Электромагнитный расходомер жидкости

Авторы патента:

Прохоров Алексей Владимирович (RU)

Коптев Валерий Сергеевич (RU)

Постоев Николай Николаевич (RU)

Демин Евгений Николаевич (RU)

G01F1/58 - электромагнитными измерителями скорости потока

Владельцы патента RU 2494349:

Закрытое акционерное общество "Рациональные измерения" (RU)

Изобретение предназначено для измерения расхода электропроводящей жидкости. Расходомер состоит из измерительной трубы с жестким сечением канала, изготовленной из диэлектрического материала. На наружной поверхности трубы смонтирован магнитопровод в виде двух катушек индуктивности и установлены четыре электрода, два в горизонтальной и два в вертикальной плоскости по отношению к оси измерительной трубы. Электроды, установленные в вертикальной плоскости, служат для измерения электрической проводимости жидкости в трубопроводе. На наружной поверхности измерительной трубы установлен датчик для измерения уровня магнитного поля внутри канала трубы. Измерительную трубу располагают в стальном корпусе, на котором на стойке крепят электронный блок. Провода от катушек, электродов и датчика через полость в стойке выводят в электронный блок и распаивают на печатной плате. Внешнее подключение изделия происходит к разъемам, установленным на корпусе электронного блока. На электроды и катушки индуктивности устанавливают экраны из немагнитного металла, выполненные с воздушным зазором. Экраны заземляются. Торцевое уплотнение измерительной трубы обеспечивают резиновым кольцом. Технический результат - высокая точность и стабильность работы изделия и надежная эксплуатация в широком диапазоне температур и давлений. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к направлению тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя электромагнитным способом в напорных трубопроводах.

Известен способ изготовления электромагнитного расходомера, электрод электромагнитного расходомера (России пат.№2200937, кл. G01F 1/58; 28.08.2000 г.), где футеровку выполняют из фторопластовых стержней и втулок, а электроды на участке стенки измерительной трубы выполняют с острыми краями канавкой.

Недостатком данного электромагнитного расходомера является деформация проточного канала при воздействии температуры и давления.

Известно устройство электромагнитного датчика расхода, содержащее измерительную трубу из немагнитного неэлектропроводного материала и корпус из ферромагнитной стали (пат. Великобритании МПК G01F 1/58 №2160982, 28.06.1985). Корпус с измерительной трубой образуют полость, в которой расположены полюсные наконечники и катушки магнитной системы. Для уплотнения стыков между корпусом и измерительной трубой установлены кольца.

Недостатком устройства является сложность конструкции и ненадежное уплотнение полости датчика при колебаниях температуры окружающего воздуха и жидкости, что приводит к заполнению влагой свободных зон в полости датчика через поры и трещины в стыках соединяемых деталей корпуса и измерительной трубы.

Наиболее близким решением, прототипом по технической сущности к предлагаемому изобретению является электромагнитный, преобразователь расхода, который состоит из металлического корпуса, клеммной коробки и неметаллической измерительной трубы с жесткой геометрией сечения, на наружном диаметре которой выполнена магнитная система в виде двух катушек возбуждения магнитного поля, а в поперечном сечении установлены два электрода, провода катушек и электродов выведены в клеммную коробку и распаяны на печатной плате. На фланцах по внутреннему диаметру установлены цилиндрические кольца из нержавеющей стали, имеющие проточку на наружном диаметре, которые заходят в выборки по внутреннему диаметру на торцах измерительной трубы, при этом фланцевое уплотнение изделия снабжено фторопластовой кольцевой прокладкой, установленной между фланцем и прижимным кольцом, выполненными с фасками, кроме того, внутренний объем корпуса, включая магнитную систему и узлы уплотнения, заполнен пеногерметиком до уровня клеммной коробки. /G01F 1/58 РФ, патент на изобретение №2349880 от 20.03.2009 г./

Недостатками конструкции прототипа являются ее низкая электромагнитная помехозащищенность и нетехнологичность изготовления. Расходомер работает в условиях постоянно действующих внешних и внутренних дестабилизирующих факторов (электромагнитных помех), соответственно, при уровне измерительного сигнала в единицы микровольт эти факторы оказывают существенное негативное влияние на точность и стабильность метрологических показаний. Недостатком технического решения прототипа является низкая степень герметичности корпуса, что характеризует недостаточную эффективность радиального фланцевого уплотнения, это приводит к снижению сопротивления изоляции измерительных и питающих цепей. Заливка корпуса пеногерметиком значительно увеличивает технологический цикл изготовления изделия и не решает проблемы возможного нарушения герметичности конструкции и попадания внутрь корпуса жидкости из трубопровода.

