Электромагнитный расходомер

Авторы патента:

Ли ГОУЭНС (US)

G01F1/58 - электромагнитными измерителями скорости потока

Владельцы патента RU 2596863:

Ли ГОУЭНС (US)

Изобретение относится к электромагнитным расходомерам для измерения расхода высокотемпературных, коррозийных, проводящих текучих сред, протекающих в канале, таком как труба или желоб. Расходомер содержит магнит, по существу немагнитный канал, выполненный с возможностью передачи проводящей текучей среды, протекающей в этом канале, и расположенный вблизи магнита, и датчик для измерения искажения силовых линий, созданных магнитом при протекании текучей среды в канале. Ни для датчика, ни для магнита нет необходимости в нахождении в физическом контакте с каналом, переносящим проводящую текучую среду. Технический результат - повышение надежности, уменьшение вероятности выхода из строя используемых частей расходомера. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 32 ил.

ЗАЯВЛЕНИЕ ПРИОРИТЕТА

[001] Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительной патентной заявки США №61/370407 "Электромагнитный расходомер", которая подана 03 августа 2010 года и которая полностью включена в настоящую заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[002] Настоящее изобретение относится к расходомерам и, более конкретно, к электромагнитному расходомеру для измерения расхода высокотемпературных, коррозийных, проводящих текучих сред, протекающих в канале, таком как труба или желоб.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[003] Измерение расхода вещества, протекающего в канале, является важнейшей рабочей операцией в различных производственных процессах. Изобретение, описанное в настоящей заявке, сделано в результате работы в области литья металла, а именно в области литья частей из расплавленного магния, алюминия и других металлов и их сплавов. Имеется долговременная потребность в надежном расходомере, чтобы знать, какое количество вещества и с какой скоростью подавать в литейную форму для ее заполнения. Известно, что невозможно управлять процессом без измерения его параметров. Измерение обеспечивает возможность формирования замкнутого контура управления качеством, например, путем экспериментирования с различным скоростями заполнения и выбора вариантов, обеспечивающих наилучшие результаты литья. Такое управление невозможно без измерения расхода вещества в системе.

[004] В области литья расплавленных металлов, которые являются высококоррозийными или имеют высокую температуру, имеется потребность в хороших расходомерах. В области измерения расхода расплавленного металла, протекающего в трубе, используются известные линейный кольцевой индукционный расходомер или электромагнитный расходомер, в котором электроды находятся в контакте с протекающим веществом. Указанные электроды требовалось изолировать от канала или трубы, что приводит к проблеме выбора материала и технологичности изготовления, в то время как сами электроды должны выдерживать и переносить длительный контакт с протекающим веществом. Таким образом, имеется потребность в расходомере, который не имеет физического контакта между измерительным прибором и измеряемым веществом. Настоящее изобретение удовлетворяет указанную потребность.

[005] Известны другие расходомеры. В некоторых расходомерах используется рабочее колесо и вычисляется скорость вращения или число оборотов рабочего колеса, но такая система не действует, если металл расплавляет или забивает рабочее колесо. Также известны системы на основе ультразвуковой локации, но такие системы не подходят для работы с веществами, которые разъедают ультразвуковые преобразователи. Известны расходомеры на основе доплеровского смещения, но такие расходомеры не действуют, если в потоке отсутствуют примеси.

[006] Электромагнитный расходомер действует на основе закона Фарадея. Для работы электромагнитного расходомера требуется проводящая текучая среда и источник магнитного поля. Магнитное поле заставляет заряженные частицы, присутствующие в потоке, разделяться на положительно заряженные частицы и отрицательно заряженные частицы. Протекание проводящей текучей среды в трубопроводе сквозь магнитное поле индуцирует электрический ток. Индуцированное напряжение Е, созданное в магнитном поле В перемещением проводящей жидкости со скоростью v, может быть вычислено как

E=BLv,

где L - расстояние между электродами в магнитном расходомере.

[007] В типичном электромагнитном расходомере канал оснащен индукционными катушками, расположенными с обеих сторон измерительной трубы. Под прямым углом к оси индукционных катушек в трубе расположены два электрода. Часто в трубе устанавливают неполярную изолирующую втулку, которая предотвращает перетекание заряда на металлическую трубу, в которой протекает текучая среда. Индукционные катушки создают магнитное поле, силовые линии которого проходят сквозь измерительную трубу перпендикулярно направлению потока. Если текучая среда остается неподвижной, положительно заряженные и отрицательно заряженные частицы равномерно распределены в проводящей текучей среде. При перемещении текучей среды в измерительной трубе положительно заряженные и отрицательно заряженные частицы разделяются и перемещаются к одному из электродов. Таким образом, между указанными двумя электродами создается электрическое напряжение, которое может быть обнаружено и измерено. Указанное напряжение прямо пропорционально скорости, и при известном диаметре измерительной трубы может быть вычислена скорость потока. Для исключения влияния интерференционного напряжения полярность индукционных катушек чередуют через регулярные интервалы времени. В некоторых случаях собранные данные дополнительно обрабатывают для устранения помех в сигнале. Известные электромагнитные расходомеры имеют много недостатков, включая стоимость индукционных катушек, оборудования для переключения катушек и генераторов, которые иногда используются, а также оборудования, которое используют для удаления помех из собранных данных. Также имеется проблема надежности, связанная с высокой вероятностью выхода из строя используемых частей. Имеется большое количество патентов, в которых раскрыты различные аспекты такого подхода к измерению расхода.

