Магнитно-индуктивный измерительный преобразователь
Измерительный преобразователь расходомера включает в себя измерительную трубу (1) для протекания среды, измерительно-электродное устройство (3) для регистрации выработанных в протекающей среде электрических напряжений и размещенную снаружи на измерительной трубе систему (2) для создания магнитного поля. Держатель (23, 24) служит для фиксации снаружи на измерительной трубе по меньшей мере одной катушки возбуждения (21, 22) и выполнен в виде проводящего магнитное поле сердечника катушки, за одно целое с измерительной трубой так, что измерительная труба и держатель соединены между собой без стыковочного шва. На переходном участке между держателем катушки и измерительной трубой выполнен фокусирующий магнитное поле полюсный башмак (27), образованный, например, локальным утолщением стенки измерительной трубы. Система (2) магнитного поля может включать в себя по меньшей мере один, проводящий магнитное поле снаружи вокруг измерительной трубы, замкнутый элемент (25), с которым, без стыковочного шва соединен соответствующий держатель катушки. Изобретение повышает точность измерения за счет обеспечения простого и стабильного во времени позиционирования катушки возбуждения, сокращает число отдельных деталей, необходимых для изготовления расходомера. 23 з.п. ф-лы, 10 ил.
Изобретение относится к магнитно-индуктивному измерительному преобразователю с измерительной трубой, по которой протекает электропроводящая текучая среда.
Расходомеры с магнитно-индуктивным измерительным преобразователем позволяют, как известно, измерить объемный поток электропроводящей текучей среды, протекающей через его измерительную трубу в направлении течения. Для этого на измерительном преобразователе посредством магнитного контура, электрически подключенного к возбуждающей электронной схеме расходомера, создается магнитное поле как можно более высокой плотности, которое пронизывает среду внутри измеряемого объема, по меньшей мере, местами перпендикулярно направлению течения и замыкается, в основном, за пределами среды. Поэтому измерительная труба состоит обычно из неферромагнитного материала, чтобы магнитное поле при измерении не подвергалось негативному воздействию. Вследствие движения свободных носителей заряда среды в магнитном поле в измеряемом объеме по магнитно-гидродинамическому принципу создается электрическое поле, которое пронизывает среду перпендикулярно магнитному полю и направлению течения. Посредством, по меньшей мере, двух измерительных электродов, расположенных на расстоянии друг от друга в направлении электрического поля, и посредством подключенной к ним обрабатывающей электронной схемы расходомера можно, тем самым, измерить индуцированное в среде электрическое напряжение. Это напряжение является мерой объемного расхода. Измерительный преобразователь выполнен так, что индуцированное электрическое поле за пределами среды замыкается практически исключительно через подключенную к измерительным электродам обрабатывающую электронную схему. Для съема индуцированного напряжения могут служить, например, касающиеся среды гальванические или не касающиеся ее емкостные измерительные электроды.
Из-за требуемой высокой механической стабильности таких измерительных труб они состоят предпочтительно из внешней, в частности металлической, несущей трубы заданных прочности и диаметра, которая покрыта внутри электронепроводящим изолирующим материалом заданной толщины, так называемой облицовкой. Например, в WO A 05/057141, WO A 04/072590, US A 2005/0000300, US B 6595069, US A 5280727, US A 4679442, US A 4253340, US A 3213685 или JP Y 53-51181 описан магнитно-индуктивный измерительный преобразователь, включающий в себя герметично помещаемую в трубопровод измерительную трубу, имеющую первый конец с впускной стороны и второй конец с выпускной стороны, большей частью неферромагнитную несущую трубу в качестве внешней оболочки измерительной трубы и размещенную внутри несущей трубы, состоящую из изолирующего материала трубчатую облицовку для ведения протекающей и изолированной от несущей трубы среды. Облицовка служит для химической изоляции несущей трубы от среды. В случае несущих труб высокой электропроводности, в частности металлических, облицовка служит, кроме того, в качестве электрической изоляции между несущей трубой и средой, которая препятствует короткому замыканию электрического поля через несущую трубу. За счет соответствующего выполнения несущей среды возможно, тем самым, согласование прочности измерительной трубы с возникающими в каждом случае применения механическими нагрузками, тогда как посредством облицовки возможно согласование измерительной трубы с действующими в каждом случае применения химическими, в частности гигиеническими, требованиями. Для изготовления облицовки часто применяются способы литья под давлением и литьевого прессования. Однако принято также вставлять предварительно полностью изготовленную облицовку в несущую трубу. Так, в JP A 59-137822 описан способ, при котором облицовка изготавливается за счет размягчения полимерной пленки. В облицовке, состоящей большей частью из термо- или реактопласта, для ее стабилизации, как это описано, например, в EP A 36513, EP A 581017, JP Y 53-51181 JP A 59-137822, US B 6595069, US A 5664315, US A 5280727 или US A 4329879, в нее помещены обычно открытопористые, в частности металлические, опорные тела. Они размещены внутри измерительной трубы соосно с ней и полностью окружены изолирующим материалом, по меньшей мере, на касающейся среды внутренней стороне.