Техническая задача, решаемая изобретением, состоит в повышении помехоустойчивости расходомера и в исключении попадания конденсата и влаги внутрь корпуса преобразователя расхода и обеспечении точности и стабильности работы изделия в условиях постоянно меняющихся значений температуры и давления жидкости.

Поставленная техническая задача для расходомера с неметаллической трубой с жесткой геометрией канала достигается тем, что на измерительной трубе, в плоскости, перпендикулярной плоскости измерительных электродов, установлены два дополнительных электрода, которые служат для измерения электрической проводимости жидкости в трубопроводе, этот параметр используется для компенсации выходного сигнала расходомера при изменении физико-химических свойств измеряемой жидкости, на электроды и катушки возбуждения установлены экраны из немагнитного металла, которые заземлены, при этом в экранах выполнен воздушный зазор, на наружной поверхности измерительной трубы установлен датчик для измерения уровня магнитного поля внутри канала трубы, сигнал с которого используется для стабилизации магнитного потока через сечение канала измерительной трубы расходомера, провода от экранов и датчика выведены в клеммную коробку и распаяны на печатной плате, в торцах измерительной трубы установлено кольцевое резиновое уплотнение, заливка внутреннего объема корпуса силиконовым пеногерметиком не производится.

Конструкция предлагаемого электромагнитного расходомера поясняется чертежами. На фиг.1 показано продольное сечение расходомера, на фиг.2 показано поперечное сечение изделия.

Электромагнитный расходомер, фиг.1, состоит из неметаллической измерительной трубы 16 с жесткой геометрией сечения канала, например, керамической и корпуса 11. Измерительная труба 16 крепится к корпусу 11 посредством фланцев 7 и заземляющих цилиндрических колец 14. Заземляющие кольца 14 обеспечивают электрическую связь потенциала измеряемой жидкости с корпусом 11. Герметичность корпуса обеспечивается фторопластовой кольцевой прокладкой 8, которая винтами 17 стягивается между фасками фланца 7 и прижимного кольца 6, а также кольцевой резиновой прокладкой 9, которая устанавливается между фланцами 7 и торцами измерительной трубы 16. На корпусе 11, к примеру, посредством сварки либо на винтах установлена стойка 4, на которой крепится электронный блок 2. На наружном диаметре измерительной трубы 16 установлена магнитная система, состоящая из двух катушек индуктивности 10. В продольном и поперечном сечении измерительной трубы 16 установлены четыре электрода 15 из немагнитной стали. На электроды 15 надеты экранирующие колпачки 13 из немагнитного металла, например латуни. Катушки индуктивности 10 экранированы фольгой из немагнитного металла 12, например, меди, при этом в экранах 12 выполнены воздушные зазоры для минимизации воздействия паразитных токов Фуко. Экраны 12, 13 заземлены. Провода 17 от катушек индуктивности 10, электродов 15 и экранов 12, 13 через полость в стойке 4 выводятся в электронный блок 2 и распаиваются на печатных платах, фиг. 1. Внешняя связь электромагнитного расходомера с блоками питания и отображения информации осуществляется специальным кабелем через разъемы 3, фиг. 2, установленные на электронном блоке 2. Корпус электронного блока 2 закрывается герметично крышкой 1, винт 12 служит для опломбирования изделия.

Электромагнитный расходомер работает следующим образом:

К катушкам индуктивности 10 по проводам 17 подается напряжение питания, возбуждающее магнитное поле, которое пронизывает сечение измерительной трубы 16. При движении электропроводной жидкости по каналу измерительной трубы в магнитном поле наводится электродвижущая сила, значение которой с двух электродов В1, В2 15, расположенных в продольном сечении измерительной трубы 16, по проводам 17 передается в измерительную часть схемы. Величина электродвижущей силы пропорциональна скорости потока жидкости и, соответственно, ее объемному расходу. При изменении физико-химических свойств измеряемой жидкости изменяется ее электрическая проводимость, величина которой измеряется двумя электродами В3, В4 15, расположенными в поперечном сечении измерительной трубы 16 и по проводам 17 передается в электронный блок 2 для выработки компенсирующих воздействий на выходной сигнал расходомера, вызванных изменением электрической проводимости измеряемой жидкости. Для измерения величины индукции магнитного поля внутри канала измерительной трубы 16, на ее наружной поверхности установлен датчик 5, например Холла, сигнал с датчика уровня магнитного поля передается по проводам 18 в электронный блок 2 и служит для стабилизации магнитного потока через сечение измерительной трубы 16. Герметичность корпуса расходомера обеспечивает фторопластовая кольцевая прокладка 8, которая уплотняет по наружному диаметру измерительную трубу 16, а также кольцевая резиновая прокладка 9, которая обжимается между фланцами 7 и торцами измерительной трубы 16. Цилиндрические кольца 14 фиксируют измерительную трубу от смещений и выполнены из материала, не подвергающегося воздействию измеряемой среды. Кольца 14 служат также для сглаживания стыков трубопровода и участков измерительной трубы 16. Заявляемое устройство электромагнитного расходомера с элементами торцевого уплотнения, с полностью экранированными электродами и катушками индуктивности, с дополнительными электродами, измеряющими электрическую проводимость жидкости и с датчиком уровня индукции магнитного поля в канале измерительной трубы обеспечивает по отношению к прототипу более высокий уровень надежности в течение всего срока эксплуатации.

