ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР Российский патент 2014 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах.

Известен электромагнитный преобразователь расхода, содержащий корпус, клеммную коробку, керамическую измерительную трубу с фланцами по ее концам, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения и электродов выведены в клеммную коробку, RU 2349880 C2.

Внутренняя поверхность измерительной трубы электромагнитного расходомера должна быть неэлектропроводной; использованная в данном устройстве керамическая труба является неэлектропроводным и химически стойким элементом, однако ее механическая прочность весьма невелика из-за хрупкости керамики, что часто приводит к ее повреждению и выходу устройства из строя; кроме того, следует отметить, что в процессе эксплуатации на внутренней поверхности керамической трубы откладываются осадки в виде солей, содержащихся в протекающей жидкости; в результате этого уменьшается проходное сечение измерительной трубы и тем самым создается погрешность в измерениях.

Известен электромагнитный расходомер, состоящий из помещенного в трубопровод корпуса, выполненного из немагнитного материала с неэлектропроводным слоем, в котором сформирован измерительный канал с прямоугольным сечением, RU 124792 U1. Недостатком данного устройства является наличие двух сложных сопрягаемых конструкций.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий корпус, клеммную коробку, измерительную трубу с фланцами на ее концах, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с магнитными сердечниками, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения и электродов выведены в клеммную коробку; измерительная труба выполнена из двух слоев, наружного и внутреннего, наружный слой выполнен из немагнитного материала, а внутренний слой - из химически стойкого неэлектропроводного полимерного материала, RU 107859 U1.

Недостатком этого расходомера является зависимость его показаний от режима течения жидкости в измерительной трубе, в связи с чем необходимо использование дополнительных элементов для стабилизации режима течения жидкости после прохождения криволинейных участков трубопровода, являющихся возмутителями потока. Для устранения турбулентности потока перед расходомером должен находиться прямой отрезок трубопровода необходимой длины. Это ограничивает возможность применения данного устройства или даже делает невозможным его использование в ограниченном пространстве, или в случае трубопроводов с множеством возмутителей потока.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий корпус, клеммную коробку, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, при этом электрические провода от катушек возбуждения магнитного поля и электродов выведены в клеммную коробку, измерительная труба состоит из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, при этом средний участок измерительной трубы имеет плоские внутренние поверхности в местах установки сердечников катушек возбуждения магнитного поля и цилиндрические внутренние боковые поверхности, промежуточные участки измерительной трубы расширяются в стороны от ее среднего участка и плавно переходят в крайние участки, имеющие цилиндрическую форму, RU 122767 U1.

Данное техническое решение, принято в качестве прототипа настоящего изобретения.

Электромагнитные расходомеры должны работать при температуре измеряемого теплоносителя до 150-180°C в соответствии с температурами в существующих тепловых сетях при давлениях 1,6-2,5 МПа. Эти условия предъявляют высокие требования к прочности измерительной трубы. В настоящее время с учетом этих требований измерительные трубы, как правило, изготавливаются из дорогостоящей высокотемпературной пластмассы, в частности из полифениленсульфида (FORTRON, FITEX и т.д.) или не менее дорогостоящего фторопласта (TEFLON), при этом толщина измерительной трубы составляет около 10 мм, что обусловливает ее высокую материалоемкость и, соответственно, высокую стоимость расходомера в целом. Кроме того, поскольку магнитная система размещена на наружной поверхности измерительной трубы, при большой толщине последней резко уменьшается полезный сигнал, величина которого зависит от расстояния от внутренней поверхности измерительной трубы до поверхности сердечника магнитной системы. Для увеличения значения полезного сигнала в устройстве-прототипе в среднем участке измерительной трубы выполнены выемки, в которые вставлены сердечники, однако при этом существенно снижается механическая прочность измерительной трубы. Вследствие этого снижается максимально допустимое давление теплоносителя, проходящего через расходомер (до 1,6 МПа).

Задачей настоящего изобретения является повышение максимально допустимого значения давления теплоносителя, проходящего через расходомер, а также уменьшение расхода высокотемпературной пластмассы.

Согласно изобретению в электромагнитном расходомере, содержащем корпус, измерительную трубу, состоящую из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, магнитную систему, состоящую из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, а в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены электроды, измерительная труба снабжена наружной оболочкой из немагнитного металла, магнитная система размещена на наружной поверхности оболочки, при этом в оболочке выполнены отверстия под электроды.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - продольный разрез устройства;

на фиг.2 - разрез A-A на фиг.1.

Электромагнитный расходомер содержит корпус 1, выполненный в конкретном примере из пластмассы. Измерительная труба 2 состоит из пяти участков: среднего участка 3, двух промежуточных 4, 5 и двух крайних 6, 7. Внутри катушек возбуждения 8, 9 магнитной системы размещены, соответственно, сердечники 10, 11. В поперечном сечении измерительной трубы 2 по диаметру выполнены два встречных соосных отверстия 12, в которых установлены электроды 13, 14.

Измерительная труба 2 снабжена наружной оболочкой 15 из немагнитного металла, в частности из латуни, немагнитной стали и т.д. В оболочке 15 выполнены отверстия под электроды 13, 14, соосные с отверстиями 12. Электроды 13, 14 снабжены изоляционными втулками 16, 17, соответственно.

Суммарная толщина измерительной трубы и металлической наружной оболочки составляет около 4 мм, что позволяет обеспечить необходимую величину полезного сигнала без выполнения выемок в измерительной трубе и, соответственно, без снижения механической прочности измерительной трубы.

Благодаря реализации отличительных признаков изобретения достигается технический результат, состоящий в значительном повышении максимального давления теплоносителя - до 2,5 МПа, что, практически, недостижимо при использовании устройства-прототипа.

Указанные обстоятельства позволяют сделать вывод о соответствии заявленного технического решения условию патентоспособности «Изобретательский уровень».

Устройство работает следующим образом.

Принцип действия устройства основан на явлении индуцирования электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике, движущемся в магнитном поле, создаваемом катушками возбуждения. Проводником является измеряемая жидкая электропроводящая среда, в частности вода.

Устройство монтируется в трубопровод (не показан) и является в этом случае его участком. Вода, протекающая по трубопроводу, протекает также через измерительную трубу расходомера. ЭДС, индуцируемая в движущейся в измерительной трубе воде, пропорциональна скорости и, соответственно, объемному расходу воды. ЭДС воспринимается электродами 13, 14 и поступает через клеммную коробку на электронный блок преобразования и обработки сигналов (на чертежах не показан). Питание электрических элементов осуществляется от электрической сети.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах. В электромагнитном расходомере, содержащем корпус, измерительную трубу, состоящую из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, магнитную систему, состоящую из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, а в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены электроды, измерительная труба снабжена наружной оболочкой из немагнитного металла, магнитная система размещена на наружной поверхности оболочки, при этом в оболочке выполнены отверстия под электроды. Технический результат - повышение максимально допустимого значения давления теплоносителя, проходящего через расходомер, а также уменьшение расхода высокотемпературной пластмассы. 2 ил.

Электромагнитный расходомер, содержащий корпус, измерительную трубу, состоящую из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, магнитную систему, состоящую из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, а в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены электроды, отличающийся тем, что измерительная труба снабжена наружной оболочкой из немагнитного металла, магнитная система размещена на наружной поверхности оболочки, при этом в оболочке выполнены отверстия под электроды.