Датчик электромагнитного расходомера

 

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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 (21) 4898879/10 (22) 02.01,91 (46) 07.08.92. Бюл. N. 29

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (71) Арзамасское опытно-конструкторское бюро (72) О.С. Вавилов, С,М. Грачев и И,Д, Вельт (56) Авторское свидетельство СССР

N 312144, кл. G 01 F 1/64, 1969.

Авторское свидетельство СССР

М 1002840, кл, G 01 F 1/58, 1978. (54) ДАТЧИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РАСХОДОМ ЕРА

Изобретение относится к измерению расхода электропроводной жидкости, Известен датчик расходомера; имеющий III-образную магнитную систему с катушками возбуждения, витки которых располо>кены 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 обеспечива-. ется 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 П1-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 профйля скорости потока. Он содержит отрезок тру.ЯЛ «, 1753280 A l (s>>s G 01 F 1/58

2 (57) Использование: изм"ерение расхода электроп роводной жидкости. Сущность изобретения: введение в магнитопровод четырех плоских пластин, соединяющих скобы магнитопровода, обеспеченйе 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 магнитног-".. поля, при этом упрoujаeтcя конструкциь датчика и улучшается технологичность, 2 ил. бопровода с двумя электродами, две катушки возбуждения, образующие в поперечном сечении 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 применейием 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 сечвние которых имеет вид прямоугольника, все нитки катушек расположе1753280 ны в параллельных плоскостях.Магнитопровод, охватывающий катушки, состоит из двух скоб С-образной формы, выполненный из стальной ленты. Каждая скоба имеет изогнутые внутрь катушек концы, направленные на встречу друг другу и расположенные на одной прямой линии, перпендикулярной линии соединяющей электроды, Ширина полюса равна двойной толщи не скобы магнитопровода и расстоянию между скобамй.

Недостатком известного датчика электромагнитного расходомера является: сложность размещения узла авода 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. Недостатком конструкции прототипа следует считать трудность обеспечения надежного крепле.ния концов скоб-(к тому >ке обращенных внутрь катушек возбуждения),. что может привести к изменению их взаимного расположения {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 расходомера, которая характеризует его точность.

Недостатком также является исполнение магнитопровода (скоб С-образной формы) 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 распределенйе поля, обеспечивающее одина ковук> инвариант10 ность 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, соединяющие скобы магнитопровода, при этом две пластины расположены в области полюсов магнитопровода параллельно линии размещения

20 электродов, а две другие — перпендикулярно этой линии в местах расположения электродов, причем размер поперечного сечения каждой пластины не менее размера поперечного сечения скобы магнитопровода, а ширина L> и длина Lz полюсных наконечников магнитопровода связаны с внутренним диаметром трубопровода соотношением

3О 2

L) L2

Dy2 где L> и L2 — 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 крепления магнитоп ровода, 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. t представлен предлагаемый датчик; на фиг. 2 — форма одной половины

50 магнитопровода.

Магнитопровод-, состоящий из четырех одинаковых скоб 1, попарно жестко скреп. ленных пластинами 2, крейится через приварные кронштейны 3 к трубопроводу.4, одновременно обе половины магнитопровода являются надежным креплением катушек

5 относительно трубопровода 4, охватывая их в "замок", при этом прямоугольные полюса магнитопровода фиксируют катушки 5 е1753280 рез 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 имеет,ся 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 магнитомягкога 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 прямоугольного полюсного наконечника магнитопровода и его протяженность L2 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. чувств ител ь ности, оп ти мал ьн о му ра сп ределению поля при одинаковой потребляемой мощности.

Для достижения этой цели должны выполняться следующие соотношения: — 0,2 — 0,25, 2 где L< и 2 — соответственно ширина полюсного наконечника магнитопровода и elo протяженность вдоль оси канала;

Dy — диаметр условного прохода.

В пространстве между скобами могут быть расположены крепежные детали и устройства, выполненные из немагнитных материалов, Иэ ферромагнитного материала выполняются только скобы и пластины магнитопровода, Электропроводная жидкость

5 при своем движеййй пересекает магнитное поле; В соотвей:твйй с законом электромагнитной индукцйи ток, возникающий в жидкости, перпендйкуля рен на правлению движению последней и направлению маг10

15 повысить точноСть йзмерения за счет более

20 готовлении

50 нитного поля.

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

Использование изобретения позволит оптимального распределения магнитного поля, повысить метролотическую надежность за счет более жесткой фиксации магнитопровода и катушек относительно канала расходомера, более эффективно применять {повйсйгь- точноСть) беспроливный метод градуйровки и поверки, при этом одновременно упрощается конструкция датчика и улучшае гся технологичность в изФормула изобретения

Датчик электромагнитного расходомера, содержащий трубопровод с двумя электродами, размещенными по его диаметру,, две катушки возбуждения и магнитопровод, расположенный на трубопроводе и выполненный иэ двух одинаковых скоб, близлежащие пары концов которых охватывают катушки возбуждения, о т л и ч а юшийся 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 L< и длина 12 полюсных наконечников магнитопровода связаны с внутренним диаметром Оу трубопровода следующим соотношением:

0,2-0,25.

1753280

PuzZ

Составитель С. Грачев

Техред М,Моргентал Корректор Т. Вашкович

Редакжр О. Головач

Производственно-издательский комбинат Патент", г. ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 2759. Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5