Описанный преимущественно в US A 4253340 или в WO A 05/057141 расходомер включает в себя далее несущую раму для фиксации измерительной трубы и для фиксации механически соединенного с измерительным преобразователем корпуса, который служит для размещения упомянутых выше возбуждающей и обрабатывающей электронных схем вблизи измерительного преобразователя и со значительной защитой от воздействий окружающей среды. При этом измерительная труба и несущая рама фиксированы друг на друге только с впускной и выпускной сторон соответственно на сравнительно узком соединительном участке. Расходомеры, описанного в US A 4253340 вида, отличаются, в том числе, тем, что они могут быть выполнены очень компактными.
Для ведения и ввода магнитного поля в измеряемый объем магнитный контур включает в себя обычно два сердечника из магнитно-проводящего материала, которые расположены на расстоянии друг от друга, в частности диаметрально, вдоль периферии измерительной трубы и, в частности, зеркально-симметрично своими свободными торцевыми поверхностями. В сердечники посредством подключенного к возбуждающей электронной схеме катушечного устройства магнитное поле вводится так, что, по меньшей мере, местами перпендикулярно направлению течения пронизывает протекающую между обеими торцевыми поверхностями среду. На своем удаленном от торцевой поверхности конце каждый сердечник обычно дополнительно магнитно связан, по меньшей мере, с одним цельным или составным, обеспечивающим отдельное обратное замыкание, проводящим магнитное поле элементом из магнитно-проводящего материала. Проводящий магнитное поле элемент расположен периферийно к измерительной трубе и направляет его, таким образом, снаружи вокруг нее. В случае цельного огибающего, обеспечивающего обратное замыкание элемента, он может быть соединен с соответствующим концом сердечника, например, посредством резьбовых и/или, как предложено в WO A 04/072590, зажимных соединений.
Недостатком такой конструкции является, с одной стороны, сравнительно большое число отдельных деталей измерительного преобразователя, что идет не на пользу как можно более короткого времени монтажа при одновременно требуемом высоком качестве изделия. С другой стороны, в измерительных преобразователях описанного вида особый интерес представляет не только точное позиционирование катушки возбуждения при сборке измерительного преобразователя, но и гарантия того, чтобы положение ее монтажа для сохранения точности измерения оставалось максимально неизменным в очень узких пределах в течение всего времени эксплуатации измерительного преобразователя. Однако это непросто сделать при использовании выполненных в виде отдельных деталей сердечников и, при случае, также отдельных полюсных башмаков, или это возможно только со значительными материальными и монтажными затратами, например посредством специальных упоров или других дополнительных фиксирующих приспособлений для катушек возбуждения, сердечников и/или полюсных башмаков.
Техническим результатом изобретения является уменьшение числа требуемых для их изготовления отдельных деталей по сравнению с традиционными магнитно-индуктивными измерительными преобразователями. Кроме того, также система магнитного поля должна быть как можно более простой в монтаже и к тому же обладать долговременной стабильностью.
Этот технический результат достигается в магнитно-индуктивном измерительном преобразователе для протекающей в трубопроводе среды, содержащем измерительную трубу для протекания среды, измерительно-электродное устройство для регистрации выработанных в протекающей среде электрических напряжений, размещенную на измерительной трубе систему для создания магнитного поля, по меньшей мере, частично пронизывающего при работе измерительную трубу и протекающую в ней среду, причем система магнитного поля содержит, по меньшей мере, одну катушку возбуждения, через которую при работе, по меньшей мере, временно протекает электрический ток возбуждения. Измерительный преобразователь содержит также держатель для фиксации снаружи на измерительной трубе, по меньшей мере, одной катушки возбуждения, причем измерительная труба и держатель катушки соединены между собой без мест соединений, так что держатель катушки выполнен в виде неотъемлемой составной части измерительной трубы.
В первом варианте осуществления изобретения держатель катушки состоит из магнитно-проводящего материала. Согласно одной модификации этого варианта держатель катушки выполнен в виде проводящего магнитное поле сердечника катушки возбуждения.