Электромагнитный расходомер состоит из металлического корпуса, электронного блока и неметаллической измерительной трубы с жесткой геометрией сечения, на наружном диаметре которой выполнена магнитная система в виде двух катушек возбуждения магнитного поля, а в поперечном сечении установлены два электрода, провода катушек и электродов выведены в электронный блок и распаяны на печатной плате, отличающийся тем, что на измерительной трубе, в плоскости, перпендикулярной плоскости измерительных электродов, установлены два дополнительных электрода, которые служат для измерения электрической проводимости жидкости в трубопроводе, на электроды и катушки возбуждения установлены экраны из немагнитного металла, которые заземлены, при этом в экранах выполнен воздушный зазор, на наружной поверхности измерительной трубы установлен датчик для измерения уровня магнитного поля внутри канала трубы, провода от электродов, экранов и датчика выведены в электронный блок и распаяны на печатной плате, в торцах измерительной трубы установлено кольцевое резиновое уплотнение, заливка внутреннего объема корпуса пеногерметиком не производится.

Похожие патенты:

Электромагнитный расходомер // 2489684

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным устройствам для измерения расхода (расходомерам), и может быть использовано в счетчиках воды, кислот, щелочей, молока, пива.

Электромагнитный расходомер жидких металлов // 2474791

Изобретение относится к области расходометрии и может быть использовано для измерения расхода жидких металлов. .

Способ измерения расхода электропроводной жидкости // 2474790

Монтажный пакет для изготовления магнитно-индуктивного расходомера // 2466358

Изобретение относится к монтажному пакету для изготовления магнитно-индуктивного датчика расхода, в частности устройства магнитного поля для системы магнитного поля.

Способ поверки электромагнитных расходомеров и имитатор расхода для его осуществления // 2442966

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода с помощью электромагнитных расходомеров, их поверки имитационным способом. .

Способ и устройство очистки измерительных участков расходомеров жидкотекучих сред // 2437065

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к направлению тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы воды и теплоносителя в напорных трубопроводах водоснабжения и отопления.

Электромагнитный расходомер жидких металлов // 2431118

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем.

Встраиваемое измерительное устройство с измерительной трубкой, футерованной полиуретаном, и способ его производства // 2429451

Изобретение относится к встраиваемому измерительному устройству, в особенности к расходомеру текучей среды, протекающей в трубопроводе, которое содержит измерительный преобразователь или датчик, в особенности магнитоиндукционный измерительный датчик, имеющий измерительную трубку, вставленную в корпус трубопровода для транспортировки измеряемой текучей среды и футерованную изнутри полиуретаном, полученным при использовании катализатора, содержащего металлоорганические соединения.

Способ имитационного моделирования электромагнитных расходомеров с электропроводной стенкой канала // 2422781

Способ имитационного моделирования электромагнитных расходомеров жидких металлов // 2422780

Магнитно-индуктивный расходомер // 2499227

Магнитно-индуктивный расходомер с устойчивым против давления корпусом из полимерного материала, содержащий входной патрубок (10), выходной патрубок (20) и расположенный между ними измерительный блок (30). Измерительный блок (30) имеет протекаемый измеряемой текучей средой измерительный канал (31) со стенкой (32) канала, два противолежащих магнитных полюса (2) на измерительном канале (31) и два противолежащих, ориентированных перпендикулярно к магнитным полюсам (2) измерительных электрода (1) в стенке (32) канала. Стенка (32) канала - учитывая максимально допустимое для выбранного полимерного материала внутреннее давление - уменьшена в области магнитных полюсов (2) до еще допустимой величины. Внутренняя усиливающая обойма, состоящая из, по меньшей мере, двух внутренних поперечных переборок (37) и, по меньшей мере, двух внутренних продольных ребер (38), стабилизирует стенку (32) канала. Внешняя усиливающая обойма, состоящая из, по меньшей мере, двух первых внешних продольных ребер (40), удерживает и стабилизирует внутреннюю усиливающую обойму и прочно на растяжение соединяет измерительный блок (30) с входным патрубком (10) и выходным патрубком (20). Технический результат - обеспечение однородного магнитного поля оптимальной силы в области магнитных силовых линий, а также устойчивого как против исходящего от измеряемой текучей среды внутреннего давления, так и относительно растягивающих напряжений, а также против других термических и механических нагрузок полимерного корпуса. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

