CN103048024A - 高温高粘度液态金属电磁流量计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温高粘度液态金属电磁流量计，该电磁流量计由磁路、流通管道、信号输出和转换装置组成，其中高温液态铅铋在管道内流动，流动方向垂直于磁场。本发明适用温度范围广，最高工作温度可达600℃，测量结果与被测流体介质的温度、密度、粘度等物理参数无关，管道内无可动或阻流部件，没有附加压力损失。经过校核计算适用于液态铅铋系统，经运行实践证明，测量结果稳定，完全可以达到要求的精度。

Description

高温高粘度液态金属电磁流量计
【技术领域】
本发明属于液态金属计量设备领域，具体涉及一种高温高粘度液态金属流量测量的装置。
【背景技术】
液态铅铋高温回路是对液态铅铋的流动、传热特性等研究的平台，为了研究流量对各个特性的影响或者是固定流量其余各变量对各个特性的研究，流量的测量的准确性直接影响到实验结果的可靠性，而液态铅铋是一种高温高粘度的导电金属，国内和国外公布的现存的技术无法达到使用要求。
中国专利申请号为200910116768.4公开了一种液态金属电磁流量计，是国内唯一一个关于液态金属流量测量的专利，它具有两块磁钢对称分布在管道两侧，两根导线焊接在管道左右两侧，通过测得切割磁感线产生的电流换算成液体流量。此种流量计用在液态铅铋高温回路中存在的较大问题，首先，液态铅铋粘度较大，所以流通管道需要内径较大的管道，而感应电流与管径成反比；其次，磁钢在管道两侧布置，要承受600℃温度，必须使用钐钴磁钢或者铝镍钴，而这两种磁钢的剩磁较钕铁硼要小很多；再者，使用开路设计，漏磁很大。而流量计要保证足够的精度，需要足够强的磁场。
【发明内容】
本发明的目的就是克服上述现有技术的缺点，提供了一种能够对高温下各种粘度的液态金属进行测量的液态金属电磁流量计。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种高温高粘度液态金属电磁流量计，包括第一磁钢、第二磁钢、第一渐缩导磁体、第二渐缩导磁体、矩形导磁体和管道；第一磁钢的S极通过矩形导磁体接第二磁钢的N极；第一渐缩导磁体和第二渐缩导磁体的结构相同，均呈L型，其包括矩形立柱和垂直设置于矩形立柱侧壁的渐缩块；第一渐缩导磁体的矩形立柱连接第一磁钢的N极，第二渐缩导磁体的矩形立柱连接第二磁钢的S极，第一渐缩导磁体的渐缩块正对第二渐缩导磁体的渐缩块，第一渐缩导磁体的渐缩块和第二渐缩导磁体的渐缩块之间形成空气间隙，空气间隙内垂直于磁场方向安装有管道。
本发明进一步的改进在于：所述渐缩块的截面积从矩形立柱至空气间隙进行递减。
本发明进一步的改进在于：第一磁钢和第二磁钢的材质为钕铁硼；第一渐缩导磁体和第二渐缩导磁体的材质为纯铁。
本发明进一步的改进在于：矩形导磁体的材质为纯铁。
本发明进一步的改进在于：第一磁钢、第二磁钢、第一渐缩导磁体、第二渐缩导磁体和矩形导磁体连接成C型状。
本发明进一步的改进在于：管道内为温度不大于600℃的液态金属。
本发明进一步的改进在于：第一渐缩导磁体的渐缩块端面平行于第二渐缩导磁体的渐缩块端面。
相对于现有技术，本发明具有以下优点和有益效果：
1.适用温度范围广，最高工作温度可达600℃；
2.测量结果与被测流体介质的温度、密度、黏度等物理参数无关；
3.管道内无可动或阻流部件，没有附加压力损失；
4.气隙磁场大，当黏度较大时，也能保证精度要求。
总之，本装置可以精确的测量液态铅铋的流量。
【附图说明】
图1为本发明结构示意图；
图2为应用本发明高粘度液态金属电磁流量计测量液态铅铋流量的测试结果图；
其中，1为磁钢；2为电极；3渐缩导磁体；4为信号转换器；5为管道；6为矩形导磁体。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
结合图1，本发明一种高温高粘度液态金属电磁流量，包括：两块磁钢1、两个电极2、两个渐缩导磁体3、信号转换器4、管道5和矩形导磁体6。
两块磁钢1包括第一磁钢和第二磁钢，两个渐缩导磁体3包括第一渐缩导磁体和第二渐缩导磁体。本发明一种高粘度液态金属电磁流量总体为存在气隙的不完整环形，不完整环形由第一磁钢、第二磁钢、第一渐缩导磁体、第二渐缩导磁体和矩形导磁体6组成。第一磁钢的S极通过矩形导磁体6接第二磁钢的N极。第一渐缩导磁体和第二渐缩导磁体的结构相同，均呈L型，其包括矩形立柱和垂直设置于矩形立柱侧壁的渐缩块。第一渐缩导磁体的矩形立柱连接第一磁钢的N极，第二渐缩导磁体的矩形立柱连接第二磁钢的S极，第一渐缩导磁体的渐缩块正对第二渐缩导磁体的渐缩块，第一渐缩导磁体的渐缩块正和第二渐缩导磁体的渐缩块之间为空气间隙，空气间隙内垂直于磁场方向安装管道5，在管道5电势最高和最低两点上焊接两个电极2，两个电极2通过导线连接信号转换器4和数据采集器。
本发明中，两块磁钢1的磁极方向由S极接N极，磁钢1产生磁场，通过纯铁的渐缩导磁体3和纯铁的矩形导磁体6传导，周围少量漏磁，在环路上的气隙内产生平行且近似均匀的磁场，当测量液态导电介质流量时，工作介质从管道5内通过，切割磁感线产生感应电动势，电动势垂直于管道5且垂直于磁场方向，通过电极2和导线将电信号接到数据采集系统或传递给校对后的信号转换器4，流量便可以直观的读出。经过安装使用，其测量准确，可重复性好，完全可以达到设计要求。
磁钢1材料选用钕铁硼，两个渐缩导磁体3和空气将高温管道和磁钢1隔开；磁钢材料选用钕铁硼，虽然钕铁硼的工作温度较低，通过这种环路的布置方式，使得钕铁硼位置的温度保持较低，钕铁硼的剩磁和矫顽力都比较大，同时，导磁材料和磁钢构成的环路设计，使得周围漏磁大大降低，保证了管道位置处的磁场强度足够大。管道两侧导磁材料的渐缩设计，使得管道处磁场强度进一步增加。其系统运行时，高温高粘度的液态金属流经管道，产生感应电动势，通过管道两侧的电极将电信号引出接入信号转换器。
图2为应用本发明高粘度液态金属电磁流量计测量液态铅铋流量的测试结果。测试结果表明，电磁流量计输出信号与所测液态金属流量有很好的线性对应关系，信号读取方便，测量精度高。