Во втором варианте осуществления изобретения держатель катушки имеет, по меньшей мере, один воздушный зазор, уменьшающий или устраняющий вихревые токи. Согласно одной модификации этого варианта, по меньшей мере, один воздушный зазор в держателе катушки выполнен так, что он проходит, в основном, перпендикулярно продольной оси измерительной трубы. Согласно другой модификации этого варианта держатель катушки имеет несколько воздушных зазоров, уменьшающих или предотвращающих вихревые токи и проходящих, в частности, в основном, параллельно друг другу. Воздушные зазоры могут быть выполнены при этом, например, в виде, в основном, коаксиальных друг другу кольцевых зазоров.
В третьем варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один держатель катушки образован несколькими соединенными с измерительной трубой, в частности стержне-, гильзообразными или пластинчатыми продолжениями. В этом варианте образующие держатель катушки продолжения могут быть расположены на боковом расстоянии друг от друга, образуя выполненные, в частности, в виде воздушных зазоров промежутки.
Согласно первой модификации измерительный преобразователь содержит на переходном участке между держателем катушки и измерительной трубой фокусирующий магнитное поле полюсный башмак. В четвертом варианте осуществления изобретения полюсный башмак образован выполненным, в частности, снаружи на переходном участке, локальным утолщением стенки измерительной трубы. В качестве альтернативы или в дополнение этому полюсный башмак в пятом варианте осуществления изобретения образован выполненным, в частности, снаружи на переходном участке, локальным углублением стенки измерительной трубы.
Согласно второй модификации система магнитного поля включает в себя, по меньшей мере, один замкнутый элемент, проводящий его снаружи вокруг измерительной трубы. В одном варианте этой модификации, по меньшей мере, один держатель катушки соединен, по меньшей мере, с одним проводящим поле элементом также без мест соединений.
Согласно третьей модификации измерительная труба содержит на конце с впускной стороны первый фланец, а на конце с выпускной стороны - второй фланец. Согласно одной модификации этого варианта, каждый из обоих фланцев соединен с измерительной трубой также без мест соединений.
Согласно четвертой модификации система магнитного поля содержит две, в частности, в основном, конструктивно одинаковые катушки возбуждения, через которые при работе, по меньшей мере, временно протекает электрический ток возбуждения. Поэтому, согласно пятой модификации измерительный преобразователь включает в себя первый держатель, служащий для фиксации снаружи на измерительной трубе первой катушки возбуждения системы магнитного поля, и второй держатель, служащий для фиксации снаружи на измерительной трубе второй катушки возбуждения системы магнитного поля. При этом в шестом варианте осуществления изобретения каждый из обоих, в частности, в основном, конструктивно одинаковых держателей катушек выполнен в виде неотъемлемой составной части измерительной трубы и соединен с ней без мест соединений.
Согласно шестой модификации измерительная труба содержит, в частности металлическую, несущую трубу, которая несет снаружи держатель катушки. В седьмом варианте осуществления изобретения несущая труба имеет внутри облицовку из электроизолирующего материала, в частности пластика. Кроме того, в восьмом варианте осуществления изобретения несущая труба и/или держатель катушки состоят из спеченного металла и/или из одинакового, в частности магнитно-проводящего, материала. В девятом варианте осуществления изобретения несущая труба содержит на конце с впускной стороны первый фланец, а на конце с выпускной стороны - второй фланец. Каждый из обоих фланцев может быть соединен с несущей трубой также без зазора и/или может состоять из того же материала, что и несущая труба.
Основная идея изобретения состоит в создании удобной в монтаже, в частности быстро и в равной степени точно монтируемой, системы магнитного поля для магнитно-индуктивного измерительного преобразователя за счет того, что на собственно измерительной трубе размещены соответствующие держатели катушек, которые уже при формовании измерительной трубы или используемой, при необходимости, несущей трубы выполнены в виде ее неотъемлемой составной части, например, посредством литья или спекания. При необходимости, эта идея может быть предпочтительным образом усовершенствована за счет того, что в равной степени также, по меньшей мере, один проводящий поле элемент соединен без мест соединений, по меньшей мере, с одним держателем катушки и, следовательно, выполнен в виде его неотъемлемой составной части.