Магнитно-индуктивный расходомер // 2499228

Магнитно-индуктивный расходомер с устойчивым против давления корпусом из полимерного материала, содержащий измерительный блок, который имеет протекаемый измеряемой текучей средой измерительный канал (31) с прямоугольным поперечным сечением, стенку (32) канала, два противолежащих магнитных полюса (10) на стенке (32) канала, электромагнит с катушкой (26) возбуждения и магнитным сердечником (27) для создания магнитного переменного поля и два противолежащих измерительных электрода (34) в стенке (32) канала. Магнитные полюса (10) представляют собой полученные штамповкой-гибкой-складыванием части из электротехнической листовой стали в форме продольно протяженной планки (11′) с отформованными, взаимно дистанцированными друг от друга поверхностными элементами (10.1, 10.2). Продольно протяженная планка (11′) после складывания образует двойное ребро (11). Поверхностные элементы (10.1, 10.2) после изгибания образуют рабочие поверхности магнитного полюса. Двойное ребро (11) и рабочие поверхности магнитного полюса образуют магнитный полюс (10). Двойное ребро (11) находится на задней стороне магнитного полюса (10). Технический результат - обеспечение равномерного распределения магнитных силовых линий по всей рабочей поверхности полюса. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Электромагнитный расходомер жидких металлов // 2502053

Электромагнитный расходомер жидких металлов имеет трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы, магнитопровод С-образной формы с двумя полюсными наконечниками и индукционную катушку. У каждого полюсного наконечника предусмотрена сквозная поперечная прорезь, пролегающая от края полюсного наконечника до места его соединения с магнитопроводом. Поперечная прорезь в полюсном наконечнике разрывает контуры токов Фуко и устраняет их влияние на результат измерения расхода. Технический результат - повышение точности измерения расхода жидких металлов. 1 ил.

Электромагнитный расходомер // 2502958

Электромагнитный расходомер имеет трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, магнитопровод с полюсными наконечниками и кожух, внутри которого располагаются индукционная катушка и клеммная колодка. Остальная часть магнитопровода с полюсными наконечниками и труба с электродами расположена вне кожуха, причем кожух имеет отверстие для подвода электродов к клеммной колодке, а труба обмотана теполизоляционной лентой. Технический результат - повышение надежности расходомера. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Электромагнитный расходомер // 2504736

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах. В электромагнитном расходомере, содержащем корпус 1, клеммную коробку 2, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля с сердечниками 5, 6, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода 7, 8, при этом электрические провода 9 от катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля и электродов 7, 8 выведены в клеммную коробку 2, измерительная труба состоит из пяти участков: среднего 10, двух промежуточных 11, 12 и двух крайних 13, 14. При этом средний участок 10 измерительной трубы имеет плоские внутренние поверхности 15 в местах установки сердечников 5, 6 катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля и цилиндрические внутренние боковые поверхности 16, промежуточные участки 11, 12 измерительной трубы расширяются в стороны от ее среднего участка 10 и плавно переходят в крайние участки 13, 14, имеющие цилиндрическую форму. Сердечники 5, 6 катушек 3, 4 возбуждения магнитного поля имеют поперечное сечение прямоугольной или Т-образной формы. Технический результат - независимость показаний расходомера от характеристик течения жидкости в измерительной трубе. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Электромагнитный расходомер жидких металлов // 2516190

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Это взаимодействие подчиняется закону электромагнитной индукции, согласно которому в жидкости, пересекающей магнитное поле, индуцируется электрическое поле, являющееся мерой объемного расхода. Техническим результатом от применения изобретения является повышение чувствительности расходомера за счет снижения полей рассеяния магнитного поля. Электромагнитный расходомер жидких металлов имеет трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы, магнитопровод выполнен из стальной полосы толщиной не менее 5 мм, шириной не менее диаметра канала трубы, изогнутой по замкнутому периметру прямоугольника. Индукционная катушка имеет стальной цилиндрический сердечник, который с одной стороны прикреплен к магнитопроводу, а с другой касается внешней поверхности трубы, причем ось сердечника совпадает с осью индукционной катушки, перпендикулярна оси трубы и линии, соединяющей электроды. 1 ил.