[008] При составлении настоящей заявки были изучены следующие патенты и публикации, относящиеся к области расходомеров:

1. Патенты №№6505517, 7343817, 6505517, 5544532, 6611770, 7503227, 5578763, 5551306, 6865956, 7421908, 7509852, 7654318, 7124645.

2. Патентные публикации 2002/0189337, 2008/0296208, 2005/0109120, 2002/0190444.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[009] В основе описанного в настоящей заявке изобретения лежит идея о том, что измерение индуцированного тока не является обязательным, поскольку скорость потока проводящей текучей среды может быть вычислена на основании результатов измерений искажения магнитных силовых линий, вызванного током, индуцированным указанной проводящей текучей средой. Согласно настоящему изобретению измеряется не индуцированный ток, а действие этого тока, поэтому для измерения расхода не требуются электроды, находящиеся в прямом физическом контакте с проводящей текучей средой. Сущность настоящего изобретения состоит в измерении величины искажения магнитного поля, которое вызвано перемещением проводника в указанном магнитном поле. Данный эффект подобен тому, что называется "реакцией якоря" в некоторых электродвигателях и генераторах. Достаточно иметь источник магнитных силовых линий и датчик, выполненный с возможностью измерения искажений указанных магнитных силовых линий. Согласно настоящему изобретению датчик расположен между каналом, выполненным с возможностью переноса проводящей текучей среды, и источником магнитных силовых линий. Если в канале протекает проводящая текучая среда, то ее поток возбуждает электрический ток, который искажает магнитные силовые линии, а датчик считывает эти искажения. Точность считывания зависит от того, насколько близко размещены датчики к проводящей текучей среде, а также от величины напряженности магнитного поля, так что указанные датчики могут идентифицировать магнитное поле других источников в рабочей среде. Указанный расходомер установлен на внешней стороне трубы. Вещество, проходящее через трубу, может иметь любой уровень коррозионной активности, поскольку оно не находится в контакте с расходомером.

[010] Согласно предпочтительному варианту реализации использованы канал (такой как труба) диаметром шесть дюймов (152,4 мм) или меньше, два магнита из редкоземельных металлов (по одному с обеих сторон канала) и монтажная плата, оснащенная двумя датчиками Холла. Монтажная плата с датчиками установлена вблизи канала так, чтобы датчики не перегревались. Монтажная плата с датчиками установлена параллельно оси канала. Температура датчиков может поддерживаться в пределах рабочих допусков посредством комбинации устройства для отвода тепла и/или охлаждающего вентилятора, а также путем их упаковки в микропористую теплоизоляцию. В качестве канала использована труба. Труба выполнена, по существу, из немагнитного материала, подходящего для переноса проводящей текучей среды, протекающей в указанной трубе. Если температура проводящей текучей среды не является чересчур высокой, может быть использована труба из нержавеющей стали серии 300. Если проводящая текучая среда представляет собой расплавленный алюминий, труба должна быть выполнена из керамики, выдерживающей температуру и коррозийную активность расплавленного алюминия. В случаях, в которых текучая среда должна перекачиваться под высоким давлением (таком как 700 фунтов на дюйм² (4830 кПа)), труба должна быть выполнена из тантала. Согласно предпочтительному варианту реализации диаметр канала составляет шесть дюймов (152,4 мм) или меньше, поскольку установлено, что при таком диаметре магнит, расположенный на дальней стороне канала, оказывает минимальное влияние на искажения силовых линий, измеряемые датчиками Холла. Согласно настоящему изобретению использован линейный датчик Холла. Для улучшения точности измерений использовали два датчика Холла. Согласно предпочтительному варианту реализации данные от переднего и заднего датчиков Холла, расположенных на монтажной плате, обеспечивают возможность улучшенного вычисления искажений поля, вызванных любым наведенным током. При установке на место стержневых магнитов их положение регулируют вдоль оси канала относительно датчиков Холла для достижения нулевой разности между результатами измерений переднего и заднего датчиков при неподвижности проводящей текучей среды. Иными словами, необходимо расположить магниты таким образом, чтобы (искажение, измеренное датчиком Холла α) - (искажение, измеренное датчиком Холла β)=0. Согласно настоящему изобретению магнит необходимо сместить меньше чем на 1/8 дюйма (3,2 мм) вперед или назад для достижения нулевой разницы. Иллюстрация:

где "n" - северный полюс стержневого магнита, и "s" - южный полюс стержневого магнита. Магнит с тем же эффектом может быть размещен северным полюсом вниз и южным полюсом вверх. Если используется система из двух магнитов, в которой один магнит расположен над каналом, а другой магнит расположен под каналом, то электроды должны быть выровнены таким образом, что если северный полюс одного магнита направлен к каналу, то и южный полюс другого магнита также должен быть направлен к каналу, или наоборот. Иллюстрация:

Точность датчиков Холла находится в диапазоне +/-600 гауссов. Согласно предпочтительному варианту реализации в расходомере используются два стержневых магнита с магнитной индукцией 500 гауссов. Согласно предпочтительному варианту реализации канал является прямым, а его диаметр уменьшен таким образом, что имеется плоская область, на которой размешены датчики, для дополнительного уменьшения расстояния между указанными двумя брусковыми магнитами. Если текучая среда в канале находится под высоким давлением, канал не уплощают в измерительной области, поскольку давление текучей среды может вызвать выпячивание канала и таким образом нарушить плоскую форму. В случае измерения расхода расплавленного алюминия, канал может быть выполнен из керамики без уплощения по причине трудности изготовления уплощенного керамического канала. Согласно предпочтительному варианту реализации конструкция расходомера, за исключением канала, может быть выбрана исходя из проводящей текучей среды, протекающей в канале, и выполнена из мягкой стали. Расходомер работает с противоположной полярностью, если направление потока текучей среды меняется на обратное.

