CS273654B1 - Induction-type flow meter with vibrations,impacts and working medium temperatures increased resistance - Google Patents
Induction-type flow meter with vibrations,impacts and working medium temperatures increased resistance Download PDFInfo
- Publication number
- CS273654B1 CS273654B1 CS609088A CS609088A CS273654B1 CS 273654 B1 CS273654 B1 CS 273654B1 CS 609088 A CS609088 A CS 609088A CS 609088 A CS609088 A CS 609088A CS 273654 B1 CS273654 B1 CS 273654B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- ferromagnetic
- flow meter
- measuring tube
- poles
- salient poles
- Prior art date
Links
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 title claims description 8
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 38
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims abstract description 11
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims description 8
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 7
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 claims description 4
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 5
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Předmět Feňoní oe týká vlastností průtokoměru indukčního typu oo zvýšenou odolností proti, vibracím, rázům a teplotám pracovního prostředí, který při svém provozu ja namáhán vibracemi, rázy i zvýSenými teplotami okolního prostředí. Přitom jsou jeho geometrická rozměry a hmotnost z technologických důvodů krajně omezeny.The subject of the phenomenon relates to the properties of an induction-type flow meter with increased resistance to vibration, shock and temperature of the working environment, which in its operation is subjected to vibrations, shock and elevated ambient temperatures. Its technological dimensions and weight are extremely limited due to technological reasons.
Existuje řada laboratorních, zkušebnických eventuálně i provozních potřeb, kdy je nutno měřit průtok kapalin za ztížených podmínek, například při současných vibracích, kterými je vystaveno připojovací potrubí i samotný průtokoměr. Výběr vhodné přístrojové techniky je v takovém případě nesnadný..There are a number of laboratory, test and eventually operational needs, where it is necessary to measure the flow of liquids under difficult conditions, for example at the simultaneous vibrations to which the connecting pipe and the flowmeter itself are exposed. Choosing the right instrumentation in such a case is difficult.
Dosavadní prútokoměry například clonového typu jsou pro daný případ nevhodné, protože způsobují nežádoucí tlakovou ztrátu a jsou za daných provozních podmínek i nepřesné. Prútokoměry turbinového typu jsou nepoužitelné nejen z hlediska tlakových ztrát, ale také z důvodů nízké provozní životnosti a přesnosti, zvlášt v prostředí, kdy ložiska rotujícího rotoru jsou vystavena silným vibracím, eventuálně i rázům. Také zvýšená teplota protékající tekutiny měnící se aperiodicky v čase má v tomto případě nepříznivý vliv na přesnost měření. Prútokoměry založené na principu měření diference rychlosti šíření ultrazvukových vln v protékající tekutině po směru a proti směru proudění jsou v prostředí s přídavnými vibracemi málo přesné a jsou i provozně nespolehlivé. Prútokoměry indukčního typu určené pro měření iontovodivých eventuálně elektronově vodivých látek běžně vyráběné pro potřeby průmyslu, jsou rozměrné á velmi hmotné a vesměs nejsou uzpůsobeny pro provoz, kdy nepříznivě spolupůsobí chvění, eventuálně proměnná teplota i rázy. Při vibracích o kmitočtu 3 až 12 Hz a amplitudách do 8 mm dochází v těchto případech k rychlé únavě konstrukčních materiálů a po čase k celkové destrukci, V daném případě předpokládaného využití jsou taková zařízení nepoužitelná.Prior art flowmeters, for example of the orifice type, are unsuitable for the present case because they cause undesired pressure loss and are inaccurate under the given operating conditions. Turbine-type flowmeters are not only usable in terms of pressure drop, but also because of low service life and accuracy, especially in environments where rotating rotor bearings are subject to strong vibration and possibly shock. Also, the elevated temperature of the fluid flowing aperiodically over time also adversely affects measurement accuracy. Flowmeters based on the principle of measuring the difference in velocity of ultrasonic waves in the flowing fluid upstream and downstream are poorly accurate in the environment with additional vibrations and are operationally unreliable. Inductive flowmeters designed for measurement of ion-conducting or electronically conductive substances commonly produced for industry are large and very massive and are not suitable for operation, where vibrations, eventually variable temperature and surges are adversely affected. In these cases, vibrations with frequencies of 3 to 12 Hz and amplitudes of up to 8 mm lead to rapid fatigue of the construction materials and over time to total destruction. In the case of the intended use, such devices are unusable.
