ITMI20012050A1

ITMI20012050A1 - Misuratore elettromagnetico di portata per linee di convogliamento e di distribuzione di liquidi elettricamente conduttivi

Info

Publication number: ITMI20012050A1
Application number: IT2001MI002050A
Authority: IT
Inventors: Roberto Guazzoni; Stefano Frigo
Original assignee: Hemina S P A
Priority date: 2001-10-03
Filing date: 2001-10-03
Publication date: 2003-04-03
Also published as: BR0204275A; ITMI20012050A0; EP1300658B1; DE60218396T2; ATE355508T1; EP1300658A3; DE60218396D1; US20030061886A1; EP1300658A2; US6789432B2; ES2280467T3

Description

D E S C R I Z I O N E

Il presente trovato ha come oggetto un misuratore elettromagnetico di portata per linee di convogliamento e di distribuzione di liquidi elettricamente conduttivi.

Sono noti misuratori elettromagnetici di portata per liquidi elettricamente conduttivi. Tali misuratori comprendono generalmente un corpo tubolare rigido che è rivestito internamente con uno strato di materiale elettricamente isolante. In questo strato, sono alloggiate due bobine che vengono alimentate elettricamente in modo da generare un campo magnetico con linee di induzione magnetica che attraversano il corpo tubolare e che sono orientate sostanzialmente perpendicolarmente al suo asse.

Sulla superficie interna dello strato elettricamente isolante, è disposta una coppia di elettrodi che sono situati in due zone diametralmente opposte tra loro in modo tale che il segmento di unione ideale degli elettrodi risulti sostanzialmente perpendicolare alle linee di induzione del campo magnetico.

Il misuratore viene collegato con le estremità assiali del corpo tubolare ai due spezzoni di un condotto lungo il quale si desidera effettuare la misurazione della portata. A seconda delle esigenze, le estremità del corpo tubolare possono essere flangiate, filettate o spianate per essere interposte tra due controflange (realizzazione denominata comunemente wafer") .

Questi misuratori sono dotati di un convertitore che può essere montato sul corpo tubolare o disposto in posizione remota rispetto a questo. Il convertitore comprende, solitamente, un microprocessore che esplica la funzione di comandare l'alimentazione delle bobine per la generazione del campo magnetico ed è collegato alla coppia di elettrodi in modo tale da rilevare la differenza di potenziale che viene a generarsi tra gli elettrodi. Il microprocessore può essere collegato ad un display attraverso il quale viene visualizzata la portata che è correlata alla differenza di potenziale rilevata, oppure può essere collegato ad un altro organo di controllo remoto che mantiene costantemente sorvegliata la portata che viene misurata dal misuratore elettromagnetico.

Il funzionamento di questi misuratori si basa sulla legge di Faraday sull'induzione di una f.e.m. alle estremità di un conduttore di lunghezza 1 che si sposta con una velocità v all'interno di un campo magnetico. In base a tale legge, infatti, si ha che:

ove B è l'induzione magnetica prodotta nel conduttore dal campo magnetico, e è la f.e.m. e k è una costante di scala. Nel misuratore in questione, 1 è rappresentata dalla lunghezza del filetto fluido che, istante per istante, unisce i due elettrodi. Per il fatto che l'intensità del campo magnetico e quindi B è solitamente costante ed essendo la sezione di passaggio del corpo tubolare, nella zona di rilevazione, costante, si ha che la portata Q è:

Il convertitore, rilevando la differenza di potenziale e tra gli elettrodi e moltiplicandola per K, fornisce automaticamente il valore della portata Q.

Questi tipi di misuratori assicurano un’elevata affidabilità di funzionamento ed un'ottima precisione nella misura effettuata (nell’ordine del /-0,2% del valore letto), però denotano il problema di presentare costi di produzione elevati.

D'altra parte, in molti settori, che possono accettare misurazioni meno precise, come ad esempio quello della distribuzione dell'acqua, è sentita l'esigenza di poter disporre di misuratori di portata che presentino costi di acquisto e di installazione ridotti.

Compito precipuo del presente trovato è appunto quello di realizzare un misuratore elettromagnetico di portata per linee di convogllamento e di distribuzione di liquidi elettricamente conduttivi, che possa essere prodotto ed installato con costi notevolmente ridotti rispetto a quelli richiesti dai misuratori elettromagnetici di portata di tipo tradizionale.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un misuratore che, pur presentando un costo di produzione ridotto, assicuri comunque una precisione di misurazione in grado di soddisfare pienamente le esigenze di svariati settori di applicazione.