[011] Согласно дополнительному варианту реализации аналогичные результаты по измерению смещения магнитного поля также могут быть получены посредством датчиков силы или смещения, в конструкции которых использован магнит.

[012] Искажение магнитного поля зависит от следующих факторов: (1) состава проводящей текучей среды, протекающей в канале, (2) диаметра канала, (3) температуры проводящей текучей среды, протекающей в канале, (4) скорости потока проводящей текучей среды, (5) электрической проводимости проводящей текучей среды и (6) напряженности магнитного поля.

[013] Электромагнитный расходомер согласно настоящему изобретению может быть откалиброван с использованием расходомера другого типа, такого как вихревой расходомер, с учетом вида измеряемой проводящей текучей среды, ее температуры и искажений магнитных силовых линий. Затем расходомер оснащают отображающими и градуировочными средствами, которые позволяют установить соответствие измеренных искажений магнитного поля с расходом, измеренным с использованием другого расходомера. При калибровании описанного в настоящей заявке расходомера для использования с алюминием или магнием калибровочный процесс должен быть изменен, поскольку имеется не так много расходомеров другого типа, которые могут работать при такой высокой температуре. Точная калибровка должна быть выполнена путем перемещения через расходомер согласно настоящему изобретению высокотемпературной проводящей текучей среды с заданной скоростью в течение заданного периода времени с последующим взвешиванием перемещенного металла и делением полученного веса на указанное время для получения расхода в секунду с последующим коррелированием полученного результата с выходом расходомера согласно настоящему изобретению и таким образом получения калибровочного коэффициента для выработки выходного сигнала, соотнесенного с подходящей технической единицей измерения и приведенного к ее масштабу, такой как литры в минуту.

[014] Согласно предпочтительному варианту реализации магнитные силовые линии обеспечены магнитами, выполненными из редкоземельных металлов, или электромагнитами; причем магниты, выполненные из редкоземельных металлов, являются более предпочтительными, поскольку они создают магнитное поле достаточно большой напряженности и в то же время являются более компактными. Обычно используются два типа магнитов из редкоземельных металлов: магниты неодим-железо-бор (Nd₂Fe₁₄B) и магниты самарий-кобальт (SmCo₅ или SmCo₁₇). Магниты неодим-железо-бор являются эффективными до 200°C. Магниты самарий-кобальт являются эффективными до 350°C. Магнит должен быть выбран таким образом, чтобы его температура поддерживалась ниже предела эффективности. Если магнит из редкоземельных металлов нагревается до слишком высокой температуры, он необратимо теряет свои магнитные свойства. Указанная температура, при которой магнит конкретного типа из редкоземельных металлов теряет свои магнитные свойства, называется его "точкой Кюри". Согласно предпочтительному варианту реализации стержневые магниты могут иметь форму куба или плоского квадратного параллелепипеда. Согласно предпочтительному варианту реализации магниты установлены параллельно каналу, причем могут быть использованы даже круглые магниты. Индукционные катушки выбирают исходя из необходимой напряженности магнитного поля.

[015] Монтаж расходомера для измерения расхода проводящей текучей среды, такой как алюминий, не отличается от монтажа расходомеров для любых других сред, за исключением того, что для обеспечения достаточного охлаждения датчиков может потребоваться больше места между протекающей проводящей текучей средой и датчиками Холла. Температура алюминия может составлять 800°C. Датчики Холла нельзя нагревать выше 150°C. При использовании хорошего теплового изоляционного материала, размещенного между каналом, в котором протекает высокотемпературная проводящая текучая среда, и датчиками Холла и магнитами, температура датчиков Холла и магнитов может быть надежно удержана в пределах безопасного для них диапазона рабочих температур. Магниты, расположенные дальше от проводящей текучей среды, чем датчики Холла, нагреваются до менее высокой температуры, чем датчики Холла.

[016] Труба, в которой протекает текучая среда, не обязательно должна быть прямой и может быть изогнутой, и хотя такие изгибы снижают чувствительность расходомера, в некоторых случаях они могут оказаться пригодными для использования. Указанная труба не обязательно должна иметь постоянные размеры. Для минимизации турбулентности потока в точке измерения чаще всего перед расходомером необходимо иметь прямую секцию трубы, равную десяти диаметрам трубы, а за расходомером необходимо иметь прямую секцию трубы, равную четырем диаметрам трубы. Применимость указанного практического правила к настоящему изобретению пока еще не исследована, но вызывает сомнение, поскольку согласно настоящему изобретению датчик не обязательно должен быть размещен на пути потока вещества, протекающего в трубе, канале или измерительной трубе.

[017] Магнитные силовые линии имеют тенденцию концентрироваться в торцах магнитов, причем указанные силовые линии выходят из магнита перпендикулярно его поверхности. Силовые линии, выходящие из данного полюса магнита, имеют тенденцию отталкиваться друг от друга, поскольку они имеют одну и ту же полярность, что заставляет их вести себя в некоторой степени подобно растянутым резиновым лентам. При отсутствии других сил указанные силовые линии выходят в виде кривых симметрично из каждого торца стержневого магнита.