Uvedené nedostatky jsou odstraněny u průtokoměru indukčního typu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že feromagnetický plášt magnetického obvodu má tvar protáhlého sploštělého válce nebo tvar protáhlého hranolu a vytváří spolu se dvěma čely a dvěma napojovacími hubicemi úplné vnější pouzdro průtokoměru indukčního typu. Přitom je osová délka vyniklých pólů v poměru 2:3 až 2:9 k osové délce feromagnetického pláště. Měřicí trubice je opatřena na protilehlých stranách dvěma drážkami, do kterých přesně lícují vyniklé póly feromagnetického pláště. Obě napojovací hubice zasahují až do vnitřního prostoru feromagnetického pláště a jsou stejně jako i čela průtokoměru vyrobeny z neferomagnetického materiálu.These drawbacks are eliminated in the induction-type flowmeter according to the invention, which is characterized in that the ferromagnetic sheath of the magnetic circuit has the shape of an elongated flattened cylinder or an elongated prism and forms a complete outer housing of the induction-type flowmeter. In this case, the axial length of the prominent poles is in a ratio of 2: 3 to 2: 9 to the axial length of the ferromagnetic sheath. The measuring tube is provided with two grooves on opposite sides to which the prominent poles of the ferromagnetic shell fit exactly. Both connecting nozzles extend into the inner space of the ferromagnetic casing and, like the flow meter fronts, are made of non-ferromagnetic material.
Hlavní přednost navrženého zařízení spočívá v tom, že nežádoucí rozptylové magnetické siločáry se mohou při tomto uspořádání průtokoměru indukčního typu uzavírat v maximální míře jen mezi vyniklými póly a feromagnetickým pláštěm v jeho vnitřním prostoru, jelikož osová délka pláště podstatně přesahuje osovou délku vyniklých pólů umístěných uprostřed, proto je rozptylové magnetické pole ve vnějším prostoru kolem průtokoměru zanedbatelné, takže nemůže v zásadní míře ovlivnit přesnost měření i při přiblížení cizího feromagnetického tělesa k plášti. Toto řešení a konstrukční uspořádáni umožňuje využít feromagnetického pláště také ve funkci podstatné části ochranného pouzdra, což vede ke snížení hmotnosti a vnějších rozměrů.The main advantage of the proposed device is that the undesirable scattering magnetic field lines in this arrangement of the induction-type flowmeter can only be closed to a maximum extent between the excited poles and the ferromagnetic sheath in its interior, since the axial length of the sheath substantially exceeds the axial length therefore, the scattering magnetic field in the external space around the flow meter is negligible, so that it cannot substantially affect the measurement accuracy even when the foreign ferromagnetic body is approaching the housing. This design and construction make it possible to utilize the ferromagnetic sheath also as a substantial part of the protective housing, which leads to a reduction in weight and external dimensions.
Ještě výraznějšího snížení nežádoucích rozptylových siločár se dosáhne koncentrací užitečných magnetických siločáar za použití feromagnetického tělesa, které je pomocí výztuh z neferomagnetického materiálu umístěno přímo v podélné ose měřicí trubice. Lze v tomto případě použít bud magneticky měkký Fe materiál s elektricky nevodivým povlakem, nebo feroraagnetikum v podobě feritového tělesa. U feritů není nutný povlak z elektricky nevodivého materiálu. Tímto způsobem se dosáhne podstatného zvýšení magnetické indukce v pracovní mezeře magnetického obvodu mezi vyniklými póly feromagnetického pláště a současně i zvýšení průtočné rychlosti proudící látky v prostoru snímacích elektrod. Tím dochází k zlepšení účinnosti průtokoměru indukčního typu i zvýšení signálního napětí odebíraného ze snímacích elektrod měřici trubice. Z indukčního zákona vyplývá, že ve vztahuAn even greater reduction in undesirable scattering field lines is achieved by the concentration of useful magnetic field lines using a ferromagnetic body which is placed directly in the longitudinal axis of the measuring tube by means of reinforcements of non-ferromagnetic material. Either a magnetically soft Fe material with an electrically non-conductive coating or a ferromagnetic ferrite body may be used. For ferrites, a coating of electrically non-conductive material is not required. In this way, a significant increase of the magnetic induction in the working gap of the magnetic circuit between the excellent poles of the ferromagnetic sheath is achieved and at the same time the flow velocity of the flowing substance in the area of the sensing electrodes is increased. This improves the efficiency of the flow meter of the induction type as well as the signal voltage drawn from the sensing electrodes of the measuring tube. The law of induction implies that in a relationship
