Электромагнитный расходомер Российский патент 2019 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к приборостроению в области измерения расхода электромагнитным способом, и может быть использовано для измерения расхода электропроводных жидкостей при высоких давлениях и повышенной абразивной способности жидкости, например, при тампонажных работах при строительстве скважин, для закачки цементного раствора при давлении до 700 атмосфер.

Известен электромагнитный расходомер (RU83836), содержащий помещенный в кожух корпус в виде отрезка трубопровода из немагнитного материала с фланцами на концах, внутренняя поверхность которого футерована электроизоляционным материалом, причем часть футеровки выведена на фланцы, индуктор, обеспечивающий в измерительном канале магнитное поле, электроды, установленные в стенке отрезка трубопровода. На внешней стороне каждого фланца выполнена кольцевая канавка для размещения в ней металлического уплотнительного кольца, а также кольцевая расточка, заполненная футеровкой. Кожух выполнен в виде двух соединенных друг с другом продольных половин и расположен между двумя фланцами.

Его недостатками являются сложная система крепления и, как следствие, длительное время установки прибора в линию. Отсутствие арматуры в футеровке ограничивает величину рабочего давления в виду деформации материала футеровки под действием давления, что влечёт за собой нестабильность геометрии внутреннего пространства прибора.

Известен электромагнитный расходомер (US2014000382), в котором, описана арматура в виде фиксирующей рамы футеровки в измерительной трубе, состоящей из цилиндрической пластины с отверстиями и множества разделенных ленточных кольцевых пластин различной формы, задающих зазор между внутренней поверхностью металлической трубы и арматурой. Такая фиксация осуществляется до заливки пластика. Во всех случаях пластик футеровки выходит на фланцы.

Известен электромагнитный расходомер (JPH0518800, выбран в качестве прототипа), в котором, для защиты от повреждений и для устойчивости параметров пластика футеровки применяется арматура в виде цилиндра с множеством отверстий (перфорацией). Арматура закрепляется путём формирования кольцевого выступа на внутренней поверхности измерительной трубы. В результате, расстояние между магнитными полюсами верхним и нижним сердечниками, прикрепленными к трубе, становится меньше, и эффективность плотности магнитного потока может быть увеличена. Футеровка формируется с выходом на контактирующую поверхность фланцев.

Общим недостатком таких решений является необходимость использования фланцевых соединений удерживающих футеровку, для установки расходомера в линию. Это увеличивает металлоемкость изделия. Использование фланцевых соединений не позволяет использовать их для быстрой сборки и разборки трубопроводов, соединения манифольдов (например, для технологий цементирования скважин).

Технической задачей изобретения является снижение металлоемкости электромагнитного расходомера, работающего при высоком давлении и при больших скоростях потока абразивной жидкости. Кроме того, обеспечивается возможность использования быстроразъемных соединений для установки расходомера в линию.

Технический результат достигается в электромагнитном расходомере, состоящем из немагнитного металлического корпуса, к которому, при помощи конической резьбы, присоединены переходные элементы, магнитной системы, размещенной поверх корпуса, измерительных электродов, футеровки, выполненной в виде трубы, армированной перфорированным металлическим листом, удерживаемой в корпусе центрирующими кольцами, выполненными резьбовыми. Измерительные электроды расположены в поперечном сечении корпуса диаметрально противоположно и имеют вид продольных пластин. Корпус выполнен цилиндрическим, переходные элементы оснащены быстроразъемными соединениями. Футеровка выполнена из изоляционного полимерного материала.

Изобретение поясняется рисунками:

фиг. 1 – электромагнитный расходомер, вид сбоку в разрезе;

фиг. 2 – арматура в виде перфорированного металлического листа, с центрирующими кольцами и электродами.

Электромагнитный расходомер состоит из немагнитного металлического корпуса 1, выполненного цилиндрическим (в виде круглой трубы), к которому, при помощи конической резьбы 2, присоединены переходные элементы 3. Корпус 1 выполнен из нержавеющей стали. Материал корпуса 1 не магнитен и пропускает магнитное поле внутрь канала для жидкости, использование конической резьбы 2 обеспечивают прочность соединения при высоком давлении.

Переходные элементы 3 необходимы для установки электромагнитного расходомера в линию и могут быть оснащены быстроразъемными соединениями 4, предназначенными для быстрой сборки и разборки соединений. Кроме того, использование переходных элементов 3, соединенных с корпусом 1 конической резьбой 2, приводит к снижению металлоемкости, поскольку обеспечивает работу устройства при высоких давлениях (до 700 атмосфер) и позволяет отказаться от использования крупногабаритных, массивных фланцевых соединений.

Электромагнитный расходомер снабжен магнитной системой, включающей катушки 5 возбуждения магнитного поля под защитным кожухом 10, измерительными электродами 6. Внешний защитный кожух 10 обеспечивает защиту катушек 5 и измерительных электродов 6 от механического воздействия, крепится на корпус с помощью нержавеющей пластины-фланца 11, чем обеспечивается герметичность соединения.