Одно преимущество изобретения состоит в том, что система магнитного поля по сравнению с системами магнитного поля традиционных измерительных преобразователей описанного вида проще в монтаже за счет уменьшения числа отдельных компонентов. Кроме того, благодаря уменьшению мест соединений у системы магнитного поля предложенного в изобретении измерительного преобразователя уменьшаются, в целом, потенциальные места развязывания магнитных полей рассеяния. Тем самым, сравнительно простым образом может быть реализована в значительной мере лишенная потерь и, следовательно, очень эффективная система магнитного поля. Другое преимущество изобретения состоит в том, что за счет весьма значительной автоматизации изготовления системы магнитного поля отдельные изделия в пределах одной партии и практически во всей линейке имеют разброс в меньших диапазонах допусков. В равной степени в значительной мере могут быть уменьшены, тем самым, также отклонения по времени системы магнитного поля, в частности за счет незначительного соскальзывания катушек возбуждения и/или создающих обратное замыкание, проводящих поле элементов, и связанные с этим колебания точности измерения.
Изобретение и предпочтительные варианты его осуществления более подробно поясняются ниже со ссылкой на чертежи. Одинаковые или однородные элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями. Однако для наглядности ссылочные позиции на последующих фигурах также отсутствуют. На чертежах изображают:
- фиг.1a, b: схематичный вид магнитно-индуктивного измерительного преобразователя;
- фиг.1c: вид сбоку магнитно-индуктивного измерительного преобразователя в перспективе и частично в разрезе или в разобранном состоянии;
- фиг.2a, b: схематичный вид измерительной трубы;
- фиг.2c, d: держатели катушек для измерительного преобразователя из фиг.1a-c;
- фиг.3: перспективный вид сбоку другого варианта магнитно-индуктивного измерительного преобразователя;
- фиг.4a, b: схематичный вид варианта каркаса катушки возбуждения для магнитно-индуктивного измерительного преобразователя.
На фиг.1a-c схематично изображен магнитно-индуктивный измерительный преобразователь, служащий для измерения протекающей в трубопроводе среды. Измерительный преобразователь может использоваться, например, в качестве первичного преобразователя встроенного измерительного прибора для измерения расхода и/или проводимости. Измерительный преобразователь включает в себя размещенную, по меньшей мере, частично в корпусе 100 измерительную трубу 1 заданных формы и размера для ведения измеряемой среды, расположенную на измерительной трубе 1 систему 2 для создания и ведения необходимого для измерения магнитного поля, пронизывающего местами направляемую в измерительной трубе среду, и расположенное также на измерительной трубе 1 измерительно-электродное устройство 3 для измерения индуцированного в среде напряжения. Предпочтительным образом система магнитного поля выполнена при этом так, что созданное ею магнитное поле, по меньшей мере, местами пронизывает находящуюся в измерительной трубе среду перпендикулярно направлению ее течения. Для герметичного размещения в трубопроводе измерительная труба 1, вариант которой в различных видах сбоку изображен на фиг.2a-d, содержит на первом конце первый фланец 4, а на втором конце - второй фланец 5.
Для съема индуцированных в протекающей среде напряжений электродное устройство 3 содержит два, здесь стержнеобразных гальванических, измерительных электрода 31, 32. Они содержат здесь, как схематично показано на фиг.2c, d, контактирующую со средой при работе головку для съема упомянутого выше выработанного напряжения и шейку, служащую для подключения сенсорного устройства к обрабатывающей электронной схемы упомянутого встроенного измерительного прибора (не показана). В данном примере оба измерительных электрода, как видно из фиг.2a-d, диаметрально противоположны друг другу. Разумеется, в случае необходимости, в частности при использовании более двух измерительных электродов, они могут быть расположены на измерительной трубе 1 на таком расстоянии друг от друга, что не будут диаметрально противоположны друг другу. Это может иметь место, например, в том случае, если предусмотрены дополнительные измерительные электроды для опорных потенциалов или в горизонтальном положении монтажа измерительной трубы 1 - измерительные электроды для контроля минимального уровня среды в ней. Вместо изображенных здесь гальванических измерительных электродов 31, 32 могут использоваться также емкостные измерительные электроды.