CS 273654 Bl pro indukované napětí = B.l.v se v tomto případě současně zvyšují dva parametry, to znamená rychlost proudění v i magnetická indukce B. Tato konstrukční úprava je zvlášť výhodná, jedná-li se o měření nízkých 'průtočných rychlostí, kdy za normálních okolností je signální napětí tak nízké, že jeho .další zpracování v elektronických obvodech činí potíže pro nízký odstup signál - šum. Tím, že měřicí trubice je opatřena dvěma drážkami na protilehlých stranách, do ktorých přesně lícují vyniklé póly, jo zkrácena dráha užitečných magnetických siločar v pracovní mezeře průtokoměru indukčního typu, což má také příznivý vliv na zvýšeni magnetické indukce a zlepšení poměru užitečného magnetického toku k toku rozptylovému. Lícující vyniklé póly v drážkách měřicí trubice přesně definují vzájemnou polohu snímacích elektrod a vyniklých pólů feromagnetického pláště. Toto řešení má podstatný vliv na přesnost měřeni a současně je tímto způsobem zvětšena i celková mechanická tuhost průtokoměru, což je zvlášť důležité s ohledem na požadavek dlouhodobé stability měření při namáhání vibracemi, částečné snížení přetlakové pevnosti měřicí trubice způsobené zafrézováním dvou drážek je kompenzováno konstrukcí napojovacích hubic umístěných na obou koncích měřicí trubice a připevněných na obou čelech, které jsou vyrobeny z neferomagnetického materiálu a jsou zasunuty až do vnitřního prostoru feromagnetického pláště, kde v oblasti vyniklých pólů ztužuji měřicí trubici a zlepšují její přetlakovou pevnost.CS 273654 B1 for induced voltage = Blv in this case simultaneously increases two parameters, i.e. the flow velocity vi magnetic induction B. This design is particularly advantageous when measuring low flow velocities, where normally the signal is voltage so low that its further processing in electronic circuits makes it difficult for low signal-to-noise ratio. By providing two grooves on opposite sides to which the excited poles fit precisely, the path of the useful magnetic field lines in the working gap of the induction type flowmeter is shortened, which also has a beneficial effect on increasing the magnetic induction and improving the ratio of useful magnetic flux to flow scattering. The matching poles in the grooves of the measuring tube precisely define the relative position of the sensing electrodes and the poles of the ferromagnetic shell. This solution has a significant influence on the measurement accuracy and at the same time the overall mechanical stiffness of the flowmeter is increased, which is especially important in view of the long-term stability measurement requirement under vibration stress. Partial reduction of measuring tube overpressure due to milling two grooves is compensated by construction located at both ends of the measuring tube and attached to both ends, which are made of non-ferromagnetic material and are inserted into the inner space of the ferromagnetic housing, where in the region of prominent poles, the measuring tube reinforces and improves its overpressure strength.
Na obr. 1 je uveden příklad konstrukce průtokoměru indukčního typu se zvýšenou odolností proti vibracím, na obr. 2 je na příčném řezu uveden jiný příklad konstrukce průtokoměru za využití feromagnetického tělesa umístěného v ose měřicí trubice a na obr. 3 je naznačen jeho podélný řez.Fig. 1 shows an example of the construction of an inductive type flow meter with increased vibration resistance; Fig. 2 shows another cross-sectional view of another example of a flowmeter design using a ferromagnetic body located in the axis of the measuring tube; and Fig. 3 shows its longitudinal section.