Claims (8)

1.一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，包括第一磁钢、第二磁钢、第一渐缩导磁体、第二渐缩导磁体、矩形导磁体和管道；第一磁钢的S极通过矩形导磁体接第二磁钢的N极；第一渐缩导磁体和第二渐缩导磁体的结构相同，均呈L型，其包括矩形立柱和垂直设置于矩形立柱侧壁的渐缩块；第一渐缩导磁体的矩形立柱连接第一磁钢的N极，第二渐缩导磁体的矩形立柱连接第二磁钢的S极，第一渐缩导磁体的渐缩块正对第二渐缩导磁体的渐缩块，第一渐缩导磁体的渐缩块和第二渐缩导磁体的渐缩块之间形成空气间隙，空气间隙内垂直于磁场方向安装有管道。
2.根据权利要求1所述的一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，所述管道的电势最高和最低两点上焊接两个电极，两个电极通过导线连接信号转换器。
3.根据权利要求1所述的一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，所述渐缩块的截面积从矩形立柱至空气间隙进行递减。
4.根据权利要求1所述的一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，第一磁钢和第二磁钢的材质为钕铁硼；第一渐缩导磁体和第二渐缩导磁体的材质为纯铁。
5.根据权利要求1所述的一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，矩形导磁体的材质为纯铁。
6.根据权利要求1所述的一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，第一磁钢、第二磁钢、第一渐缩导磁体、第二渐缩导磁体和矩形导磁体连接成C型。
7.根据权利要求1所述的一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，管道内为液态金属。
8.根据权利要求1所述的一种高温高粘度液态金属电磁流量计，其特征在于，管道内为温度不大于600℃的液态金属。
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