Для создания необходимого магнитного поля измерительный преобразователь содержит размещенную на измерительной трубе 1 систему 2, по меньшей мере, с одной катушкой 21 возбуждения. По меньшей мере, в измерительном режиме, по меньшей мере, одна катушка 21 возбуждения соединена с возбуждающей электронной схемой (не показана) встроенного измерительного прибора, и через нее, по меньшей мере, временно протекает ток возбуждения. В качестве возбуждающей электронной схемы могут использоваться известные специалисту или описанные в уровне техники схемы. В данном примере, по меньшей мере, одна, здесь, в основном, цилиндрическая катушка возбуждения образована, по меньшей мере, одним проводом, намотанным на, в основном, гильзообразный, в частности трубчатый, каркас 211. При необходимости, провод может быть также, по меньшей мере, частично заделан в соответствующий, в частности электроизолированный, каркас. Чтобы, по меньшей мере, на заданном участке измерительной трубы можно было создать, в основном, вращательно-симметричное магнитное поле, система 2 магнитного поля включает в себя две катушки 21, 22 возбуждения, которые, в основном, диаметрально противоположны друг другу, и при работе через них, по меньшей мере, временно протекает, например, одинаковый электрический ток возбуждения. Каждая из двух, в частности, в основном, конструктивно одинаковых катушек 21, 22 возбуждения, как видно на фиг.1c, образована здесь, в основном, гильзообразным или цилиндрическим каркасом 211, 221, на который намотан соответствующий провод.
Для фиксации снаружи на измерительной трубе 1, по меньшей мере, одной катушки 21 возбуждения измерительный преобразователь, как видно также на фиг.1c, содержит расположенный снаружи на измерительной трубе, проходящий через образованное здесь гильзообразным каркасом 211 центральное отверстие катушки 21 возбуждения, здесь, в основном, цилиндрический держатель 23, который, следовательно, можно рассматривать как компонент магнитной системы. Как видно из фиг.1b, c, катушка 21 возбуждения соответственно надевается или насаживается на держатель 23, так что через него при работе проходят, в основном, параллельные внутри нее линии магнитного поля. Вследствие того, что измерительная труба 1 и держатель 23 соединены между собой описанным образом, магнитное поле выходит из системы через обращенную к измеряемой среде внутреннюю поверхность измерительной трубы и соответственно входит в протекающую мимо среду. Предпочтительным образом сам держатель 23 может быть выполнен, поэтому в качестве проводящего магнитное поле и, следовательно, повышающий индуктивность катушки 21 возбуждения сердечника для нее. Для этого держатель 23 в одном варианте осуществления изобретения состоит из магнитно-проводящего материала с относительной магнитной проницаемостью существенно больше 1, в частности больше 10. Далее предусмотрено, что также измерительная труба 1, по меньшей мере, частями состоит из магнитно-проводящего материала.
Система 2 включает в себя далее, по меньшей мере, один состоящий из магнитно-проводящего материала, магнитно-связанный, по меньшей мере, с одной катушкой 21 возбуждения как можно больше без потерь, элемент 25, проводящий магнитное поле снаружи измерительной трубы. Для этого создающий магнитное обратное замыкание элемент 25 может быть выполнен в виде замкнутой ленты и/или, в основном, кольцеобразным. Кроме того, по меньшей мере, один проводящий поле элемент может быть изготовлен, например, в виде единственной цельной штампованной или штампованно-гнутой детали из трансформаторной или электротехнической стали. В качестве альтернативы этому, по меньшей мере, один проводящий поле элемент может быть выполнен также в виде цельной отливки.
В примере на фиг.1a-c, по меньшей мере, один состоящий из ферромагнитного металла элемент 25 образован расположенным периферийно к измерительной трубе 1, в частности коаксиально ей и/или цельным кольцом из листовой стали, которое контактирует с держателем 23 на его удаленной от измерительной трубы торцевой стороне и там же соединено с держателем 23, в частности разъемно. Здесь следует, однако, заметить, что система 2 дополнительно к, по меньшей мере, одному элементу 25 может включать в себя, при необходимости, дополнительные, проводящие поле элементы. Далее может быть предпочтительным выполнение, по меньшей мере, одного элемента 25 не в виде цельной фасонной детали из листовой стали, а в целях подавления вихревых токов - в виде пакета из нескольких электрически изолированных друг от друга фасонных деталей (JP Y 2-28406, US A 4641537 или WO A 94/072590).
Держатель 23, по меньшей мере, одной катушки 21 возбуждения выполнен в виде неотъемлемой составной части измерительной трубы 1. В частности, измерительная труба 1 и держатель 23 соединены между собой без мест соединений, в частности также без дополнительных сварных швов и спаек. Для реализации такого интегрированного в измерительную трубу держателя катушки он, например, вместе с ней может быть отлит или спечен за одно целое или, по меньшей мере, непосредственно стыкующимися между собой в переходной зоне частями. Для изготовления измерительной трубы с интегрированным держателем катушки могут служить, например, расплавы магнитно-проводящего пластика или металла или же соответственно спекаемые и/или расплавляемые грануляты и/или порошки, причем в качестве спекаемого материала могут применяться, например, спекаемые металлы и/или их оксиды или другие подходящие керамические материалы.