Průtokoměr indukčního typu sestává z magnetického obvodu, tvořeného feromagnetickým pláštěm 2» mající tvar protáhlého hranolu a nesoucí ve své vnitřní části dva vyniklé póly £. Na těchto pólech jsou nasunuty budicí cívky 2< V prostoru mezi vyniklými póly je situována měřicí trubice 5, která má ňa svých protilehlých stranách vytvořeny dvě drážky 2» do kterých přesně lícují vyniklé póly 4_ feromagnetického pláště 2· Měřicí trubice současně nese i dvě snímací elektrody jejichž spojnice jde kolmo k podélné ose měřicí tru biče 2 i kolmo ke směru střední magnetické siločáry spojující oba vyniklé póly 4_. Konce feromagnetického pláště 2 jsou uzavřeny čely 2 a dvěma napojovacími hubicemi 2· Feromagnetický plášť Γ a obě čela 2 s napojovacími hubicemi 2 vytváří tak úplné vnější ochranné pouzdro průtokoměru indukčního typu, který ve svém vnitřním prostoru nese ostatní funkční části zařízení. Současně tyto části chrání před poškozením.The flowmeter of the inductive type consists of a magnetic circuit consisting of a ferromagnetic jacket 2 having the shape of an elongated prism and carrying two prominent poles 6 in its inner part. On these poles are excited coils 2. In the space between the excellent poles there is situated a measuring tube 5, which has on its opposite sides two grooves 2 »into which exactly the excited poles 4 of ferromagnetic casing 2 fit exactly. the line of which extends perpendicular to the longitudinal axis of the measuring tube 2 and perpendicular to the direction of the central magnetic field line connecting the two excited poles 4. The ends of the ferromagnetic casing 2 are closed by faces 2 and two connecting nozzles 2. The ferromagnetic casing 2 and the two faces 2 with connecting nozzles 2 thus form a complete outer protective sleeve of an induction type flowmeter which carries other functional parts of the device in its interior. At the same time, these parts protect against damage.
Jiný příklad konstrukce průtokoměru indukčního typu odolný proti vibracím, rázům a teplotám pracovního prostředí nenáročný na obestavěný prostor je znázorněn ve svém příčném řezu na obr. 2 a v podélném řezu na obr. 3. Jeho základní znaky jsou shodné s příkladem konstrukce podle obr. 1, je však navíc doplněn feromagnetickým tělesem 10 s elektricky nevodivým povlakem 21» které je neseno držáky 2 a je umístěno v podélné ose měřicí trubice 2 symetricky v prostoru mezi vyniklými póly 2» kde tyto svou délkou přesahuje o 10 až 50 %.Another example of an induction-type flowmeter design that is resistant to vibration, shock, and ambient temperature is shown in its cross-section in Fig. 2 and in its longitudinal section in Fig. 3. Its basic features are identical to those of Fig. 1. however, it is additionally supplemented by a ferromagnetic body 10 with an electrically non-conductive coating 21 which is supported by the holders 2 and is disposed in the longitudinal axis of the measuring tube 2 symmetrically in the space between the excelent poles 2.
Průtokoměr indukčního typu se zvýšenou odolností proti vibracím, rázům a teplotám pracovního prostředí pracuje tak, že průchodem pulzačního stejnosměrného proudu cívkami umístěnými na vyniklých pólech feromagnetického pláště vznikne pulzační magnetické pole. Podstatná část magnetických siločar tohoto pole vystupujících z vyniklých pólů feromagnetického pláště protíná kapalinu protékající měřicí trubicí a indukuje v této napětí úměrné rychlosti proudění a hustotě magnetických siločar. Indukované napětí je odebíráno z elektrod umístěných proti sobě a v rovině, která prochází podélnou osou měřicí trubice i kolmo ke směru střední magnetické siločáry procházející osou obou vyniklých pólů feromagnetického pláště. Tím, že(ioba vyniklé póly jsou zasunuty do zafrézovaných drážek v měřicí trubici, dochází k jegich vzájemnému přiblížení a současně i k nasměrování a koncentraci užitečného magnetického toku na. oblast, kde indukované napětí jeAn induction-type flow meter with increased resistance to vibrations, shock and temperature of the working environment works by passing a pulsating direct current through the coils located on the prominent poles of the ferromagnetic shell to create a pulsating magnetic field. A substantial part of the magnetic field lines of this field emerging from the prominent poles of the ferromagnetic shell crosses the liquid flowing through the measuring tube and induces at this voltage proportional to the flow velocity and density of the magnetic field lines. The induced voltage is drawn from the electrodes placed opposite to each other and in a plane that extends through the longitudinal axis of the measuring tube and perpendicular to the direction of the central magnetic field line passing through the axis of the two excited poles of the ferromagnetic shell. Provided that (i both polepiece zafrézovaných are inserted into grooves in the measuring tube occurs jegich approach to each other while also directing and concentrating the useful magnetic flux. The region where the induced voltage is
4t>!4t>!