[018] Согласно предпочтительному варианту реализации канал для проводящей текучей среды расположен перпендикулярно магнитным силовым линиям. В проводящей текучей среде при ее протекании возникает электрический ток, а область текучей среды с индуцированным в ней током создает свое собственное магнитное поле, которое искажает исходное магнитное поле, сформированное магнитами (или иными средствами, создающими магнитное поле). Датчики Холла установлены вблизи торцов стержневого магнита, поскольку было установлено, что естественный изгиб магнитных силовых линий вблизи торцов магнитов обеспечивает улучшенное считывание искажений указанных магнитных силовых линий.

[019] Согласно предпочтительному варианту реализации вокруг канала обернут распределенный нагреватель, так что канал может быть предварительно нагрет перед вводом в него проводящей текучей среды. Распределенным нагревателем управляют посредством термопары. Соединения термопары находятся на задней стороне расходомера. Согласно предпочтительному варианту реализации монтажная плата, на которой установлены датчики Холла, также оснащена регулятором напряжения, который используется для приема напряжения 24 В от любой системы управления и уменьшает указанное напряжение до постоянного напряжения 5 В для питания датчиков Холла.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[020] На фиг. 1 показан вид сверху электромагнитного расходомера, содержащего металлический входной патрубок, корпус и металлический выходной патрубок.

[021] На фиг. 2 показан вид сбоку электромагнитного расходомера с крышкой.

[022] На фиг. 3 показан вид с правого конца электромагнитного расходомера с крышкой.

[023] На фиг. 4 показан перспективный вид электромагнитного расходомера с крышкой.

[024] На фиг. 5 показан перспективный вид электромагнитного расходомера без крышки.

[025] На фиг. 6 показан вид снизу электромагнитного расходомера с крышкой.

[026] На фиг. 7 показан вид сверху электромагнитного расходомера без крышки.

[027] На фиг. 8 показан вид сбоку электромагнитного расходомера без крышки.

[028] На фиг. 9 показан перспективный вид электромагнитного расходомера без крышки.

[029] На фиг. 10 показан вид с правого конца электромагнитного расходомера без крышки.

[030] На фиг. 11 схематически показан перспективный вид сзади электромагнитного расходомера без крышки.

[031] На фиг. 12 схематически показан перспективный вид спереди электромагнитного расходомера без крышки.

[032] На фиг. 12а схематически показан перспективный вид узла верхнего и нижнего магнитов.

[033] На фиг. 13 показан вид сбоку трубы или канала, в котором вещество перемещается в электромагнитном расходомере.

[034] На фиг. 14 показан вид сверху трубы или канала, в котором вещество перемещается в электромагнитном расходомере.

[035] На фиг. 15 показан перспективный вид трубы или канала, в котором вещество перемещается в электромагнитном расходомере.

[036] На фиг. 16 показан вид с торца трубы или канала, в котором вещество перемещается в электромагнитном расходомере.

[037] На фиг. 17 показан вид с торца монтажной платы датчика Холла.

[038] На фиг. 18 показан вид сверху монтажной платы датчика Холла.

[039] На фиг. 19 показан вид сбоку монтажной платы датчика Холла.

[040] На фиг. 20 показан вид снизу монтажной платы датчика Холла.

[041] На фиг. 21 показан перспективный вид канала, магнитов и монтажной платы с датчиками Холла.

[042] На фиг. 22 показан вид сверху трубы, имеющей уплощенную секцию, с магнитом, расположенным на уплощенной секции трубы.

[043] На фиг. 23 показан вид сбоку трубы с уплощенной секцией, набора магнитов, расположенных выше и ниже уплощенной секции, и датчиков Холла, расположенных между нижним магнитом и уплощенной секцией трубы и верхним магнитом, устанавливаемым при необходимости.

[044] На фиг. 24 показан перспективный вид трубы, магнитов и датчика Холла.

[045] На фиг. 25 показан разрез трубы, уплощенной секции трубы, магнитов, расположенных выше и ниже трубы, и датчика Холла, установленного между нижним магнитом и уплощенной секцией трубы.

[046] На фиг. 26 показан вид сверху трубы с уплощенной секцией трубы.

[047] На фиг. 27 показан вид сбоку трубы и уплощенной секцией трубы.

[048] На фиг. 27а показан вид с торца трубы, показанной на фиг. 27, на котором хорошо видно расширение уплощенной секции 50.

[049] На фиг. 28 показан перспективный вид трубы с уплощенной секцией трубы.

[050] На фиг. 29 показан вид сверху монтажной рамы (корпуса) бесконтактного магнитного расходомера.

[051] На фиг. 30 показан вид сбоку монтажной рамы (корпуса) бесконтактного магнитного расходомера.

[052] На фиг. 31 показан перспективный вид монтажной рамы (корпуса) бесконтактного магнитного расходомера.

[053] На фиг. 32 показан вид с правого конца монтажной рамы (корпуса) для бесконтактного магнитного расходомера.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[054] На сопроводительных чертежах показан весь узел электромагнитного расходомера от наружных деталей корпуса до внутренних подробностей, схематически показанных на поэлементных видах.

[055] На фиг. 1-4 показан внешний вид электромагнитного расходомера. Внешний кожух 39 закрывает весь электромагнитный расходомер, за исключением трубы, которая имеет входной патрубок 1а, ведущий в расходомер, и выходной патрубок 1b, ведущий из расходомера. Проводящая текучая среда втекает в электромагнитный расходомер через патрубок 1а. Проводящая текучая среда выходит из электромагнитного расходомера через патрубок 1b. На фиг. 5-10 внешний кожух 39 удален, и может быть рассмотрена внутренняя часть расходомера.