Для создания магнитного поля, пересекающего измеряемую среду преимущественно только внутри заданного компактного измеряемого объема, согласно одной модификации изобретения, снаружи в переходной зоне между держателем 23 катушки и измерительной трубой 1 в ее стенке выполнено локальное углубление и/или, как видно, в частности, из фиг.2a-c, локальное утолщение в стенке измерительной трубы или держателя 23. За счет этого во взаимодействии держателя 23 и примыкающей к нему стенки измерительной трубы образуется соответственно фокусирующий магнитное поле полюсный башмак 27, интегрированный в измерительную трубу 1 практически в равной степени, как и держатель 23. Образующее полюсный башмак 27 утолщение или углубление может быть отформовано в равной степени непосредственно при изготовлении держателя и измерительной трубы, так что полюсный башмак соединен, следовательно, в ней и держателем без мест соединений и в равной степени, как и сам держатель, выполнен в виде неотъемлемой составной части измерительной трубы.
В одном варианте осуществления изобретения держатель 23 имеет, по меньшей мере, один уменьшающий или устраняющий вихревые токи воздушный зазор 23', проходящий, в частности, в основном, перпендикулярно продольной оси измерительной трубы 1. При необходимости, держатель 23, как видно из фиг.1c или 2a-c, может, разумеется, иметь также несколько уменьшающих или устраняющих вихревые токи воздушных зазоров, проходящих, в частности, в основном, параллельно друг другу. При этом воздушные зазоры могут быть выполнены, например, в виде, в основном, коаксиальных друг другу кольцевых зазоров. Это может быть реализовано, например, за счет того, что, по меньшей мере, один держатель 23 образован несколькими соединенными с измерительной трубой, в частности стержне-, гильзообразными или пластинчатыми продолжениями 23”, причем образующие держатель катушки продолжения, как это видно из фиг.1c или 2a-c, расположены на боковом расстоянии друг от друга, образуя промежутки. В описанном выше случае, когда держатель 23 имеет параллельные друг другу воздушные зазоры, в максимально электроизолированном каркасе, по меньшей мере, одной катушки возбуждения могут быть предусмотрены соответствующие, выполненные, например, в виде радиальных ребер и/или круговых колец распорки, что обеспечивает дополнительное позиционирование и/или фиксацию, по меньшей мере, одной катушки возбуждения (фиг.1c).
В примере на фиг.2a-d измерительная труба 1 образована, в частности металлической, несущей трубой 11 и покрывающей ее внутри облицовкой 12, состоящей из изолирующего материала, например реактопласта, термопласта или иного пластика.
Для механической стабилизации облицовки 12 может быть предусмотрено, кроме того, заделанное в нее, в частности открытопористое и/или трубчатое, опорное тело. Несущая труба 11 коаксиально охватывает облицовку 12 с заделанным в нее, при необходимости, опорным телом и служит, тем самым, в качестве внешней формообразующей и формостабилизирующей оболочки измерительной трубы 1. При этом облицовка 12 выполнена так, что измерительная труба полностью покрыта ею на касающейся протекающей среды внутренней стороне, и, тем самым, только облицовка 12 смачивается протекающей через измерительную трубу 1 средой (см. также US A 3213685). При необходимости, сама несущая труба 11 может контактировать внутри с материалом облицовки. В этом варианте осуществления изобретения, в котором измерительная труба 1 образована, в том числе несущей трубой 11, держатель 23 катушки расположен снаружи на ней. Согласно одной модификации этого варианта несущая труба 11 и держатель 23 состоят из одного и того же, в частности магнитно-проводящего, материала, например стали или иного металла. В другом варианте осуществления изобретения, кроме того, несущая труба 11, по меньшей мере, частями состоит из литого металла, в частности чугуна, и/или по меньшей мере, частями из спеченного металла. В равной степени также держатель 23, по меньшей мере, одной катушки 21 возбуждения, по меньшей мере, частями состоит из литого металла, в частности чугуна, и/или по меньшей мере, частями из спеченного металла. В описанном выше случае, когда на измерительной трубе расположены фланцы 4, 5, они предпочтительным образом могут быть соединены с несущей трубой 11 также без мест соединений. При этом несущая труба 11, держатель 23 и фланцы 4, 5 могут в равной степени, по меньшей мере, частями состоять из одного и того же, в частности литого или спеченного, материала. В качестве альтернативы или в дополнение к этому можно также выполнить дополнительные, необходимые для монтажа и/или работы измерительного преобразователя и размещаемые на измерительной трубе 1 компоненты, например вспомогательные монтажные приспособления, держатели или упоры для дополнительных деталей измерительного преобразователя, как и держатель 23, в качестве неотъемлемой составной части измерительной трубы и отформовать на ней, в частности на имеющейся, при необходимости, несущей трубе 11, в равной степени без мест соединений.