CS 273654 Bl z kapaliny snímáno elektrodami při maximální amplitudě. Timto způsobem je současně dosaženo i potlačení nežádoucích rozptylových toků vně feromagnetického pláště na minimum. Drážky v měřicí trubici, do kterých přesně lícují vyniklé póly, zabraňují jakémukoliv pohybu feromagnetického pláště, takže vzájemná poloha všech funkčních dílů zůstává přesně definovaná i při rázech a vibracích, kterým je průtokoměr vystaven.CS 273654 B1 from liquid is sensed by electrodes at maximum amplitude. At the same time, the suppression of undesirable scattering fluxes outside the ferromagnetic jacket is also minimized. The grooves in the measuring tube, to which the excellent poles fit precisely, prevent any movement of the ferromagnetic housing, so that the relative position of all the functional parts remains precisely defined even under the shocks and vibrations to which the flow meter is exposed.
Toto koncepční uspořádání průtokoměru indukčního typu podle vynálezu umožnilo například snížit hmotnost indukčního průtokoměru světlosti 32 mm na hodnotu 1,4 kg. Vzhledem k dynamickým zrychlením, při kterých přístroj pracuje, je tato hodnota hmotnosti příznivá. Přes tuto nízkou hmotnost je tento průtokoměr odolný i proti přetlakovým rázům, které jsou zachyceny napojovacími hubicemi, zasunutými z obou stran na měřicí trubici a zasahují až do oblasti vyniklých pólů a snímacích elektrod.This conceptual arrangement of the induction flow meter according to the invention made it possible, for example, to reduce the weight of the induction flow meter of 32 mm diameter to 1.4 kg. Due to the dynamic accelerations at which the instrument operates, this weight value is favorable. Despite its low weight, the flowmeter is also resistant to pressure surges that are trapped by connection nozzles inserted from both sides on the measuring tube and reach to the area of the poles and sensing electrodes.
Konstrukční uspořádání podle předmětu vynálezu umožňuje realizaci přesných průtokoměrú indukčního typu, jejichž nízký obestavěný prostor, malá hmotnost 1 necitlivost k vibracím, rázům i teplotám předurčuji tato zařízení k využití například v některých exponovaných hutních 1 chemických provozech.The construction according to the present invention allows the realization of precision flowmeters of the inductive type whose low built-in space, low weight 1 insensitivity to vibrations, shocks and temperatures predetermine these devices for use in some exposed metallurgical 1 chemical plants.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS609088A CS273654B1 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Induction-type flow meter with vibrations,impacts and working medium temperatures increased resistance |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS609088A CS273654B1 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Induction-type flow meter with vibrations,impacts and working medium temperatures increased resistance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS609088A1 CS609088A1 (en) | 1990-07-12 |
| CS273654B1 true CS273654B1 (en) | 1991-03-12 |
Family
ID=5407139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS609088A CS273654B1 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Induction-type flow meter with vibrations,impacts and working medium temperatures increased resistance |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS273654B1 (en) |
-
1988
- 1988-09-12 CS CS609088A patent/CS273654B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS609088A1 (en) | 1990-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6414493B1 (en) | Toroid conductivity sensor | |
| US9752911B2 (en) | Fluid parameter sensor and meter | |
| EP0114737B1 (en) | Capacitively coupled magnetic flowmeter | |
| CN1264464A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| US4322982A (en) | Flowmeter | |
| US3406569A (en) | Magnetic flowmeter of improved linearity | |
| US4554828A (en) | Measuring device for the magneto-inductive measuring of the flow rate of a liquid medium | |
| US3610040A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| US4653319A (en) | Speed indicating means | |
| US3763692A (en) | Measuring of fluid density | |
| US3443432A (en) | Flowmeter | |
| US3191436A (en) | Electromagnetic flowmeter | |
| CS273654B1 (en) | Induction-type flow meter with vibrations,impacts and working medium temperatures increased resistance | |
| US5321990A (en) | Vortex flow meter | |
| US3323363A (en) | Inductive flowmeter | |
| EP3628982B1 (en) | Full bore magnetic flowmeter assembly | |
| SU905864A2 (en) | Speed sensor | |
| US3242426A (en) | Magnetic testing probe with mutually perpendicular energizing and pickup coils, the latter surrounding the former | |
| US3372591A (en) | Flowmeter | |
| RU2591277C1 (en) | Magnetic flow meter of liquid metal | |
| RU2090844C1 (en) | Vortex electromagnetic flowmeter | |
| SU1150544A1 (en) | Device for measuring liquid flow speed gradient | |
| JPH07139980A (en) | Electromagnetic flow meter | |
| KR100477085B1 (en) | Linerless and capsulated magnetic flow meter with electrode and exiting coil | |
| CN111771104B (en) | Electromagnetic Flowmeter |