованием полости, в которой размещены два полюсных наконечника и катушки возбуждения. Один из полюсных наконечников выполнен полым, соосно с ним на трубе корпуса установлен патрубок, на котором закреплена коробка выводов. Провода от катушек возбуждения и пары электродов выведены через полый полюсный наконечник и патрубок и подключены к переходным клеммам в отсеках коробки выводов. В трубе корпуса выполнены два отверстия, через которые при вакуумной пропитке катушек теплостойким материалом, совместимым по физико-химическим свойствам с электроизоляцией провода катушек и выводных проводов, в полость размещения катушек и электродов, а также в полый полюсный наконечник и патрубок помещен заливочный компаунд из теплостойких материалов, также совместимых с электроизоляцией провода катушек и выводных проводов. Изобретение имеет повышенную надежность при длительной эксплуатации в широком диапазоне температур и влажности окружающей среды, простое в изготовлении. 3 ил.

Электромагнитный датчик расхода электропроводных жидкостей, содержащий измерительную трубу из немагнитного и неэлектропроводного материала, корпус из ферромагнитной стали, выполненный в виде трубы с фланцами и окружающий измерительную трубу, образуя полость, в которой размещены два полюсных наконечника и катушки возбуждения электромагнитной системы, пару электродов, расположенных в центральной части измерительной трубы, отличающийся тем, что один из полюсных наконечников магнитной системы датчика выполнен полым, соосно с ним на трубе корпуса установлен патрубок с закрепленной на нем коробкой выводов, разделенной на изолированные отсеки, в которых установлены переходные клеммы, выводные провода от катушек возбуждения и электродов выполнены из теплостойкого провода с электроизоляцией, выведены через полый полюсный наконечник и патрубок и подключены к переходным клеммам в отсеках коробки выводов, а в трубе корпуса на одной с патрубком образующей выполнены два отверстия, через которые в полость размещения электродов и катушек возбуждения, пропитанных в вакууме теплостойким материалом, совместимым по физико-химическим свойствам с электроизоляцией провода катушек и выводных проводов, а также в полый полюсный наконечник и патрубок помещен заливочный компаунд из смеси теплостойких материалов, также совместимых с электроизоляцией провода катушек и выводных проводов, при этом материал пропитки подвергнут одновременному затвердеванию с заливочным компаундом.