RU2272998C2 - Electromagnetic flow meter - Google Patents

Abstract

FIELD: engineering of equipment for measuring flow of electro-conductive liquids.

SUBSTANCE: flow meter has aluminum-made tubular body, wherein a portion of pipeline is positioned, made of nonmagnetic material and covered inside by layer of non-electro-conductive isolation(for example, fluorocarbon polymer). Pipeline is positioned between poles of electromagnet and provided with electrodes. At different sides of electromagnet two plates are pinned parallel to each other, connected by two brackets, each one of which passes through appropriate core, forming magnetic duct. In a variant of flow meter portion of each plate of magnetic duct mated with bracket is made in form of a portion of circle, and bracket is made in form of cylinder-shaped surface, radius of which equals radius of plate circle.

EFFECT: improved sensitivity and precision of measurements because magnetic duct performs function of protective screen.

3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к приборостроению, в частности к области измерения расхода электромагнитным способом, и может быть использовано для измерения расхода электропроводных жидкостей.The present invention relates to instrumentation, in particular to the field of flow measurement by the electromagnetic method, and can be used to measure the flow rate of electrically conductive liquids.

Наиболее известная конструкция электромагнитного расходомера для измерения расхода электропроводных жидкостей содержит участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита с магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. Вся конструкция помещается в корпус.The most famous design of an electromagnetic flowmeter for measuring the flow rate of electrically conductive liquids contains a section of a pipeline made of non-magnetic material, coated inside with a layer of non-conductive insulation and placed between the poles of an electromagnet with a magnetic circuit, and electrodes introduced into the pipeline, installed in a plane perpendicular to the direction of the field lines of the electromagnet field. The whole structure is placed in the housing.

Конструкция расходомера должна удовлетворять многим условиям, обеспечивающим их работоспособность, и, в частности, должны быть обеспечены минимальные потери магнитного поля и защита прибора от внешних магнитных полей. Эти параметры важны, так как расход определяется по значению ЭДС индукции на электродах расходомера. Текущее значение ЭДС (E_i) индукции на электродах определяется по формулеThe design of the flowmeter must satisfy many conditions that ensure their operability, and, in particular, minimal losses of the magnetic field and protection of the device from external magnetic fields must be ensured. These parameters are important, since the flow rate is determined by the value of the induction emf on the electrodes of the flowmeter. The current value of the EMF (E _i ) induction on the electrodes is determined by the formula

E_i=B·d·νE _i = B · d · ν

где В - значение магнитной индукции, d - диаметр трубопровода, ν - средняя скорость потока жидкости.where B is the value of magnetic induction, d is the diameter of the pipeline, ν is the average fluid flow rate.

Отсюда видно, что величина потерь сказывается на таких параметрах измерения, как чувствительность и, как следствие, на точности измерения; а под воздействием внешних полей искажаются показания прибора.From this it can be seen that the magnitude of the losses affects such measurement parameters as sensitivity and, as a consequence, the measurement accuracy; and under the influence of external fields the readings of the device are distorted.

Эти задачи успешно решены в известном электромагнитном расходомере (RU патент №2161778). Для уменьшения полей рассеяния электромагнита корпус расходомера, который охватывает весь прибор, включая катушки возбуждения электромагнита, выполнен из магнитного материала. В этом случае корпус является не только защитным кожухом прибора, но и магнитопроводом. Недостатком является тот факт, что для выполнения функций магнитопровода корпус должен быть выполнен из дорогой электротехнической стали, поэтому и весь прибор становится дорогостоящим и малопригодным для массового производства.These problems have been successfully solved in the well-known electromagnetic flow meter (RU patent No. 216177). To reduce the scattering fields of the electromagnet, the body of the flowmeter, which covers the entire device, including the excitation coils of the electromagnet, is made of magnetic material. In this case, the case is not only a protective casing of the device, but also a magnetic circuit. The disadvantage is the fact that to perform the functions of the magnetic circuit, the housing must be made of expensive electrical steel, so the whole device becomes expensive and unsuitable for mass production.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является электромагнитный расходомер (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Изд. 4. Л.: Машиностроение, 1989, с.421-422), который содержит участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита с магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. В известном решении полюса электромагнита замкнуты магнитопроводом, выполненным в виде двух скоб, которые охватывают трубопровод, но радиус охвата несколько превышает радиус трубопровода. Это наиболее часто используемая конструкция. Ее можно выполнить сравнительно недорогой, но рассеяние магнитного поля в ней достигает значительной величины. Высокое рассеяние объясняется тем, что магнитопровод располагается осесимметрично с трубой, а со стороны фланцев корпуса магнитная система остается открытой, поэтому электромагнит и фланцы корпуса образуют дополнительные магнитные цепи, которые приводят к потерям электромагнитной энергии. Другим недостатком является то, что магнитопровод практически не защищает прибор от воздействия внешних магнитных полей. Экраном обычно является сам корпус.The closest set of essential features to the proposed one is an electromagnetic flowmeter (Kremlevsky PP Flowmeters and quantity counters. Handbook. Edition. 4. L .: Mashinostroenie, 1989, p. 421-422), which contains a section of a pipeline made of non-magnetic material coated inside with a layer of non-conductive insulation and placed between the poles of an electromagnet with a magnetic circuit, and electrodes inserted into the pipeline, installed in a plane perpendicular to the direction of the field lines of the electromagnet field. In the known solution, the poles of the electromagnet are closed by a magnetic circuit made in the form of two brackets that enclose the pipeline, but the radius of coverage slightly exceeds the radius of the pipeline. This is the most commonly used design. It can be performed relatively inexpensively, but the scattering of the magnetic field in it reaches a significant value. High scattering is explained by the fact that the magnetic circuit is located axisymmetrically with the pipe, and from the side of the flanges of the casing the magnetic system remains open, therefore the electromagnet and flanges of the casing form additional magnetic circuits that lead to loss of electromagnetic energy. Another disadvantage is that the magnetic circuit practically does not protect the device from external magnetic fields. The screen is usually the case itself.