[056] На фиг. 11, 12 и 12A схематично показан поэлементный вид расходомера, точно показывающий, как должен быть собран предпочтительный вариант реализации. На фиг. 29-32 показаны виды предпочтительного варианта реализации монтажной рамы 120 и опорной конструкции 240 монтажной рамы электромагнитного расходомера. К монтажной пластине 10 привинчена резьбовыми крепежными элементами 5 монтажная пластина 13а первого магнита. На монтажной пластине 13а размещен первый магнит 2b. Крышка 7b первого магнита установлена поверх первого магнита 2b с использованием резьбовых крепежных элементов 8. К крышке 7b прикреплена регулировочная прокладка 34. К регулировочной прокладке 34 прикреплена крышка нижнего датчика. Узел 18 монтажной платы датчика оснащен первым датчиком 70 Холла, вторым датчиком 80 Холла и регулятором 90 напряжения. Узел монтажной платы датчика размещен в нижней крышке 11 датчика и закрыт верхней крышкой 14 датчика. Крышка 11 и крышка 14 удерживаются вместе и соединены с регулировочной прокладкой 34 крепежными элементами 40, так что управляющие кабели для датчиков Холла и регулятора напряжения могут проходить в канале, выполненном в крышке 11. К крышке 11 прикреплен переходник 9. К переходнику 9 привинчены правая и левая поддерживающие сварные конструкции 3а, 3b для поддержки трубы. Труба или канал 1 прочно удерживается в правой и левой поддерживающих конструкциях 3а, 3b посредством правого и левого нижних трубных зажимов 4а, 4b с использованием резьбовых крепежных элементов 6. Труба 1 имеет уплощенную секцию 50. Труба 1 размещена в правой и левой поддерживающих конструкциях 3а, 3b, содержащих зажимы 4а, 4b, так что уплощенная секция 50 трубы 1 проходит над первым магнитом 2b параллельно ему. Крышка 7а второго магнита оснащена вторым магнитом 2а и соединена крепежными элементами 8 с монтажной пластиной 13b второго магнита, переходнику 9 привинчена резьбовыми крепежными элементами 16 монтажная пластина 13b второго магнита. Правильно собранные первый и второй магниты 2а и 2b установлены с одинаковой полярностью (северной или южной) так, что оба магнита расположены северным полюсом вверх или северным полюсом вниз, а датчики 70, 80 Холла расположены вдоль оси трубы 1, причем датчик 70 расположен над передним краем первого магнита 2b, а датчик 80 расположен над задним краем первого магнита 2b, при этом оба датчика расположены под уплощенной секцией 50 трубы 1.

[057] На фиг. 13-16 показаны дополнительные виды трубы 1 с уплощенной областью 50.

[058] На фиг. 17-20 показаны увеличенные виды узла 18 монтажной платы с датчиками 70 и 80 Холла. На чертеже также показан регулятор 90 напряжения, который прикреплен к узлу 18 монтажной платы винтом 96 и гайкой 95.

[059] На фиг. 21-27а показаны виды трубы 1, которые иллюстрируют предпочтительную конфигурацию первого магнита 2b, узла 18 монтажной платы, датчиков 70 и 80 Холла, ближайших к уплощенной секции 50 трубы 1, и второго магнита 2а, расположенного над уплощенной секцией 50 трубы 1.

[060] Вариант реализации, описанный в настоящей заявке, имеет исключительно иллюстративный характер. В конкретном варианте реализации, описанном в настоящей заявке, могут быть сделаны различные изменения без отступления от сущности изобретения. Соответственно, объем изобретения ограничен пунктами приложенной формулы, но не ограничивается конкретным описанным вариантом реализации.

1. Расходомер, содержащий:
магнит,
по существу, немагнитный канал, выполненный с возможностью передачи проводящей текучей среды, протекающей в этом канале, и расположенный вблизи магнита, и
датчик для измерения искажения магнитного поля, создаваемого указанным магнитом при протекании текучей среды в канале.

2. Расходомер по п. 1, в котором канал не имеет физического контакта с магнитом.

3. Расходомер по п. 1 или 2, в котором магнит представляет собой магнит из редкоземельных металлов.

4. Расходомер по п. 3, в котором магнит из редкоземельных металлов выбран из следующих типов магнитов из редкоземельных металлов: магнит из неодим-железо-бора (Nd₂Fe₁₄B), магнит из самарий-кобальта (SmCo₅) и магнит из самарий-кобальта (SmCo₁₇).

5. Расходомер по п. 1 или 2, в котором канал представляет собой трубу, выполненную из одного из следующих материалов: нержавеющая сталь серии 300, керамика и тантал.

6. Расходомер по п. 1 или 2, в котором указанный датчик представляет собой линейный датчик Холла.

7. Расходомер по п. 6, в котором указанный датчик Холла закреплен между каналом и магнитом, причем магнит, когда он закреплен крепежными средствами вблизи канала, имеет передний край и задний край, при этом датчик Холла закреплен вторыми крепежными средствами таким образом, что этот датчик Холла расположен между передним краем магнита и каналом или между задним краем магнита и каналом.

