Датчик электромагнитного расходомера Советский патент 1981 года по МПК G01F1/58 

1

Изобретение относится к области измерительной техники, к измерению расхода жидкости в напорных трубопроводах электромагнитным методом.

Известны датчики электромагнитных расходомеров, содержащие магнитную систему, непровбдящий участок трубопровода и точечные электроды на концах

диаметра р.}При неосесимметричном распределении скоростей потока а трубопроводе погрешность измерения такими расходомерами резко возрастает. Эта погрешность связана с различным вкладом точек рабочего сечения датчика в суммарный сигнал на электродах, т. е. с неоднородностью весоыой функции в рабочем сечении канала расходомера.

Известны также датчики электромагнитных расходомеров, содержащие .магнитную систему возбуждения однородного магнитного поля, немагнитный непроводящий участок трубопровода и поверхностные электроды на противоположных стенках трубопровсща, снабженные покрытием с удельной электропроводностью, отличающейся от удельной электропроводности измеряемой среды, причем .толщина покрытия имеет переменную величину 2.

Распределение поля весовой функции в канале таких датчиков однородно только при определенном соотношении удельных электропроводностей покрытия и измеряемой среды.

В связи с этим, при отклонении отношен.ия удельных электропроводностей вознйк.ает перераспределение поля весовой функции и соответственно сни10жается точность измерения от неосесимметричности эпюры скоростей потока.

Целью изобретения является повыиение точности измерения за счет исключения погрешности от неосесимметричности эпюры скоростей путем получения однородной весовой функции по всему рабочему сечению канала расходомера и в широком диапазоне удель20ных электропроводностей измеряемой среды.

Поставленная цель достигается благодаря тому, чтов датчике электро магнитного расходомера, содержащем

25 немагнитный неэлектропроводный участок трубопровода, магнитную систему возбуждения однородного магнитного поля, поверхностные электроды на противоположных стенках трубопровода и покрытие на электродах, покрытие на эйектродах выполнено из изоляционного мате ала с отверстиями,причем плотность пределения отверстий по покрытию пе ременна и описывается формулой С OS сА-) + d где К плотность распределени отверстий , площадь участка покрытия J площадь отверстий на этом участкеJ толщина покрытия} внутренний диаметр тру бопровода;; i - центральный угол в поп речном сечении трубопр вода, отсчитываемый от диаметра, проходящего через середины электродов. На чертеже изображен датчик расхо домера, поперечное сечение. Изоляционное покрытие 1 с отверстиями 2 нанесено на электроды 3, р положенные на внутренней поверхности немагнитного неэлектропроводного уча стка 4 трубопровода. На внешней стор не участка 4 трубопровода размещена Магнитная система 5, создающая равно мерное магнитное поле (пунктиром изо бражены линии весовой функции, распределение которых совпадает с распределением силовых линий электричес кого поля между электродами. Эти линии пересекают три участка с различной электропроводностью: покрытие, среда, покрытие. В среде с большим удельным сопротивлением силовые линии поля расположены гуще, чем в среде с меньшим удельным сопротивлением. На поверхно сти раздела сред имеет место преломление силовых линий поля. Для получения равномерного поля весовой функции по всему рабочему сечению датчика расходомера, считая сами электроды эквипотенциальными поверхностями, условие для любой си .ловой линии ПОЛЯ между электродами формулируется как 2 гр, Const, (1) где В - геометрическая длина участ ка силовой линии в слое} - удельное сопротивление материала i-ro слоя, i - номер слоя удельная электропроводность участка покрития, пронизанного отверстиями (электропроводного только в направлении перпендикулярно поверхности радиально), определяется отношением суммарной площади отверстий Sg ко всей поверхности участка S, т. е. плотностью распределения отверстий К - При заполнении отверстий жидкостью с удельным сопротивлением / удельное сопротивление участка покрытия РП определяется как Р п-. Из условия (.1) (г + d)P, гр с OS d + Г-- где г - внутренний радиус трубопровода;р - удельное сопротивление жидкости;d - толщина покрытия; cL - центральный угол в поперечном сечении трубопровода, отсчитываемый от диаметра, проходящего через середины электродов. Отсюда г ( 1-е OS.d) + d Радиальное расположение отверстий в изолирующем материале покрытия исклйчает перераспределение потенциала в объеме самого покрытия - обеспечивается требуемая анизотропия проводимости. Диаметр самих отверстий пренебрежимо мал по сравнению с радиусом трубопровода. При протекании жидкости через немагнитный, неэлектропроводный участок трубопровода 4 жидкость попадает в рабочую зону датчика расходомера, пересекает силовые линии магнитного поля, созданного системой возбуждения, и генерирует элементарные ЭДС в объеме жидкости. Эти ЭДС суммируются на электродах 3 с одинаковыми весами, так как наличие изоляционного покрытия 1 с отверстиями 2, расположенного на электродах 3, обеспечивает однородность весовой функции во всей рабочей зоне, и при однородном магнитном поле перераспределение эпюры скоростей потока жидкости не сказывается на результатах измерения расхода. Исключение погрешности от перераспределения потока увеличивает точность измерения расхода. Облегчается монтаж датч;ика на трубопроводе так как ввиду полной нечувствительности к перераспределению потока датчик можно монтировать без длинного успокоительного участка непосредственно за вентиля-ми, изгибами трубопроводов, Зсщвижками и т. п. При изменении электропроводности измеряемой жидкости не требуется изменения градуировки расходомера. Формула изобретения Датчик электромагнитного расходомера, содержащий элементный непроводящий участок трубопровода, магнитную систем , возбуждения однородного магнитного поля, поверхностные электроды на противоположных стенках трубопровода и покрытие на электрода отличающийся тем, что, с целью повыиения точности измерения покрытие на электродах выполнено из изоляционного материала с отверстиями, причем плотность распределения отверстий по покрытию переменна и описывается формулой d rU-Cosd) + d «-| - плотность распределения отверстий; S - площадь участка покрыттин;S - площадь отверстий на это участке; d - толщина пЪкрытия; г - внутренний диаметр трубог провода; el - центральный угол в поперечно14 сечении трубопровода, отсчитываемый от диаметра, проходящего через середины электродов. Источники информсщии, нятые во внимание при экспертизе 1.Кремлевский П. П. Расходомеры четчики количества. Л., Машиностние , 1975, с. 483. 2.Авторское свидетельство СССР заявке 2743902/10, кл. G01 F1/58, 9.