Предлагаемый электромагнитный расходомер свободен от этих недостатков. Он содержит, как и известный, участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита с магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. В отличие от известного в предлагаемом устройстве магнитопровод выполнен в виде двух параллельно установленных пластин, надетых на трубопровод по разные стороны от электромагнита и соединенных двумя скобами, установленными параллельно оси трубопровода, каждая из которых проходит через соответствующий сердечник.The proposed electromagnetic flow meter is free from these disadvantages. It contains, like the well-known, a section of a pipeline made of non-magnetic material, coated inside with a layer of non-conductive insulation and placed between the poles of an electromagnet with a magnetic circuit, and electrodes inserted into the pipeline, installed in a plane perpendicular to the direction of the field lines of the electromagnet field. In contrast to the known device in the proposed device, the magnetic circuit is made in the form of two parallel-mounted plates, worn on the pipeline on opposite sides of the electromagnet and connected by two brackets mounted parallel to the axis of the pipeline, each of which passes through a corresponding core.

Задачей, которая решается изобретением, является разработка конструкции расходомера, обеспечивающей уменьшение рассеяние магнитной энергии, увеличение экранирования от внешних магнитных полей без значительного повышения стоимости прибора.The problem that is solved by the invention is to develop a flowmeter design that provides a reduction in the dispersion of magnetic energy, an increase in shielding from external magnetic fields without significantly increasing the cost of the device.

Изменение конструкции магнитопровода приводит к изменению конфигурации магнитных силовых линий в расходомере: ликвидированы дополнительные магнитные цепи, образованные электромагнитом и фланцами корпуса. Из-за того, что магнитопровод экранирует большую часть электромагнита, он выполняет функцию защитного экрана. Технический результат, который при этом достигается, заключается в уменьшении потерь магнитного поля за счет уменьшения его рассеяния и увеличении экранирующих свойств магнитопровода от воздействия внешних магнитных полей.Changing the design of the magnetic circuit leads to a change in the configuration of the magnetic field lines in the flowmeter: eliminated additional magnetic circuits formed by the electromagnet and flanges of the housing. Due to the fact that the magnetic circuit shields most of the electromagnet, it acts as a protective shield. The technical result, which is achieved in this case, is to reduce the loss of the magnetic field by reducing its scattering and increasing the shielding properties of the magnetic circuit from the action of external magnetic fields.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 2 формулы изобретения, характеризует электромагнитный расходомер, в котором корпус выполнен из немагнитного материала.The combination of features set forth in paragraph 2 of the claims characterizes an electromagnetic flow meter in which the housing is made of non-magnetic material.

В известном устройстве из-за несовершенства конструкции магнитопровода корпус изготавливается, как правило, из ферромагнитного материала для того, что бы он мог выполнять функцию защиты расходомера от внешних полей. Это приводит к удорожанию стоимости прибора. Выполнение корпуса из немагнитного материала, например из алюминия, устранит этот недостаток.In the known device, due to imperfections in the design of the magnetic circuit, the housing is made, as a rule, of ferromagnetic material so that it can fulfill the function of protecting the flowmeter from external fields. This leads to an increase in the cost of the device. The implementation of the housing of non-magnetic material, such as aluminum, will eliminate this drawback.

Совокупность признаков, изложенных в пункте 3 формулы изобретения, характеризует электромагнитный расходомер, в котором часть каждой пластины магнитопровода, сопряженная со скобой, выполнена в форме части окружности, а скоба выполнена в форме цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу окружности пластины.The combination of features set forth in paragraph 3 of the claims characterizes an electromagnetic flowmeter in which a part of each plate of the magnetic circuit coupled to the bracket is made in the form of a part of a circle, and the bracket is made in the form of a cylindrical surface whose radius is equal to the radius of the circle of the plate.