8. Расходомер по п. 1 или 2, в котором указанный магнит содержит первый и второй магниты, причем
первый магнит закреплен первыми крепежными средствами вблизи канала таким образом, что северный полюс первого магнита ориентирован по направлению к указанному каналу или по направлению от него, а
второй магнит закреплен вторыми крепежными средствами вблизи канала на стороне этого канала, противоположной по отношению к стороне крепления первого магнита, таким образом, что северный полюс второго магнита ориентирован в том же направлении, что и северный полюс первого магнита.

9. Расходомер по п. 8, дополнительно содержащий монтажную плату и регулятор напряжения,
причем указанный датчик содержит два линейных датчика Холла, прикрепленных к монтажной плате, а
регулятор напряжения прикреплен к монтажной плате управляющими средствами и имеет проводное соединение с указанными линейными датчиками Холла для выдачи на них напряжения в 5 В,
причем обеспечена возможность удержания монтажной платы удерживающими средствами вблизи канала между первым магнитом и этим каналом.

10. Расходомер по п. 1 или 2, в котором указанный датчик содержит первый и второй линейные датчики Холла.

11. Расходомер по п. 10, в котором первый и второй линейные датчики Холла установлены на монтажной плате.

12. Расходомер по п. 11, в котором первый и второй линейные датчики Холла установлены на противоположных концах монтажной платы.

13. Расходомер по п. 6, в котором линейный датчик Холла имеет проводное соединение с регулятором напряжения посредством управляющих средств для выдачи постоянного напряжения в 5 В на указанный линейный датчик Холла.

14. Расходомер по п. 5, в котором указанная труба имеет уплощенную область, вблизи которой указанные магнит и датчик закреплены таким образом, что обеспечена возможность обнаружения посредством этого датчика магнита и магнитного поля, создаваемого этим магнитом.

15. Расходомер по п. 6, дополнительно содержащий устройство для отвода тепла, причем линейный датчик Холла прикреплен крепежными средствами к устройству для отвода тепла для поддержания температуры указанного линейного датчика Холла ниже 150°C.

16. Расходомер по п. 6, дополнительной содержащий пакет микропористой изоляции, причем линейный датчик Холла упакован в пакет микропористой изоляции для поддержания температуры указанного линейного датчика Холла ниже 150°C.

17. Расходомер по п. 6, дополнительно содержащий охлаждающий вентилятор, причем линейный датчик Холла прикреплен крепежными средствами к охлаждающему вентилятору для поддержания температуры указанного линейного датчика Холла ниже 150°C.

18. Расходомер по п. 3, дополнительно содержащий пакет микропористой изоляции, причем магнит из редкоземельных металлов упакован в пакет микропористой изоляции для предотвращения нагрева указанного магнита из редкоземельных металлов до его точки Кюри.

19. Способ измерения искажения магнитного поля, возникающего вследствие протекания проводящей текучей среды в канале, причем согласно указанному способу
размещают магнит, создающий магнитное поле, рядом с каналом, но без контакта с указанной проводящей текучей средой,
обеспечивают наличие датчика для измерения искажения магнитного поля, создаваемого магнитом при протекании текучей среды в канале, и
измеряют посредством указанного датчика указанное искажение магнитного поля.

20. Расходомер, содержащий:
по существу, немагнитный канал, выполненный с возможностью передачи проводящей текучей среды, которая протекает в указанном канале и в которой при ее протекании в этом канале индуцируется напряжение,
магнит для создания магнитного поля, силовые линии которого, по существу, перпендикулярны потоку текучей среды, и
датчик, выполненный с возможностью измерения искажения магнитного поля, вызванного указанным током,
причем указанный расходомер отличается тем, что датчик расположен между текучей средой и магнитом,
при этом магнит расположен относительно датчика таким образом, что обеспечена возможность измерения посредством этого датчика искажения магнитного поля, а
датчик и магнит расположены вблизи текучей среды, однако ни датчик, ни магнит не обязательно находятся в физическом контакте с этой текучей средой.

Представлен и описан магнитоиндуктивный расходомер (1) по меньшей мере с одной измерительной трубкой (2), по меньшей мере с одним имеющим магнитную цепь устройством (3a, 3b) для реализации магнитной цепи и по меньшей мере с двумя электродами (4) для регистрации измеряемого напряжения, причем измерительная трубка (2) имеет впускной участок (2a), примыкающий к впускному участку (2a) измерительный участок (2b) и примыкающий к измерительному участку (2b) выпускной участок (2c), причем поперечное сечение (AM) потока измерительного участка (2b) меньше как обращенного к входному отверстию поперечного сечения (AE) потока впускного участка (2а), так и меньше обращенного к выходному отверстию поперечного сечения (AA) потока выпускного участка (2c), и причем электроды (4) расположены на противоположных электродных участках (5a, 5b) или внутри них на измерительном участке (2b) измерительной трубки (2).

Магнитный расходомер жидкого металла // 2591277

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

Электромагнитный расходомер жидких металлов // 2591260

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

Способ изготовления магнитно-индуктивного расходомера // 2590230

Изобретение относится к способу изготовления магнитно-индуктивного расходомера, содержащего по меньшей мере одну измерительную трубу для протекания электрически проводящей среды, по меньшей мере одно устройство для создания магнитного поля, проходящего, по меньшей мере, также перпендикулярно продольной оси измерительной трубы, и по меньшей мере два измерительных электрода.

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 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.

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.

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.