Questo compito, nonché questo ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un misuratore elettromagnetico di portata per linee di convogliamento e di distribuzione di liquidi elettricamente conduttivi, comprendente un corpo del misuratore definente una camera sostanzialmente cilindrica delimitata da pareti laterali in materiale elettricamente isolante ed aperta in corrispondenza delle sue basi; detto corpo del misuratore alloggiando una coppia di elettrodi reciprocamente affacciati e disposti in due zone diametralmente opposte della superficie laterale di detta camera e mezzi di generazione di un campo magnetico con linee di induzione orientate sostanzialmente perpendicolarmente alla linea di unione di detta coppia di elettrodi e all'asse di detta camera; detta coppia di elettrodi essendo collegabile a mezzi misuratori della differenza di potenziale indotta tra detti elettrodi dal flusso di un liquido elettricamente conduttivo attraverso detta camera in presenza di detto campo magnetico, caratterizzato dal fatto che detto corpo del misuratore presenta una coppia di manicotti prolunganti detta camera in corrispondenza delle sue basi, detti manicotti essendo elasticamente deformabili ed essendo calzabili a tenuta sui due spezzoni di condotto lungo il quale si desidera misurare la portata.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, del misuratore secondo il trovato, illustrata, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra il misuratore secondo il trovato in vista prospettica;

la figura 2 illustra il misuratore ancora in vista prospettica, ma visto da una diversa angolazione rispetto alla figura 1 e rappresentato in trasparenza per evidenziare i componenti interni;

la figura 3 illustra il misuratore secondo il trovato sezionato assialmente e montato su un condotto.

Con riferimento alle figure citate, il misuratore secondo il trovato, indicato globalmente con il numero di riferimento 1, comprende un corpo del misuratore 2 che definisce una camera 3, sostanzialmente cilindrica, che è delimitata da pareti laterali in materiale elettricamente isolante e che è aperta in corrispondenza delle sue basi.

Il corpo del misuratore 2 alloggia una coppia di elettrodi 4a, 4b che sono reciprocamente affacciati e disposti in due zone diametralmente opposte tra loro sulla superficie laterale della camera 3.

Il corpo del misuratore 2 alloggia anche mezzi di generazione di un campo magnetico e la posizione di questi mezzi di generazione del campo magnetico è tale da ottenere linee di induzione magnetica che sono orientate sostanzialmente perpendicolarmente alla linea di unione della coppia di elettrodi 4a, 4b e all'asse 3a della camera 3.

La coppia di elettrodi 4a, 4b è collegabile, in modo di per sè noto, a mezzi misuratori della differenza di potenziale indotta tra gli elettrodi 4a, 4b dal flusso assiale di un liquido elettricamente conduttivo attraverso la camera 3 in presenza del campo magnetico.

I mezzi di generazione del campo magnetico sono opportunamente costituiti da due elettromagneti 6a, 6b provvisti di avvolgimenti destinati ad essere alimentati elettricamente attraverso cavi di alimentazione connessi ad opportuni contatti di connettori 20 posti o comunque accessibili dall'esterno del corpo del misuratore 2. Gli elettromagneti Ga e 6b sono disposti in due zone diametralmente opposte tra loro del corpo del misuratore 2, preferibilmente sfalsati di 90° rispetto agli elettrodi 4a, 4b attorno all'asse 3a della camera 3.

Secondo il trovato, il corpo del misuratore 2 presenta una coppia di manicotti 7a, 7b che si estendono a prolungamento della camera 3 in corrispondenza delle sue basi. I manicotti 7a, 7b sono deformabili elasticamente e sono calzabili a tenuta sui due spezzoni tubolari 8a, 8b del condotto lungo il quale si desidera effettuare la misurazione della portata.

Preferibilmente, i manicotti 7a, 7b sono disposti coassialmente alla camera 3.

Opportunamente, il corpo del misuratore 2 è realizzato in materiale sintetico stampato, preferibilmente in resina poliuretanica, ed i manicotti 7a, 7b sono realizzati in pezzo unico con il corpo del misuratore 2.

I due elettromagneti 6a, 6b e i due elettrodi 4a, 4b sono preferibilmente montati su un elemento di supporto 9 cilindrico, sostanzialmente rigido, ad esempio in metallo, e sono inglobati con questo all'interno del corpo del misuratore 2 in fase di stampaggio dello stesso corpo 2. E ' da notare che il materiale che costituisce il corpo del misuratore 2, in sede di stampaggio, riveste internamente l'elemento di supporto 9 in modo da realizzare la superficie laterale della camera 3 che è elettricamente isolante .

Vantaggiosamente, sulla superficie esterna dei manicotti 7a, 7b, sono previste una o più sedi anulari incavate 10a, 10b destinate ad alloggiare fascette stringitubo 11a, 11b, mediante le quali i manicotti 7a, 7b vengono saldamente connessi a tenuta agli spezzoni tubolari 8a, 8b.

Gli elettrodi 4a, 4b potranno essere collegati, attraverso cavetti elettrici che si sviluppano all'interno del corpo del misuratore 2 a contatti dei connettori 20 posti esternamente o comunque accessibili dall'esterno del corpo del misuratore 2 per essere collegati ad un convertitore, di tipo noto e non illustrato per semplicità, posto esternamente al misuratore secondo il trovato.

