Результат интеллектуальной деятельности: ВИХРЕВОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкометаллических теплоносителей.

Известен вихревой электромагнитный расходомер [патент РФ 94000644 A1, M. кл.⁶ G01F 1/32, 1995], содержащий трубопровод из немагнитного материала с телом обтекания в виде вихреобразующего стержня, ось которого перпендикулярна оси трубопровода, двухполюсный магнит, создающий магнитное поле внутри трубы, и чувствительный элемент в виде индукционной катушки, подключенной к блоку обработки сигнала. Полюса магнита размещены последовательно вдоль линии пересечения наружной поверхности трубы с плоскостью, проходящей через продольную ось трубы перпендикулярно оси тела обтекания, а индукционная катушка размещена между полюсами магнита и ее ось перпендикулярна поверхности трубопровода.

Недостатками данного расходомера является относительная сложность конструкции и относительно низкая амплитуда выходного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к представляемому устройству является электромагнитный расходомер [патент РФ на изобретение №2090844, МПК⁶ G01F 1/32, 1997]. Сущность этого устройства: на наружной поверхности трубопровода из немагнитного материала размещен двухполюсный магнит. Ось магнита расположена в плоскости, проходящей через ось трубопровода перпендикулярно оси тела обтекания в виде вихреобразующего стержня, и параллельна оси трубопровода. Между полюсами магнита перпендикулярно поверхности трубопровода установлена индукционная катушка, подключенная к блоку обработки сигналов.

Недостатком этого расходомера является относительная сложность конструкции и относительно низкий уровень выходного сигнала.

Задачей изобретения является устранение недостатков приведенного выше расходомера, а именно:

- уменьшение весогабаритных показателей, что особенно актуально на трубопроводах большого диаметра;

- увеличение амплитуды выходного сигнала.

Для достижения поставленных целей в вихревом расходомере, содержащем измерительный участок в виде трубопровода с телом обтекания, продольная ось которого перпендикулярна направлению потока жидкометаллического теплоносителя, постоянный магнит, создающий магнитное поле внутри измерительного участка, и индукционную катушку, установленную с возможностью подключения к измерительной аппаратуре, предлагается:

- расположить постоянный магнит внутри тела обтекания таким образом, чтобы линия, соединяющая полюса постоянного магнита, образовывала угол с продольной осью измерительного участка;

- поместить индукционную катушку внутрь тела обтекания таким образом, чтобы ее ось образовывала угол с линией, соединяющей полюса постоянного магнита.

Один из вариантов вихревого электромагнитного расходомера представлен на фиг. 1 и фиг. 2, где на фиг. 1 изображен продольный разрез измерительного участка, а на фиг. 2 - вид измерительного участка слева. На фигурах 1 и 2 приняты следующие позиционные обозначения: 1 - измерительный участок, 2 - тело обтекания, 3 - постоянный магнит, 4 - индукционная катушка.

Вихревой электромагнитный расходомер содержит измерительный участок 1, тело обтекания 2, постоянный магнит 3, индукционную катушку 4.

Измерительный участок 1 выполнен в виде трубопровода.

Тело обтекания 2 в виде цилиндра со сквозным центральным отверстием установлено по диаметру измерительного участка 1 так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна потоку жидкометаллического теплоносителя.

Постоянный магнит 3 цилиндрической формы расположен внутри тела обтекания 2.

Индукционная катушка 4 установлена внутри тела обтекания 2 с возможностью подключения к вторичной аппаратуре.

Вихревой электромагнитный расходомер работает следующим образом.

При наличии расхода жидкого металла через измерительный участок 1 при помощи индукционной катушки 4 регистрируется сигнал, частота которого пропорциональна величине расхода.

Пример конкретного исполнения устройства.

Тело обтекания 2 в виде цилиндра из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т длиной 86 мм и Ø29,5 мм со сквозным центральным отверстием Ø21,5 мм установлено по диаметру измерительного участка 1 в виде трубопровода из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т длиной 100 мм и Ø89×4,5 мм на его середине.

Постоянный магнит 3 цилиндрической формы 020,5 мм и длиной 60 мм, выполненный из сплава ЮН14ДК24 и имеющий продольные канавки у полюсов шириной 3 мм и глубиной 3 мм, в которых располагается обмотка индукционной катушки 4, помещен внутрь тела обтекания 2 и зафиксирован в нем при помощи продольного паза, при этом линия, соединяющая полюса постоянного магнита 3, образовывает прямой угол с продольной осью измерительного участка 1. Постоянный магнит 3 имеет величину магнитной индукции, равную 60 мТл. Индукционная катушка 4 выполнена из провода пож - 700 Ø0,5 мм. Количество витков - 30.

Торцевые отверстия тела обтекания 2 заварены заглушками. Через одну из заглушек выведены концы индукционной катушки 4 и подключены к системе нормирующих преобразователей.

Через измерительный участок 1 прокачивают жидкий натрий при Τ=250°C. Величина расхода натрия - 10 кг/с. При помощи индукционной катушки 4 снимают переменный сигнал, частота которого пропорциональна величине расхода натрия.

Размещение постоянного магнита 3 и индукционной катушки 4 внутри тела обтекания 2 позволяет уменьшить весогабаритные характеристики вихревого расходомера, что особенно актуально для трубопроводов большого диаметра. Также подобное расположение постоянного магнита 3 и индукционной катушки 4 заметно увеличивает уровень выходного сигнала, так как максимальная магнитная индукция прикладывается непосредственно в зоне вихреобразования.

Технический результат - уменьшение весогабаритных показателей вихревого расходомера и повышение точности определения расхода жидкометаллического теплоносителя.