Ввиду того, что у измерительных преобразователей описанного вида, как и в примере на фиг.1b, c, система магнитного поля содержит обычно две, в частности, в основном, конструктивно одинаковые катушки возбуждения, через которые при работе, по меньшей мере, временно протекает электрический ток возбуждения, измерительный преобразователь в соответствующей модификации изобретения содержит помимо держателя 23, служащего для удержания снаружи на измерительной трубе 1 катушки 21 возбуждения, дополнительный держатель 24, служащий для удержания снаружи на измерительной трубе 1 второй катушки 22. Как видно из фиг.2a-c, в данном примере соединяющий оба измерительных электрода диаметр измерительной трубы 1 проходит, в основном, перпендикулярно ее диаметру, соединяющему катушки 21, 22 или их соответствующие держатели 23, 24. Согласно одному варианту этой модификации каждый из обоих, в частности, в основном, конструктивно одинаковых держателя 23, 24, также выполнен в виде неотъемлемой составной части измерительной трубы 1 и соединен с ней без мест соединений. Кроме того, в измерительном преобразователе может быть предусмотрен также, выполненный, в частности, одинаковым с полюсным башмаком 27 образом дополнительный полюсный башмак, соответствующий держателю 24 катушки 22.
В одном варианте осуществления изобретения, по меньшей мере, один проводящий поле элемент 25 описанным выше образом магнитно связан, в частности также механически соединен, с держателем 23 катушки 21 и в равной степени с держателем 24 катушки 22.
Для фиксации на измерительной трубе каркасов 211, 221 и, следовательно, намотанных на них катушек 21, 22 возбуждения в системе 2 магнитного поля могут быть предусмотрены соответствующие зажимные и/или удерживающие устройства. Для этого, в частности в примере системы 2 на фиг.1b, c, по меньшей мере, один элемент 25, держатели катушек и каркасы могут быть согласованы между собой по размерам так, чтобы обе катушки 21, 22, по меньшей мере, частями удерживались прижатыми к измерительной трубе, по меньшей мере, одним элементом 25. В частности, по меньшей мере, один элемент 25 следует выполнить так, чтобы он в установленном состоянии системы 2, прилегая одновременно к контактируемой торцевой поверхности и к соответствующей, обеспечивающей, при необходимости, боковую поддержку опорной поверхности соответствующего каркаса и удерживая его прижатым к измерительной трубе 1, был упруго зажат, по меньшей мере, в отдельных местах. Другими словами, по меньшей мере, один элемент 25, по меньшей мере, местами постоянно упруго растянут и, тем самым, постоянно подвержен таким механическим напряжениям, что он постоянно поддерживается в упругодеформированном состоянии по отношению к первоначальному состоянию.
В другом варианте осуществления изобретения, как схематично показано на фиг.3, по меньшей мере, один держатель 23 соединен без мест соединений также, по меньшей мере, с одним элементом 25. В случае такого выполнения измерительного преобразователя измерительная труба вместе с, по меньшей мере, одним держателем катушки и, по меньшей мере, одним проводящим поле элементом может быть изготовлена предпочтительным образом в виде цельной отливки. Установка, по меньшей мере, одной катушки 21 возбуждения может легко осуществляться в этом варианте, например, за счет того, что, по меньшей мере, один каркас 211, как схематично показано на фиг.4a, состоит, по меньшей мере, из двух половин 211a, 211b, которые соответственно соединяются лишь непосредственно на держателе. Провод катушки может быть затем размещен на собранном на месте каркасе, например, за счет того, что провод сначала местами фиксируется на каркасе, который затем, как схематично показано на фиг.4b, приводится во вращение посредством внешнего фрикционного колеса с электроприводом, которое своей рабочей поверхностью приводится в контакт с периферийным участком каркаса, вследствие чего провод соответственно наматывается на него.