Измерительные электроды 6 для съёма наведённой ЭДС расположены в поперечном сечении корпуса 1 диаметрально противоположно и имеют вид продольных пластин. Такое выполнение измерительных электродов 6 позволяет повысить точность и стабильность измерений, поскольку электромагнитные сигналы, при турбулентном режиме протекания жидкости, усредняется.

Для обеспечения работы электромагнитного расходомера необходим слой изоляционного материала на внутренней поверхности измерительной трубы (футеровка). В центральной части корпуса 1, между переходыми элементами 3, установлена футеровка 7, выполненная из изоляционного полимерного материала, в виде трубы, армированной для повышения прочности и жесткости, перфорированным металлическим листом 8 или металлической сеткой. Поток жидкости стремится сорвать футеровку. Армированная таким образом футеровка 7, удерживается в корпусе 1 центрирующими кольцами 9, выполненными резьбовыми: центрирующие кольца 9 закреплены при помощи резьбы в центральной части корпуса 1, с обеих торцов армированной футеровки 7. Таким образом, футеровка 7 и перфорированный металлический лист 8 (или металлическая сетка) зажаты в корпусе 1 между центрирующими кольцами 9. Такое решение позволяет не выводить футеровку за пределы корпуса 1 (измерительной трубы), что позволяет отказаться от использования фланцевых соединений, удерживающих футеровку.

Электромагнитный расходомер изготавливается и используется следующим образом.

Внутрь корпуса 1 вставляется цилиндрическая арматура в виде цилиндра из перфорированного металлического листа 8, который фиксируется с двух сторон центрирующими кольцами 9, которые ввинчиваются по резьбе на внутренней поверхности корпуса 1. Через технологическое отверстие в корпусе 1 происходит заливка полимера, который в специальном реакторе полимеризуется – формируя футеровку 7. При этом, внутри корпуса установлен дорн – цилиндр, который ограничивает растекание пластика. После застывания футеровки 7, дорн извлекается. Опрессовка (гидравлические испытания) электромагнитного расходомера высоким давлением приводит к пластический неупругой деформации, – в армированной футеровке 7 возникает остаточная деформация, увеличение внутреннего диаметра. В результате арматура обеспечивает дополнительный прижим пластика к внутренней поверхности корпуса 1 и лучше удерживает пластик при больших скоростях протекания абразивной жидкости (например, цементного раствора).

Для сборки применяются лыски – плоские срезы с цилиндрической поверхности для закрепления гаечных ключей на поверхности корпуса 1 и переходных элементов 3. Это, позволяет надёжно соединять корпус 1 с переходными элементами 3 и переходные элементы с элементами быстроразъемных соединений 4.

Для перехода на быстроразъемные соединения используется соединение с конической резьбой. Трубная коническая резьба относится к крепежно-уплотнительным резьбам и применяется для соединения труб в трубопроводах высокого давления, когда требуется повышенная герметичность и надежность.

Принцип действия электромагнитного расходомера основан на законе электромагнитной индукции, в соответствии с которым в электропроводной жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется ЭДС, пропорциональная скорости движения жидкости.

Изобретение относится к приборостроению в области измерения расхода электромагнитным способом, и может быть использовано для измерения расхода электропроводных жидкостей при высоких давлениях и повышенной абразивной способности жидкости, например, при тампонажных работах при строительстве скважин, для закачки цементного раствора при давлении до 700 атмосфер. Электромагнитный расходомер состоит из немагнитного металлического корпуса, к которому, при помощи конической резьбы, присоединены переходные элементы, магнитной системы, размещенной поверх корпуса, измерительных электродов, футеровки, выполненной в виде трубы, армированной перфорированным металлическим листом, удерживаемой в корпусе центрирующими кольцами, выполненными резьбовыми. Измерительные электроды расположены в поперечном сечении корпуса диаметрально противоположно и имеют вид продольных пластин. Корпус выполнен цилиндрическим, переходные элементы оснащены быстроразъемными соединениями. Футеровка выполнена из изоляционного полимерного материала. Технический результат - снижение металлоемкости электромагнитного расходомера, работающего при высоком давлении и при больших скоростях потока абразивной жидкости. Кроме того, обеспечивается возможность использования быстроразъемных соединений для установки расходомера в линию. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Электромагнитный расходомер, состоящий из немагнитного металлического корпуса, к которому, при помощи конической резьбы, присоединены переходные элементы, магнитной системы, размещенной поверх корпуса, измерительных электродов, футеровки, выполненной в виде трубы, армированной перфорированным металлическим листом, удерживаемой в корпусе центрирующими кольцами.

2. Электромагнитный расходомер по п.1, характеризующийся тем, что измерительные электроды расположены в поперечном сечении корпуса диаметрально противоположно и имеют вид продольных пластин.

3. Электромагнитный расходомер по п.1, характеризующийся тем, что корпус выполнен цилиндрическим.

4. Электромагнитный расходомер по п.1, характеризующийся тем, что центрирующие кольца выполнены резьбовыми.

5. Электромагнитный расходомер по п.1, характеризующийся тем, переходные элементы оснащены быстроразъемными соединениями.

6. Электромагнитный расходомер по п.1, характеризующийся тем, что футеровка выполнена из изоляционного полимерного материала.