Датчик электромагнитного расходомера Советский патент 1992 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к измерению расхода электропроводной жидкости.

Известен датчик расходомера, имеющий Ill-образную магнитную систему с катушками возбуждения, витки которых расположены в параллельных плоскостях (плоские катушки), и электроды. Известные датчики применяют для измерения расхода в трубах малых диаметров (до 25 мм). Полосы магнитопровода имеют плоскую поверхность по ширине, равной не менее диаметра трубопровода, благодаря чему обеспечивается хорошая однородность магнитного поля в канале расходомера,

Однако данный датчик обладает недостаточной точностью из-за зависимости показаний от изменения профиля скорости потока. Кроме того, применение Ill-образных магнитных систем в расходомерах с диаметрами канала более 25 мм приводит к громоздкой конструкции прибора.

Известен также датчик расходомера с неоднородным магнитным полем. Этот датчик не чувствителен к изменению профиля скорости потока. Он содержит отрезок трубопровода с двумя электродами, две катушки возбуждения, образующие в поперечном сзчении окружность со стороны трубопровода и эллипсы с противоположной стороны, и магнитопровод. Магнитопровод огибает возбуждения по внешней стороне и повторяет форму внешней поверхности катушек.

Изготовление катушек возбуждения и магнитопровода данного расходомера с неоднородным полем трудоемко, проводится вручную с применением специальных шаблонов.

Кроме того, такое изготовление приводит к большому разбросу параметров приборов, что снижает точность измерения, значительно затрудняет обеспечение взаимозаменяемости и применение беспроливной градуировки.

Известен также датчик расходомера с неоднородным магнитным полем, содержащий отрезок трубопровода с двумя электродами две катушки возбуждения, поперечное сечение которых имеет вид прямоугольника, все нитки катушек расположены в параллельных плоскостях .Магнитопро- еод, охватывающий катушки, состоит из двух скоб С-образной формы, выполненный из стальной ленты. Каждая скоба имеет изогнутые внутрь катушек концы, направлен- ные на встречу друг другу и расположенные на одной прямой линии, перпендикулярной линии соединяющей электроды,

Ширина полюса равна двойной толщине скобы магнитопровода и расстоянию между скобами.

Недостатком известного датчика электромагнитного расходомера является сложность размещения узла ввода электрода, при расширении же этих целей расстояние между скобами не удается обеспечить необходимую топографию поля. В- случае применения съемных электродов практическая реализация конструкции узла ввода электрода осложняется еще больше. Недостат- ком конструкции прототипа следует считать трудность обеспечения надежного крепления концов скоб (к тому же обращенных внутрь катушек возбуждения), что может привести к изменению их взаимного распо- ложения (например, из-за листовой конструкции магнитопровода) или изменению их расположения по отношению к каналу расходомера в процессе эксплуатации. В итоге от этого может измениться градуировка рас- ходомера, которая характеризует его точность.

Недостатком также является исполнение магнитопровода (скоб С-образной фор- мы)из стальной ленты,.что усиливает второй недостаток, а также увеличивает трудоемкость и сложность в изготовлении, недостаток прототипа основан на утверждении, что ширина полосы равна двойной толщине скобы магнитопровода и расстояние между скобами-. При этом невозможно получить необходимое оптимальное распределение магнитного поля для всех типоразмеров датчиков (в лучшем случае только для двух смежных типоразмеров). При этом невозможно унифицировать конструкцию (например, по толщине скоб), которая бы обеспечивала физическое подобие, связывающее геометрию катушек, геометрию магнитопровода, с потребляемой мощностью, индукцией магнитного поля, а также с распределением поля в активной зоне датчика, т. е, принятая концепция не позволит одновременно с унификацией конструкции при одинаковой потребляемой мощности для каждого типоразмера получить одинаковую чувствительность датчика, а также оптимальное распределение поля, обеспечивающее одинаковую; инвариантность к изменению профиля скорости потока.

Цель изобретения - повышение точности, упрощение конструкции и улучшение технологичности.

Поставленная цель достигается тем. что датчик электромагнитного расходомера, содержащий трубопровод с двумя электродами, размещенными по его диаметру, две катушки возбуждения и магнитопровод, распсложенный на трубопроводе и выполненный из двух одинаковых скоб, близлежащие пары концов которых охватывают катушки возбуждения, магнитопровод дополнительно содержит четыре плоские пластины,соединяющиескобы магнитопровода, при этом две пластины расположены в области полюсов магнитопровода параллельно линии размещения электродов, а две другие - перпендикулярно этой линии в местах расположения элек- тродов, причем размер поперечного сечения каждой пластины не менее размера поперечного сечения скобы магнитопровода, а ширина Li и длина La полюсных наконечников магнитопровода связаны с внутренним диаметром трубопровода соотношением

Li -L2

Dv

0,2-0,25,

где Li и La - соответственно ширина и длина вдоль оси канала полюсов магнитопровода;

Dy - внутренний диаметр канала датчика.