Такие формы выполнения пластины и скобы решают две задачи: во-первых, увеличить обхват электромагнита магнитопроводом, а во-вторых, позволяет уменьшить габариты расходомера за счет того, что в качестве корпуса можно использовать трубу меньшего диаметра.Such forms of execution of the plate and staples solve two problems: firstly, to increase the girth of the electromagnet with a magnetic circuit, and secondly, it allows to reduce the dimensions of the flowmeter due to the fact that a smaller diameter pipe can be used as a housing.

Изобретение иллюстрируется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

фиг.1 и 2 - схематическое изображение электромагнитного расходомера (виды спереди и сбоку);figure 1 and 2 is a schematic illustration of an electromagnetic flow meter (front and side views);

фиг.3 - пластина магнитопровода.figure 3 - plate magnetic circuit.

Электромагнитный расходомер (фиг.1) содержит корпус 1, выполненный из алюминия и имеющий форму трубы. В корпус помещен участок трубопровода 2, выполненного из немагнитного материала. Внутренняя поверхность трубопровода покрыта слоем 3 неэлектропроводной изоляции, например фторопластом. Трубопровод установлен между полюсами электромагнита 4. В трубопроводе установлены электроды 5. Они должны быть установлены в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. По обе стороны электромагнита на трубопровод 2 надеты две пластины 6, (фиг.2) установленные параллельно друг другу. Пластины 6 соединены друг с другом скобами 7, которые установлены параллельно оси трубопровода 2 и жестко соединены с соответствующим сердечником электромагнита. Часть каждой пластины магнитопровода, сопряженная со скобой, выполнена в форме части окружности, а скоба выполнена в форме цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу окружности пластины. Скобы и пластины выполнены из электротехнической стали. Ширина скоб может быть равна ширине пластин, но может быть и шире. Во втором случае экранирующие свойства магнитопровода будут лучше.The electromagnetic flow meter (figure 1) contains a housing 1 made of aluminum and having the shape of a pipe. A portion of a pipeline 2 made of non-magnetic material is placed in the housing. The inner surface of the pipeline is covered with a layer 3 of non-conductive insulation, for example fluoroplastic. The pipeline is installed between the poles of the electromagnet 4. The electrodes are installed in the pipeline 5. They must be installed in a plane perpendicular to the direction of the field lines of the electromagnet. On both sides of the electromagnet, two plates 6, (FIG. 2) are mounted parallel to each other on the pipeline 2. The plates 6 are connected to each other by brackets 7, which are mounted parallel to the axis of the pipeline 2 and are rigidly connected to the corresponding core of the electromagnet. The part of each plate of the magnetic circuit, coupled with the bracket, is made in the form of a part of a circle, and the bracket is made in the form of a cylindrical surface whose radius is equal to the radius of the circle of the plate. Staples and plates are made of electrical steel. The width of the staples may be equal to the width of the plates, but may be wider. In the second case, the shielding properties of the magnetic circuit will be better.

Измерения показывают, что при выполнении расходомера в соответствии с описанной выше конструкцией потери магнитного поля сокращаются на 20-25 процентов по сравнению с известной.Measurements show that when the flowmeter is made in accordance with the design described above, the magnetic field loss is reduced by 20-25 percent compared to the known one.

Claims (3)

1. Электромагнитный расходомер, содержащий заключенный в корпус участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материала, покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции и помещенного между полюсами электромагнита, полюса которого замкнуты магнитопроводом, и введенные в трубопровод электроды, установленные в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита, отличающийся тем, что магнитопровод выполнен в виде двух параллельно установленных пластин, одетых на трубопровод по разные стороны от электромагнита и соединенных двумя скобами, установленными параллельно оси трубопровода, каждая из которых проходит через соответствующий сердечник.1. An electromagnetic flow meter, comprising a section of a pipeline made of non-magnetic material enclosed in a housing and coated inside a layer of non-conductive insulation and placed between the poles of an electromagnet, the poles of which are closed by a magnetic circuit, and electrodes inserted into the pipeline, mounted in a plane perpendicular to the direction of the field lines of the electromagnet field, characterized in that the magnetic circuit is made in the form of two parallel mounted plates, dressed on the pipeline on opposite sides of the electric magnet and connected by two brackets arranged in parallel with the pipe axis, each of which passes through the respective core. 2. Электромагнитный расходомер по п.1, отличающийся тем, что корпус выполнен из немагнитного материала.2. The electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that the housing is made of non-magnetic material. 3. Электромагнитный расходомер по п.1, отличающийся тем, что часть каждой пластины магнитопровода, сопряженная со скобой, выполнена в форме части окружности, а скоба выполнена в форме цилиндрической поверхности, радиус которой равен радиусу окружности пластины.3. The electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that the part of each plate of the magnetic circuit coupled to the bracket is made in the form of a part of a circle, and the bracket is made in the form of a cylindrical surface whose radius is equal to the radius of the circle of the plate.

Images