Электромагнитный расходомер Советский патент 1979 года по МПК G01F1/58 

Изобретение относится к измерительноинформационной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкого металла.

Известен электромагнитный расходомер, содержащий размещенный в зазоре магнитной системы мерный канал с установленными по его диаметру двумя электродами 1.

Недостатками такого расходомера являются сравнительная сложность в эксплуатации из-за неудобного расположения электродов, а также недостаточно стабильный контакт измеряемой среды с электродами, что приводит к погрешностям измерения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и по достигаемому результату является электромагнитный расходомер для жидких металлов, содержащий рабочий участок трубопровода, размещенный в зазоре системы, и электроды в виде трубок, соединенных одними концами с трубопроводом и заглушенных с другого конца металлическими пробками 2.

Однако в этом расходомере влияние контактного сопротивления, уменьщенное за счет выполнения электродов трубчатыми, остается достаточно сильным, и связанные с этим погрешности измерения расхода жидких металлов, плохо смачивающих стенку рабочего участка, составляют более десяти процентов.

С целью уменьшения погрешности путем устранения влияния контактного электрического сопротивления между жидким металлом и стенкой трубопровода, в предлагаемом расходомере внутренний и наружный

радиусы электродных трубок выбраны в соответствии с соотнощением:

1Рг9 J-rbVfH Яс {.Г4/г„

где Гн},Г4э - наружный и внутренний радиусы электродной трубки;

г| , г„ - внутренний и наружный радиусы рабочего участка трубопровода;

Ртэ, Ре - удельные сопротивления электродной трубки и стенки трубопровода. На фиг. 1 представлена принципиальная схема описываемого расходомера; на фиг. 2-эквивалентная электрическая схема устройства; на фиг 3 - зависимость напряжения, снимаемого с наружной поверхности рабочего участка, и напряжения, снимаемого с потока измеряемой среды, от контактного электоического сопротивления 1между измеряемой средой и стенкой рабочего участка. Зависимость представлена в безразмерных координатах. Устройство содержит рабочий участок трубопровода 1 с электродами 2 в виде трубок, заглушенных пробками 3. Участок трубопровода помеоден в зазоре магнитной системы 4. При движении жидкого металла по рабочему участку трубопровода 1 со средней скоростью по сечению W в магнитном поле, создаваемом в зазоре магнитной системой 4, магнитная индукция которого В в жидком металле индуцируется ЭДС. При этом на наружной поверхности расходомерного участка создается разность потенциалов, определяемая выражением; (fe lfX- ) Uc sewr снимаемая с кона разность потенциалов, тактируемого потока: (1--) РсгЛ Гн Uou 2fiWrtгдероаРс - удельное сопротивление жид кого металла и стенки трубопровода, RK - контактное сопротивление между жидким металлом и стенкой рабочего участка. Зависимость Uc и U от контактного сопротивления показана на фиг. 3. Из анализа эквивалентной схемы расходомера (фиг. 2) следует, что напряжение на концах трубчатых электродов можно определить выражением: UKJW R« -f R s + RTS RKS+R S+R ; где RK контактное сопротивление между жидким металлом и пробкой электрода; сопротивление жидкого металла в электроде; RTS - сопротивление трубки электрода. Отсюда следует, что влияние контактного сопротивления на выходной сигнал Un3M расходомера с трубчатыми электродами можно регулировать, изменяя величины сопротивлений Ктэ, и RKS- В случае, если выходное напряжение не зависит от R,, U|,3fi( (RK O) й-изн ( ) Это требова,-: ние удовлетворяется, если: ars/rH- -(t-ffO Если определить сопротивления Rra и R э по известным геометрическим размерам электродов и удельным электросопротивлениям Р и Ягэ, а RKS сделать пренебрежимо малым по сравнению с ними, то условие (1) сведется к fja 1/1 + А . J.- ri/JLft /1,4 rt,V + Яог.Г4/Г„ ) и из« 25Wri о 4 fx (- ) Таким образом, для того, чтобы показания расходомера с трубчатыми электродами не зависили от контактного сопротивления между жидким металлом и стенкой рабочего участка расходомера, необходимо выбирать диаметр трубчатых электродов в соответствии с соотношением (2). Что касается-R ;3, которое принято пренебрежимо малым, то его можно свести практически к нулю, по крайней мере, двумя способами. Первый из этих способов заключается в том, что поверхность пробки 3 облуживается, например, серебряным припоем. Этот припой растворяется практически во всех используемых жидко-металлических теплоносителях, и поэтому между измеряемой средой и пробкой 3 образуется надежный электрический контакт. Концы трубчатых электродов 2 с пробками 3 охлаждают естественным или принудительным путем так, чтобы измеряемая среда в районе пробок была заморожена. Благодаря этому предотвращается смывание слоя полуды и сохраняется надежный электрический контакт между измеряемой средой и пробкой 3 в течение неограниченного времени. Второй способ устранения контактного сопротивления R (з основан на том, что с повышением температуры смачиваемость нержавеющей стали жидкими металлами улучшается. Так, например, для натрия и натрий-калиевого сплава надежная смачиваемость достигается при температуре около 300°С. Поэтому устранение RKJ может быть достигнуто путем разогрева э 7ектродов 2 или хотя бы их концов вблизи пробок 3 до такой температуры, при которой устанавливается надежная смачиваемость материала электрода измеряемой средой. Формула изобретения Электромагнитный расходомер для жидких металлов, содержащий рабочий участок трубопровода, размещенный в зазоре магнитной системы, и электроды в виде трубок, соединенных одними концами с трубопроводом и заглущенных с другого конца металлическими пробками, отличающийся тем, что, с целью уменьщения погрешности путем ycтJ)aнeния влияния контактного электрического сопротивления между жидким