Способ измерения расхода многофазного потока и устройство для его осуществления // 2517764

Способ измерения расхода многофазного потока основан на том, что в поток транспортируемой среды движителем вносят дозированное количество механической энергии, компенсирующее потери энергии потока на участке измерения, при этом поступательная, вращательная или любая другая скорость движителя, синхронизированная с объемным расходом транспортируемой среды, является первичным сигналом при измерении расхода. Устройство измерения расхода многофазного потока состоит из одновинтовой машины, винт которой является движителем для равномерного подвода дозированного количества механической энергии в многофазный поток и одновременно чувствительным элементом устройства измерения, причем первичный контур регулирования скорости вращения винта для синхронизации с объемным расходом транспортируемой среды состоит из тахометра, частотного преобразователя и контроллера, а вторичный задающий контур управления в составе датчика дифференциального давления, датчиков температуры, блока математического моделирования и регистратора расхода используют для управления скоростью вращения винта, а также расчета и фиксации объемного и массового расхода транспортируемой среды и ее плотности. Технический результат - уменьшение погрешности измерения, увеличение метрологически обоснованного интервала измерения расхода транспортируемой среды, повышение надежности и достоверности результатов измерения. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Электромагнитный способ измерения расхода // 2518380

Электромагнитный способ измерения расхода электропроводной жидкости, протекающей в магнитном поле через немагнитную трубу, в которой установлены два электрода, магнитное поле создается с помощью электромагнита, имеющего индукционную катушку, через которую пропускается электрический ток, причем расход жидкости определяется в результате измерения тока, протекающего через индукционную катушку, и разности потенциалов между электродами, отличающийся тем, что дополнительно измеряют напряжение на клеммах индукционной катушки, а величину расхода вычисляют по формуле Q = k U I [ 1 − λ ρ k ( U k I − R k ) ] где Q - расход измеряемой среды, k - градуировочный коэффициент, U - разность потенциалов между электродами, I - ток, протекающий через индукционную катушку, Uk - напряжение на клеммах индукционной катушки, Rk - электрическое сопротивление индукционной катушки при градуировочной температуре измеряемой среды, λ - температурная погрешность расходомера [1/°С], ρk - изменение электрического сопротивления индукционной катушки при изменении температуры измеряемой среды на градус Цельсия. Технический результат - повышение точности измерения расхода в широком изменении температуры измеряемой среды. 1 з.п. ф-лы.

Безэлектродный электромагнитный расходомер // 2520165

Изобретение относится к области приборостроения, а именно к технике измерения расхода жидкого металла с помощью безэлектродных электромагнитных расходомеров. Безэлектродный электромагнитный расходомер, состоит из трубы, трех индукционных катушек и магнитопровода. Индукционные катушки выполнены в виде плоских многослойных печатных плат, магнитопровод представляет собой плоскую пластину, причем катушки и магнитопровод расположены на внешней поверхности трубы, образуя три параллельных слоя, из которых первый слой, расположенный непосредственно на трубе, занимают две катушки, торцами плат соприкасающиеся друг с другом по линии центрального периметра трубы, а второй и третий слои образуют, соответственно, третья катушка и магнитопровод, расположенные симметрично относительно центрального периметра трубы. Технический результат - повышение точности измерения расхода и упрощение изготовления расходомера. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Электромагнитный расходомер жидких металлов // 2523768

Изобретение относится к приборостроению, а именно к технике измерения расхода жидких металлов с помощью электромагнитного способа, т.е. способа, основанного на взаимодействии движущейся жидкости с магнитным полем. Электромагнитный расходомер жидких металлов имеет цилиндрическую трубу, выполненную из немагнитного материала, электроды и индуктор. При этом имеется защитный кожух, выполненный из нержавеющей немагнитной стали в виде полого цилиндра с диаметром, превышающим диаметр трубы, и установленный соосно с трубой, с которой закреплен с помощью двух металлических перемычек, касающихся наружной поверхности трубы и внутренней поверхности защитного кожуха по линии, пересекающий диаметр канала в центральной области поперечного сечения трубы перпендикулярно направлению магнитного поля, создаваемого индуктором, который расположен за пределами защитного кожуха, а электроды приварены к внешней поверхности защитного кожуха. Технический результат - упрощение монтажа расходомера на трубопроводе с защитным кожухом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.