1. Магнитно-индуктивный измерительный преобразователь для протекающей в трубопроводе среды, содержащий измерительную трубу (1) для протекания среды, измерительно-электродное устройство (3) для регистрации выработанных в протекающей среде электрических напряжений, размещенную снаружи на измерительной трубе (1) систему (2) для создания магнитного поля, по меньшей мере, частично пронизывающего при работе измерительную трубу и протекающую в ней среду, причем система магнитного поля содержит, по меньшей мере, одну катушку (21) возбуждения, через которую при работе, по меньшей мере, временно протекает электрический ток возбуждения, а также держатель (23), служащий для фиксации снаружи на измерительной трубе, по меньшей мере, одной катушки возбуждения, причем держатель катушки выполнен за одно целое с измерительной трубой, при этом измерительная труба и держатель соединены между собой без стыковочного шва, причем держатель катушки выполнен в виде проводящего магнитное поле сердечника, по меньшей мере, одной катушки возбуждения.
2. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что измерительная труба содержит, в частности металлическую, несущую трубу (11), на которой снаружи расположен держатель катушки.
3. Преобразователь по п.2, характеризующийся тем, что несущая труба (11) покрыта внутри облицовкой (12) из электроизолирующего материала, в частности пластика.
4. Преобразователь по п.2 или 3, характеризующийся тем, что несущая труба и/или держатель катушки состоят из литого металла, в частности чугуна.
5. Преобразователь по п.2 или 3, характеризующийся тем, что несущая труба и/или держатель катушки состоят из спеченного металла.
6. Преобразователь по п.2, характеризующийся тем, что несущая труба и держатель катушки состоят из одинакового, в частности магнитно-проводящего, материала.
7. Преобразователь по п.2, характеризующийся тем, что несущая труба содержит на конце с впускной стороны первый фланец (4), а на конце с выпускной стороны - второй фланец (5).
8. Преобразователь по п.7, характеризующийся тем, что каждый из обоих фланцев (4, 5) соединен с несущей трубой без стыковочного шва.
9. Преобразователь по п.7, характеризующийся тем, что несущая труба и фланцы состоят из одинакового материала.
10. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что измерительная труба содержит на конце с впускной стороны первый фланец (4), а на конце с выпускной стороны второй фланец (5).
11. Преобразователь по п.10, характеризующийся тем, что каждый из обоих фланцев (4, 5) соединен с измерительной трубой без стыковочного шва.
12. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что держатель катушки состоит из магнитно-проводящего материала.
13. Преобразователь по 1, характеризующийся тем, что держатель катушки имеет, по меньшей мере, один уменьшающий или устраняющий вихревые токи воздушный зазор (23').
14. Преобразователь по п.13, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один воздушный зазор в держателе катушки проходит, в основном, перпендикулярно продольной оси измерительной трубы.
15. Преобразователь по п.13, характеризующийся тем, что держатель катушки имеет несколько уменьшающих или устраняющих вихревые токи воздушных зазоров, проходящих, в частности, в основном, параллельно друг другу.
16. Преобразователь по п.5, характеризующийся тем, что воздушные зазоры выполнены в виде, в основном, коаксиальных друг другу кольцевых зазоров.
17. Преобразователь по 1, характеризующийся тем, что держатель катушки образован несколькими соединенными с измерительной трубой, в частности, стержне-, гильзообразными или пластинчатыми продолжениями (23”).
18. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что на переходном участке между держателем катушки и измерительной трубой выполнен фокусирующий магнитное поле полюсный башмак (27).
19. Преобразователь по п.18, характеризующийся тем, что полюсный башмак образован выполненным, в частности, снаружи на переходном участке локальным утолщением стенки измерительной трубы.
20. Преобразователь по п.18, характеризующийся тем, что полюсный башмак образован выполненным, в частности, снаружи на переходном участке локальным углублением стенки измерительной трубы.
21. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что система (2) магнитного поля включает в себя, по меньшей мере, один замкнутый элемент (25), проводящий его снаружи вокруг измерительной трубы.
22. Преобразователь по п.21, характеризующийся тем, что, по меньшей мере, один держатель (23) катушки соединен, по меньшей мере, с одним проводящим поле элементом (25) без стыковочного шва.
23. Преобразователь по п.1, характеризующийся тем, что система (2) магнитного поля содержит две, в частности, в основном, конструктивно одинаковые катушки (21, 22) возбуждения, через которые при работе, по меньшей мере, временно протекает электрический ток возбуждения.
24. Преобразователь по п.23, характеризующийся тем, что содержит первый держатель (23) для фиксации снаружи на измерительной трубе первой катушки (21) возбуждения, и второй держатель (24) для фиксации снаружи на измерительной трубе второй катушки (22) возбуждения, причем каждый из обоих, в частности, в основном, конструктивно одинаковых держателей (23, 24) выполнен в виде неотъемлемой составной части измерительной трубы и соединен с ней без стыковочного шва.