Существенным отличием предложенного устройства по сравнению с прототипом является упрощение конструкции узла ввода электрода, повышение надежности креп- ления магнитопровода, улучшение технологичности в изготовлении, унификация элементов конструкции, улучшение метрологических качеств и метрологической надежности за счет применения монолитной структуры элементов конструкции магнитопровода, оптимального выбора их геометрических размеров и способа крепления.

На фиг. 1 представлен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - форма одной половины магнитопровода.

Магнитопровод, состоящий из четырех одинаковых скоб 1, попарно жестко скрепленных пластинами 2, крепится через приварные кронштейны 3 к трубопроводу 4, одновременно обе половины магнитопровода являются надежным креплением катушек 5 относительно трубопровода 4, охватьшая их в замок, при этом прямоугольные полюса магнитопровода фиксируют катушки 5 через прямоугольные отверстия в их центре, предотвращая перемещение в четырех возможных степенях свободы (по объемным координатам и вращению относительно оси катушек). В области крепления электродов 6 половины магнитопровода образуют разрыв, в котором свободно размещается бобышка 7, через которую осуществляется типовое изолирующее крепление электрода 6 в трубопроводе 4

Таким образом, за счет разрыва имеется возможность максимально приблизить к трубопроводу 4 концы половин магнитопровода, что позволяет получить оптимальное распределение магнитного поля в активной зоне канала датчика.

Магнитная цепь обеих половин магнитопровода замыкается с помощью пластин 8 (прямоугольной или круглой формы). Пластины 2 и 8 изготавливаются из магнитомяг- кога материала, как и магнитопровод, причем их сечение выбрано не менее сечения магнитопровода В пластинах 8 имеются круглые отверстия, обеспечивающие свободный доступ к электродам 6, что очень важно для контроля в процессе эксплуатации сопротивления изоляции электродов 6 относительно корпуса, а в случае сменных электродов такое конструктивное мероприятие просто необходимо

На фиг. 2 показана форма одной половины магнитопровода ширина прямоугольногополюсногонаконечникамагнитопровода и его протяженность La вдоль оси канала.

Основное преимущество предлагаемой конструкции заключается в обеспечении соотношений геометрической формы катушек магнитопровода и количества витков, которое, в свою очередь, обеспечивает физическое пособие различных типоразмеров по чувствительности, оптимальному распределению поля при одинаковой потребляемой мощности.

Для достижения этой цели должны выполняться следующие соотношения: Li -L.2

D,

,2-0,25,

где U и L2 - соответственно ширина полюсного наконечника магнитопровода и его протяженность вдоль оси канала;

Dy - диаметр условного прохода.

В пространстве между скобами могут быть расположены крепежные детали и устройства, выполненные из немагнитных материалов. Из ферромагнитного материала выполняются только скобы и пластины маг- нитопровода. Электропроводная жидкость

при своем движейии пересекает магнитное поле. В соответс тайи с законом электромагнитной индукции ток, возникающий в жидкости, перпен д 1Т ля1рен направлению движению последней и направлению магнитного поля.

Индуктируемая ЭДС пропорциональна скорости движения жидкости и снимается с электродов 6.

Использование изобретения позволит

повысить точностьйзмерения за счет более оптимального распределения магнитного поля, повысить метрологическую надежность за счет более жесткой фиксации магнитопровода и катушек относительно

канала расходомера, более эффективно применять (повЙбйТчГточность) беспроливный метод градуировки и поверки, при этом одновременно упрощается конструкция датчика и улучшался технологичность в изготовлении.

Формула изобретения

Датчик электромагнитного расходомера, содержащий трубопровод с двумя электродами, размещенными по его диаметр;,, две катушки возбуждения и магнитопровод, расположенный на трубопроводе и выполненный из двух одинаковых скоб, близлежащие пары концов которых охватывают катушки возбуждения, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения точности, упрощения конструкции и улучшения технологичности, магнитопровод дополнительно

содержит четыре плоские пластины, соединяющие скобы магнитопровода, при этом две пластины расположены в области полюсов магнитопровода параллельно линии размещения электродов, а две другие - перпендикулярно к этой линии в местах расположения электродов, причем размер поперечного сечения каждой пластины не менее размера поперечного сечения скобы магнитопровода, а ширина LI и длина Ц

полюсных наконечников магнитопровода связаны с внутренним диаметром Dy трубопровода следующим соотношением: Li -L2

Dv2

0,2-0,25.

&%zzzzz$ $№.1

Использование: измерение расхода электропроводной жидкости. Сущность изобретения: введение в магнитопровод четырех плоских пластин, соединяющих скобы магнитопровода, обеспечение оптимального соотношения размеров поперечного сечения пластин и скоб магнитопровода, а также соотношение размеров полюсных наконечников магнитопровода и внутреннего диаметра трубопровода обеспечивают повышение точности измерения за счет более оптимального распределения магнитной поля, при этом упрощается конструкция датчика и улучшается технологичность. 2 ил.