Электромагнитный расходомер // 2535807

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 // 2599283

Изобретение относится к области измерения расхода электромагнитным методом. Предлагается электромагнитный расходомер с прямоугольным поперечным сечением канала, у которого на каждой стенке, параллельно расположенной магнитному полю, устанавливается не менее трех электродов, контактные поверхности которых имеют круглую форму, диаметром менее 1/10 ширины стенки канала, причем все электроды расположены на равном расстоянии между собой по линии пересечения поверхности стенки с плоскостью центрального поперечного сечения канала. Мерой расхода является сумма разностей потенциалов всех электродов. Технический результат - повышение точности измерения расхода с изменяющейся структурой потока. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Электромагнитный расходомер // 2599766

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя в напорных трубопроводах, преимущественно в квартирах или иных других личных или служебных помещениях. В электромагнитном расходомере, содержащем корпус, измерительную трубу, на наружной поверхности которой размещена магнитная система, состоящая из двух катушек возбуждения магнитного поля с сердечниками, размещенная в трубчатом магнитопроводе, в поперечном сечении измерительной трубы по диаметру выполнены два встречных отверстия, в которых установлены два электрода, в корпусе эквидистантно относительно трубчатого магнитопровода укреплен трубчатый экран, выполненный из ферромагнитного материала; трубчатый экран может быть выполнен многослойным. Технический результат - исключение или сведение к минимуму возможности вмешательства в метрологические параметры расходомера посредством воздействия магнитным полем. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Цельноформованный магнитный расходомер // 2604269

Изобретение относится к расходомерам такого типа, которые используются для регистрации и измерения расхода технологического флюида на предприятиях производственного процесса. Магнитный расходомер (102) для измерения расхода технологического флюида включает в себя магнитную катушку (222), установленную для приложения магнитного поля к технологическому флюиду. Пара электродов (224) электронным образом связана с технологическим флюидом и установлена для регистрации напряжения, индуцированного в технологическом флюиде и обусловленного приложенным магнитным полем и расходом технологического флюида. Литой расходомерный трубопровод (108) из непроводящего материала установлен для приема потока технологического флюида. Расходомерный трубопровод (108) формуется для образования трубопровода, заполненного непроводящим материалом так, чтобы непроводящий материал был сформован вокруг магнитной катушки и пары электродов и сконфигурирован для поддержания магнитной катушки и пары электродов (224). Электронная схема расходомера (240) сконфигурирована для подачи тока на магнитную катушку (222) и приема образующегося напряжения, регистрируемого парой электродов (224). Технический результат - отсутствие необходимости в применении болтов или винтов и дополнительного поддерживающего кольца. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.

Магнитный расходомер // 2605004

Изобретение относится к магнитному расходомеру (300) для измерения потока технологической текучей среды. Расходомер включает в себя трубку (200, 319), выполненную с возможностью пропускать через себя поток технологической текучей среды. Множество электродов (216) расположено в контакте с технологической текучей средой. По меньшей мере, одна электромагнитная катушка (210, 212) расположена рядом с трубкой (200, 319). Электроника (130, 148) расходомера выполнена с возможностью управлять током, по меньшей мере, через одну электромагнитную катушку и измерять сигнал, выработанный множеством электродов (216), расположенных в контакте с технологической текучей средой. Модуль (220) гибкой печатной платы расположен рядом с трубкой и имеет, по меньшей мере, одну гибкую печатную плату, содержащую множество электрических дорожек, электрически соединенных с электроникой расходомера. По меньшей мере, одна электромагнитная катушка (210, 212) включает в себя первую катушку в модуле (220) гибкой печатной платы, которая соединена с электрическими дорожками. Расходомер является коаксиальным магнитным расходомером вставного типа. Технический результат - устранение необходимости приваривания основных компонентов вместе, т.е. необходимости сварного узла. 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

Магнитно-индуктивный расходомер, в частности, для использования в условиях высокого давления // 2610043

Изобретение относится к магнитно-индуктивному расходомеру, в частности, для использования в условиях высокого давления при давлении среды свыше 51 бар, также к способу монтажа системы крепления электрода. Особенностью настоящего изобретения является то, что многоэлементная система (1) крепления электрода имеет следующие конструктивные элементы: a) соединительную насадку (2), которая с геометрическим замыканием соединена с измерительной трубой (4), причем соединительная насадка (2) имеет паз или совместно с измерительной трубой (4) образует паз (29), b) соединительную вставку (3) для проведения и/или для закрепления измерительного электрода (7), соединенного с соединительной насадкой (2) посредством соединения, причем соединительная вставка (3) имеет крепежные плоскости (19), которые за счет частичного вращения входят с зацеплением в паз (29), и тем самым создает соединение. Технический результат – создание магнитно-индуктивного расходомера с системой крепления электрода с высокой стабильностью давления и небольшой конструктивной высотой. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 6 ил.

Магнитный расходомер с множественными катушками // 2615205

Изобретение относится к измерению расхода с помощью магнитных расходомеров. Магнитный расходомер (102) для измерения расхода рабочей текучей среды включает в себя расходомерную трубу (108), выполненную с возможностью принимать поток рабочей текучей среды. Катушки (222) размещаются рядом с расходомерной трубой. Первый и второй электроды (224) выполняются с возможностью обнаруживать электрический потенциал рабочей текучей среды, связанный с приложенным магнитным полем и величиной расхода рабочей текучей среды. Обнаруженный электрический потенциал используется, чтобы вычислять величину расхода рабочей текучей среды через расходомерную трубу (108). Технический результат – обеспечение индикации изменения профиля потока рабочей текучей среды и компенсации этого изменения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 6 ил.