In alternativa, tale convertitore potrà anche essere posto sul corpo del misuratore 2 o addirittura inglobato nel corpo del misuratore 2, a seconda delle esigenze.

Il convertitore, di tipo noto, è costituito da uno strumento a microprocessore che provvede a generare gli opportuni livelli (intensità e frequenza) di campo magnetico mediante l'alimentazione elettrica degli elettromagneti Sa, 6b e ad amplificare ed elaborare il segnale elettrico proveniente dagli elettrodi 4a, 4b elaborando la misura della portata e restituendola in uscita in varie forme a seconda delle esigenze.

Il convertitore può essere collegato ad un display, connesso al corpo del misuratore o disposto in una zona remota, sul quale viene visualizzata la portata misurata, oppure può essere collegato ad un altro organo di controllo remoto che mantiene costantemente sorvegliata la portata che viene misurata dal misuratore elettromagnetico.

Il funzionamento del misuratore secondo il trovato è il seguente. Alimentando gli elettromagneti 6a e 6b si genera un campo magnetico con induzione magnetica preferibilmente costante e con linee di induzione che sono orientate perpendicolarmente all'asse del condotto sul quale è montato il misuratore e perpendicolarmente alla linea che unisce gli elettrodi 4a e 4b. Il flusso del liquido elettricamente conduttivo attraverso il misuratore genera, in base alla nota legge di Faraday sopra riportata, una differenza di potenziale tra gli elettrodi 4a e 4b che è direttamente proporzionale alla velocità e quindi alla portata del liquido attraverso il misuratore. Tale differenza di potenziale viene elaborata dal convertitore che fornisce il valore della portata. In sostanza, la differenza di potenziale rilevata tra gli elettrodi 4a e 4b è pari alla differenza di potenziale che si genera alle estremità del filetto liquido che, istante per istante, unisce i due elettrodi 4a e 4b e che è assimilabile ad un conduttore che si muove all'interno del campo magnetico generato dagli elettromagneti 6a e 6b.

Si è in pratica constatato come il misuratore secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato in quanto, grazie alla sua particolare struttura, può essere prodotto ed installato con costi estremamente contenuti .

Un ulteriore vantaggio del misuratore secondo il trovato è quello di poter essere installato, in modo semplice e rapido, anche su condotti già in opera, senza richiedere particolari operazioni di adattamento del condotto.

Il misuratore così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti .

In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1. Misuratore elettromagnetico di portata per linee di convogliamento e di distribuzione di liquidi elettricamente conduttivi, comprendente un corpo del misuratore definente una camera sostanzialmente cilindrica delimitata da pareti laterali in materiale elettricamente isolante ed aperta in corrispondenza delle sue basi; detto corpo del misuratore alloggiando una coppia di elettrodi reciprocamente affacciati e disposti in due zone diametralmente opposte della superficie laterale di detta camera e mezzi di generazione di un campo magnetico con linee di induzione orientate sostanzialmente perpendicolarmente alla linea di unione di detta coppia di elettrodi e all'asse di detta camera; detta coppia di elettrodi essendo collegabile a mezzi misuratori della differenza di potenziale indotta tra detti elettrodi dal flusso di un liquido elettricamente conduttivo attraverso detta camera in presenza di detto campo magnetico, caratterizzato dal fatto che detto corpo del misuratore presenta una coppia di manicotti prolunganti detta camera in corrispondenza delle sue basi, detti manicotti essendo elasticamente deformabili ed essendo calzabili a tenuta sui due spezzoni di condotto lungo il quale si desidera misurare la portata.
2. Misuratore elettromagnetico, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di generazione di un campo magnetico comprendono una coppia di elettromagneti alloggiati in detto corpo del misuratore in due zone diametralmente opposte tra loro rispetto a detta camera .
3. Misuratore elettromagnetico, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto corpo del misuratore è realizzato in materiale sintetico stampato e dal fatto che detti manicotti sono realizzati in pezzo unico con detto corpo del misuratore.
4. Misuratore elettromagnetico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del misuratore e detti manicotti sono realizzati in resina poliuretanica.
5. Misuratore elettromagnetico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti elettromagneti e detti elettrodi sono montati su un elemento di supporto ed inglobati con questo nel materiale sintetico costituente detto corpo del misuratore.
6. Misuratore elettromagnetico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti manicotti sono disposti coassialmente a detta camera.
7. Misuratore elettromagnetico, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che, sulla superficie laterale esterna di detti manicotti, sono definite sedi anulari incavate atte ad alloggiare fascette stringitubo.
8. Misuratore elettromagnetico di portata per linee di convogliamento e di distribuzione di liquidi elettricamente conduttivi, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate .