Электромагнитный расходомер жидких металлов

Авторы патента:

Кузнецов Сергей Иванович (RU)

Михайлова Юлия Владимировна (RU)

Терехина Надежда Викторовна (RU)

Вельт Иван Дмитриевич (RU)

G01F1/58 - электромагнитными измерителями скорости потока

Владельцы патента RU 2516190:

Открытое акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор" (RU)

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.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких металлов.

Известны электромагнитные расходомеры жидких металлов, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции [1]. Электромагнитный расходомер имеет трубу из нержавеющей стали без изоляционного покрытия внутренней поверхности, два электрода, приваренных к наружной поверхности стенки трубы и индуктора, создающего магнитное поле в рабочей зоне канала трубы. При движении жидкого металла по каналу, в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, создающее разность потенциалов между электродами, которая служит мерой объемного расхода измеряемой среды.

В работе [1] описаны электромагнитные расходомеры жидких металлов, индукторы которых содержат постоянные магниты. Недостатком этих расходомеров при их длительной эксплуатации является низкая стабильность магнитного поля, снижающая метрологические характеристики прибора.

Известен электромагнитный расходомер жидкого металла, обеспечивающий стабильность магнитного поля в канале трубы [2]. Этот расходомер имеет индуктор в виде электромагнита переменного тока низкой частоты. У указанного расходомера [2] магнитопровод имеет С-образную форму с полюсными наконечниками, выполненными в виде пластин, расположенных по обе стороны трубы в параллельных плоскостях. На средней части магнитопровода расположена индукционная катушка возбуждения магнитного поля, намотанная проводом с теплостойкой изоляцией.

Недостаток известной конструкции электромагнитного расходомера, описанного в [2], состоит в том, что он имеет значительные магнитные поля рассеяния, которые ослабляют чувствительность расходомера.

Целью изобретения является создание электромагнитного расходомера жидких металлов со сниженными магнитными полями рассеяния и улучшенными метрологическими характеристиками.

Для достижения этой цели, магнитопровод выполнен из стальной полосы толщиной не менее 5 мм, шириной не менее диаметра канала трубы, изогнутой по замкнутому периметру прямоугольника, внутри которого расположена труба с электродами и индукционная катушка, имеющая 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.

В предлагаемой конструкции расходомера магнитопровод, выполненный по замкнутому контуру прямоугольника, окружает индукционную катушку, тем самым снижает поля рассеяния и с помощью сердечника концентрирует магнитное поле, созданное индукционной катушкой, в рабочем участке канала расходомера.

На фиг.1 приведена схема конструкции электромагнитного расходомера жидкого металла, выполненная по предлагаемому решению.

Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, и индуктора, представляющего собой электромагнит, состоящий из магнитопровода 2, выполненного из стальной полосы толщиной не менее 5 мм, шириной не менее диаметра канала трубы, и индукционной катушки 3. Индукционная катушка имеет стальной цилиндрический сердечник 4, закрепленный к магнитопроводу 2. Ось сердечника 6 является осью индукционной катушки и осью симметрии расходомера. Труба имеет электроды 5, линия соединения которых перпендикулярна оси сердечника и оси канала. Благодаря тому, что сердечник 4 подведен к трубе и касается внешней поверхности трубы, он концентрирует магнитное поле в рабочей области канала, тем самым повышает чувствительность расходомера. Индукционная катушка окружена магнитопроводом, который устраняет магнитные поля рассеяния.

Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционной катушке подводится электрический ток низкой частоты, в результате которого в канале трубы создается магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через линию, соединяющую электроды и ось трубы.

При движении жидкого металла по каналу, в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, которое служит мерой объемного расхода жидкого металла. Индуцированное электрическое поле измеряется с помощью двух электродов, приваренных к наружной стенке трубы.

Техническим результатом от применения изобретения является повышение чувствительности расходомера за счет снижения полей рассеяния магнитного поля.

ИСТОЧНИКИ ИФОРМАЦИИ

1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1982 г., 214 с., ил.

2. Патент RU №2431118, Бюллетень №28, 2011.

Электромагнитный расходомер жидких металлов, имеющий трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы, индуктор переменного магнитного поля, состоящий из магнитопровода и индукционной катушки, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен из стальной полосы толщиной не менее 5 мм, шириной не менее диаметра канала трубы, изогнутой по замкнутому периметру прямоугольника, внутри которого расположена труба с электродами и индукционная катушка, имеющая 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.

Похожие патенты:

Электромагнитный расходомер // 2504736

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.

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.

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.

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).

Электромагнитный расходомер жидкости // 2494349

Изобретение предназначено для измерения расхода электропроводящей жидкости. Расходомер состоит из измерительной трубы с жестким сечением канала, изготовленной из диэлектрического материала.

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 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.

Электромагнитный расходомер и способ контроля измерения расхода текучих сред // 2529598

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным устройствам для измерения расхода (расходомерам) электропроводящих сред. Способ контроля измерений расхода текучих сред заключается в том, что дополнительно к измерению величины расхода жидкости при преобразовании в микроконтроллере измеренной измерительным АЦП напряжения, пропорционального скорости измеряемой среды в измерительном канале, измеряют напряжения, пропорциональные току через индуктор, и напряжению на индукторе и определяют величину отклонения текущих значений активного и индуктивного сопротивлений, определенных в микроконтроллере программно-аппаратным образом по указанным значениям напряжений на индукторе от предустановленных в памяти их эталонных значений. Электромагнитный расходомер, содержит первичный преобразователь расхода, измерительную схему, содержащую, по меньшей мере, измерительный АЦП и схему управления, содержащую, по меньшей мере, микроконтроллер, соединенный с измерительным АЦП и снабженный дополнительным АЦП, выполненным с возможностью измерения напряжения, пропорционального току через индуктор, и напряжению на индукторе. Технический результат - повышение достоверности распознавания влияния внешних помех на точность измерений и, как следствие, повышение точности измерений, расширении диапазона измерений и спектра применения устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Электромагнитный расходомер // 2535807

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, измерительную трубу, состоящую из пяти участков: среднего, двух промежуточных и двух крайних, магнитную систему, состоящую из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, а в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены электроды, измерительная труба снабжена наружной оболочкой из немагнитного металла, магнитная система размещена на наружной поверхности оболочки, при этом в оболочке выполнены отверстия под электроды. Технический результат - повышение максимально допустимого значения давления теплоносителя, проходящего через расходомер, а также уменьшение расхода высокотемпературной пластмассы. 2 ил.

Измерительное устройство и способ измерения скорости течения среды, протекающей через измерительную трубу // 2539839

Изобретение относится к устройствам для измерения скорости течения среды. Измерительное устройство (1) имеет средства для создания ортогонального к направлению течения (v) среды (5) постоянного магнитного поля (B), а также, по меньшей мере, две области (7, 7') отбора, которые расположены в лежащей ортогонально к направлению течения (v) среды (5) плоскости (E) на стенках (9) измерительной трубы (3), при этом каждая область (7, 7') отбора имеет электрод (13, 13'), который на обращенной к среде (5) стороне имеет неметаллический пористый слой (11), и измерительный прибор (19) для регистрации сигнала измерения. Измерительное устройство (1) отличается тем, что пористый слой (11, 11') содержит оксидный и/или неоксидный керамический материал, который покрывает полностью обращенную к среде сторону упомянутого электрода и при этом электрически изолирует электрод от среды. Технический результат - уменьшение шума и дрейфа за счет придания пористому слою свойства фильтра нижних частот. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил.

Электромагнитный расходомер большого диаметра // 2555517

Электромагнитный расходомер жидких металлов, имеющий цилиндрическую трубу, выполненную из немагнитного материала, два измерительных электрода, приваренных к внешней поверхности трубы, индуктор, имеющий индукционную катушку и магнитопровод, имеющий две полюсные пластины, соединенные скобой, причем полюсные пластины находятся на одной стороне трубы таким образом, что оси каждой полюсной пластины проходят через центр канала перпендикулярно оси канала и образуют между собой угол, меньший 180°, а измерительные электроды находятся диаметрально противоположно на линии, проходящей через центр канала трубы, индукционная катушка расположена на скобе таким образом, что линия, соединяющая измерительные электроды, является осью симметрии катушки. При этом вдоль образующей трубы, находящейся на равном расстоянии между полюсами индуктора внутри угла, меньшего 180°, относительно точки пересечения образующей с линией симметрии катушки расположены дополнительные четыре электрода со следующими координатами: ±0,538R и ±0,906R, где R - радиус канала. Технический результат - обеспечение независимости показаний расходомера от магнитного числа Рейнольдса. 1 ил.

Устройство измерения расхода реверсируемого многофазного потока // 2568146

Изобретение относится к измерениям расхода реверсируемого многофазного потока. Устройство измерения расхода многофазного потока состоит из одновинтовой машины, винт которой является движителем для равномерного подвода дозированного количества механической энергии в реверсируемый многофазный поток и одновременно чувствительным элементом устройства измерения. Режим измерения поддерживается двухконтурной системой автоматического управления, внутренний (исполнительный) контур которой в составе электродвигателя, тахометра и частотного преобразователя изменяет направление и скорость вращения винта для синхронизации с объемным расходом многофазного потока. Внешний (задающий) контур в составе датчика дифференциального давления, датчика осевых усилий винта на опорные подшипники, датчиков температуры, контроллера и блока математического моделирования формирует задание по направлению и скорости вращения винта, синхронизированной с направлением и объемным расходом многофазного потока. Регистратор используют для хранения и выдачи по запросу измеренных параметров и рассчитанных в блоке математического моделирования значений объемного и массового расхода многофазного потока, его плотности и направления движения. Технический результат - измерение параметров, расчет, хранение и выдача по запросу объемного и массового расхода, плотности и направления движения реверсируемого многофазного потока, уменьшение погрешности измерения, увеличение метрологически обоснованного интервала измерения, повышение чувствительности, надежности и достоверности результатов измерения и вычисления, а также расширение интервала применения устройства по составу, в том числе фракционному, и физико-механическим свойствам многофазного потока. 1 ил.

Устройство для измерения уровня потока жидкости в открытом канале // 2570431

Изобретение относится к технике измерения уровня потока жидкости, протекающего по открытому каналу. Техническим результатом является повышение надежности измерения уровня. Устройство состоит из первичного преобразователя, имеющего участок канала, по которому протекает поток жидкости, и измерительного блока, имеющего источник переменного напряжения низкой частоты, причем первичный преобразователь имеет кран, выполненный из электропроводного материала и подключенный к водопроводной сети, и два электрода, из которых один расположен по линии траектории струи, приблизительно на ее середине, а другой расположен в потоке на дне канала, причем кран и электрод, расположенный на дне канала, подключены к источнику переменного напряжения низкой частоты, а электрод, расположенный приблизительно на середине струи, и электрод, расположенный на дне канала, подключены ко входу измерительного блока, и отличается тем, что первичный преобразователь имеет лоток, выполненный из неэлектропроводного материала и расположенный между краном и электродом, находящимся на дне канала, под углом α<π/2 к поверхности раздела сред «воздух - жидкость», а электрод, расположенный по линии траектории струи приблизительно на ее середине, закреплен в полости лотка. 1 ил.