Электромагнитный преобразователь расхода // 2618505

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах учета количества теплоты, переносимой электропроводящими жидкостями, их объема и массы, а также контроля и регулирования объемного и массового расхода. Электромагнитный преобразователь расхода содержит первичный преобразователь 1, включающий индуктор 2 и трубопровод 3 с электродами 4, соединенными через первый ключ 5 и второй ключ 6 с сигнальными входами аналого-цифрового преобразователя 7, информационный выход 1 которого соединен со входом микроконтроллера 8. Схема содержит также мостовой коммутатор тока 9, выходы которого соединены с индуктором 2, а входы управления с первым и вторым выходами микроконтроллера 8. Мостовой коммутатор тока 9 питается от источника тока 10, одним из выходов соединенным с мостовым коммутатором тока 9, а другим выходом с одним из концов датчика тока 11, другой конец которого соединен с общей точкой схемы. Сигнальные входы аналого-цифрового преобразователя 7 соединены также через третий ключ 12 с концом датчика тока 11, соединенным с выходом источника тока 10, и через четвертый ключ 13 с общей точкой схемы. Входы управления первого 5 и второго 6 ключей соединены с четвертым выходом микроконтроллера 8, а третьего 12 и четвертого 13 ключей с пятым выходом микроконтроллера 8. Вход управления источника тока 10 соединен с выходом цифро-аналогового преобразователя 14, информационный вход которого соединен с третьим выходом микроконтроллера 8, а вход опорного напряжения с выходом опорного напряжения аналого-цифрового преобразователя 7. Технический результат - устранение зависимости результатов измерения расхода от изменения параметров индуктора и сопротивления датчика тока под воздействием внешних факторов за счет того, что напряжение с датчика тока подключается к сигнальному входу АЦП, проводится преобразование напряжения с датчика тока в код, который сравнивается с контрольным кодом, записанным в памяти микроконтроллера. В случае отклонения полученного кода от контрольного проводится корректировка кода, загружаемого в ЦАП. 2 ил.

Электромагнитный преобразователь расхода // 2618584

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах учета количества теплоты, переносимой электропроводящими жидкостями, их объема и массы, а также контроля и регулирования объемного и массового расхода. Электромагнитный преобразователь расхода содержит первичный преобразователь 1, включающий индуктор 2 и трубопровод 3 с электродами 4, соединенными с сигнальными входами аналого-цифрового преобразователя 5, выход которого соединен с входом микроконтроллера 6. Схема содержит также мостовой коммутатор тока 7, выходы которого соединены с индуктором 2, а входы управления с выходами микроконтроллера 6. Мостовой коммутатор тока 7 питается от источника тока 8, одним из выходов соединенного с мостовым коммутатором 7, а другим выходом с одним из концов датчика тока 9 и входом усилителя 10, выход которого соединен с входом внешнего опорного сигнала аналого-цифрового преобразователя 5, причем другой конец датчика тока 9 соединен с общей точкой схемы. Технический результат – обеспечение независимости погрешности измерения расхода от нестабильности тока питания индуктора за счет того, что на вход внешнего опорного сигнала АЦП подается усиленное до нормированного значения напряжение с датчика тока, относительно которого происходит преобразование в АЦП, при этом происходит автоматическое деление зависящих от тока питания индуктора входного сигнала и сигнала с датчика тока, включенного в цепь питания индуктора; при этом результат деления не зависит от тока питания индуктора, а за счет деления входного сигнала на опорный сигнал в одном измерительном цикле не снижается быстродействие и выход источника тока питания индуктора из режима стабилизации не ухудшает точность и динамический диапазон измерения. 2 ил.

Усовершенствованная конфигурация магнитного сердечника для магнитных расходомеров // 2618753

Описана сборка расходомерного трубопровода для магнитного расходомера (150). Сборка расходомерного трубопровода включает в себя расходомерный трубопровод (156), выполненный с возможностью приема потока технологической текучей среды через него. Магнитный сердечник (152) устанавливается относительно расходомерного трубопровода (156) и включает в себя стержень (157), проходящий от расходомерного трубопровода (156) до пары ответвлений. Каждое из ответвлений (153, 155) проходит в сторону от стержня (157). Бобина (182), имеющая множество магнитных обмоток (164), располагается вокруг стержня (157) и отделяет множество обмоток (164) от расходомерного трубопровода (156). Технический результат – сокращение количество деталей конструкции расходомерного трубопровода с упрощением тестирования и диагностики устройства. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

Измерительное устройство электромагнитного расходомера // 2620194

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к измерению расхода жидкости электромагнитным расходомером. Устройство относится к измерительным устройствам электромагнитных расходомеров и содержит электрически соединенные между собой блок питания, коммутатор питания катушек первичного преобразователя расхода, аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), микроконтроллер и интерфейс внешней связи и выдачи результатов измерений, и может быть использовано для измерения расхода токопроводящей жидкости. Согласно изобретению устройство включает в себя электронные аналоговые ключи подключения электродов первичного преобразователя расхода, установленные на входе измерительного устройства, входы управления которыми подключены к выходу микроконтроллера, который выполнен с возможностью управления электронными аналоговыми ключами. Технический результат – повышение точности измерения и расширение диапазона измеряемых расходов при одновременном повышении достоверности результатов измерений и надежности работы устройства. 10 з.п. ф-лы, 6 ил.