Электромагнитный преобразователь скорости потока Советский патент 1993 года по МПК G01P5/08 G01F1/32 

j Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости электропроводящих жидкостей.

j Цель изобретения - повышение его чувствительности и надежности, а также упро- афние конструкции.

| На фиг. 1 показан электромагнитный из- м€ ритель скорости потока, продольный разрез; на фиг, 2 и 3 - конструкции электрода в виде шарового сегмента при различных фермах выполнения обтекателя:

| Измеритель скорости потока содержит трубопровод 1, внутри которого перпенди- курярно его продольной оси установлен обтекатель 2 со встроенным в него стержневым постоянным магнитом 3. Полюса магнита 3 расположены в плоскостях, параллельных продольной оси трубопровода 1. Обтекатель 2 может быть выполнен в виде

кр

нового цилиндра 4 или в виде равнобедренной трапецеидальной призмы 5. Первый измерительный электрод 6 выполнен в виде шарового сегмента, установленного на тыльной стороне обтекателя 2 (4, 5) на расстоянии от оси трубопровода, не превышающем 1/3 h, где h - длина постоянного магнита 3, имеющего нейтраль, совпадающую с продольной осью трубопровода 1. Размеры шарового сегмента определяются либо углом его рзскрыва 0, лежащем в диапазоне 28° , либо диаметром d его плоского сечения, лежащем в диапазоне 0,,85н , где Н - ширина меньшего основания обтекателя 2, выполненного в виде призмы 5. Электрод 6 установлен на электроизолирующей прокладке 7, а электрод 8 электрически соединен с трубопроводом 5. Соединение электродов со вторичной аппаратурой (усилителем, частотомером или анализатором спектра, которые на чертеже не показаны) осуществляется через гермоввод9.

iOO СО

loo jxl

ю о

GO

Электромагнитный измеритель скорости потока работает следующим образом.

Набегающий со стороны входа поток жидкости создает за обтекателем 2 вихревой след (дорожку Кармана), вызывающий в трубопроводе 1 детерминированные по частоте возмущения скорости жидкости, кото- рые магнитным полем магнита 3 преобразуются в колебания напряжения между электродами 6 и 8. Частота отрыва вихрей Кармана от поверхности обтекателя 2 (4, 5) пропорциональна скорости (расходу) жидкости, протекающей через трубопровод 1. Статическая характеристика преобразователя описывается линейной функцией вида

f fo+KW, .. где f - частота электрических сигналов, выделяемая измерительным преобразователем; .

fo - начальная ордината (получается экстраполяцией характеристики преобразования в область нулевой скорости);

К- коэффициент преобразования;

W - скорость жидкости.

Поскольку стержневой.магнитЗ создает поле тороидальной формы, часть длины его магнитных силовых линий параллельна вектору скорости жидкости (в концевых зонах магнита) и, следовательно, э.д.с, индукций/ в этих зонах не возникает. Экспериментально установлено, что э.д.с, индуцируется в прилегающей к тыльной стороне окрестности, имеющей размер 2/3 от длины магнита Е направлении оси намагничивания. На этой длине магнитные силовые линии пересекаются потоком жидкости под углом, близким к 90°, поэтому место установки электрода 6 нз тыльной стороне обтекателя 2 определено приведенным выше соотношением I и h. Благодаря тому, что электроизолированный электрод 6 выведен на тыльную сторону, он улавливает главным образом те колебания индуцированной в жидкости э.д.с., которые обусловлены вихрями Кармана. Другие составляющие колебаний, вызванные локальными возмущениями на других местах гидравлических сопротивлениях контура, существненно ослабляются обтекателем 2 на передней кромке призмы происходит активная диссипация их энергии). Учитывая, что потенциал второго электрода 8 равен нулю.(он заземлен), такая схема съема сигнала обеспечивает оптимальное соотношение сигнал - шум, что повышает

чувствительность измерений. Необходимо

отметить, что при такой схеме включения в

поток жидкости выводится только один

электрод, а число герметизируемых проходок сокращается вдвое, что увеличивает эксплуатационную надежность прибора. Это особенно важно в случае использования прибора на энергетических установках при высоких давлениях и температурах и для

радиоактивных жидкостях.

Формула изобретения 1. Электромагнитный преобразователь скорости потока, содержащий трубопровод.

внутри которого перпендикулярно его продольной оси установлен обтекатель со встроенным в него стержневым постоянным магнитом, полюса которого лежат в плоскс стях; перендикулярных.продольной оси обтекател я, и два измерительных электрода, первый из которых установлен на электроизолирующей прокладке, отличающийся тем. что второй измерительный электрод электрически соединен с трубопроводом, при этом первый измерительный электрод выполнен в виде шарового сегмента, установленного на тыльной стороне обтекателя на расстоянии I от продольной оси трубопровода, не превышающем Т/3 h, где

h - длина постоянного магнита, нейтраль которого совпадает с продольной осью трубопровода.

2. Преобразователь по п. 1. от л и ч а кэши и с я тем, что угол раскрыва 0 шарового сегмента лежит в диапазоне 28° 0 32°, при этом обтекатель выполнен в виде кругового цилиндра.

3. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что диаметр d плоского сечения

шарового сегмента лежит в диапазоне 0,,85H, где Н - ширина меньшего основания обтекателя, выполненного в виде равнобедренной трапецеидальной призмы.

х «N

..у