RU109286U1

RU109286U1 - ELECTROMAGNETIC FLOW METER

Info

Publication number: RU109286U1
Application number: RU2011122567/28U
Authority: RU
Inventors: Александр Вячеславович Шохин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ТЕРМОТРОНИК"
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2011-10-10

Abstract

1. Электромагнитный расходомер, содержащий заключенные в корпус электромагнит и помещенный в поле электромагнита участок трубопровода, изготовленный из немагнитного материала, с изолирующим слоем из неэлектропороводного материала по внутренней стороне, снабженный электродами, размещенными во внутреннем объеме трубопровода и установленными в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита, отличающийся тем, что изолирующий слой выполнен составным в виде, по меньшей мере, двух сопряженных изолирующих вставок вдоль внутренней стороны трубопровода, разделенных между собой вдоль смежных сторон зазорами по эквипотенциальной относительно электродов плоскости. ! 2. Электромагнитный расходомер по п.1, отличающийся тем, что электроды выполнены с обеспечением возможности фиксации местоположения вставок. ! 3. Электромагнитный расходомер по п.1 или 2, отличающийся тем, что изолирующие вставки выполнены из конструкционных пластиков. 1. An electromagnetic flowmeter containing an electromagnet enclosed in a housing and placed in a field of an electromagnet pipe section made of non-magnetic material, with an insulating layer of non-electro-porous material on the inside, equipped with electrodes placed in the internal volume of the pipeline and installed in a plane perpendicular to the direction of the lines of force fields of an electromagnet, characterized in that the insulating layer is made integral in the form of at least two conjugate insulating inserts to along the inner side of the pipeline, separated by gaps along adjacent sides along a plane equipotential with respect to the electrodes. ! 2. The electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that the electrodes are configured to fix the location of the inserts. ! 3. The electromagnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating inserts are made of structural plastics.

Description

Полезная модель относится к области приборостроения, в частности к направлению тепло- и расходометрии, и позволяет измерять расходы электропроводной жидкости и теплоносителя электромагнитным способом в напорных трубопроводах.The utility model relates to the field of instrumentation, in particular to the direction of heat and flow metering, and allows you to measure the flow rate of electrically conductive fluid and coolant in an electromagnetic way in pressure pipelines.

Известен электромагнитный расходомер, выполненный на основе трубы из немагнитного и неэлектропроводного материала, на которой установлены катушки возбуждения, полюсные наконечники и электроды. Корпус изделия выполнен из ферромагнитной стали. Провода от катушек возбуждения и электродов выведены в клеммную коробку. Герметичность конструкции обеспечивается стальными фланцами и уплотнительными материалами. Внутренний объем корпуса заполнен смесью слюды и пропиточного лака (пат. РФ №2277699, G01F 1/58, от 10.06.2006 г.). Недостатками конструкции являются ее низкая надежность и нетехнологичность. Ненадежность показаний вызвана в частности тем, что как известно полимеризация заливочного материала, изготовленного с применением полиимидных либо эпоксидных смол происходит при высоких температурах порядка 180-200°С вызывающих размягчение материала уплотнений, прежде всего электродных, что приводит к нарушению герметичности прежде всего электродных узлов и, как следствие, к потере сопротивления изоляции измерительных и питающих цепей.Known electromagnetic flowmeter, made on the basis of a pipe of non-magnetic and non-conductive material, on which are mounted excitation coils, pole pieces and electrodes. The body of the product is made of ferromagnetic steel. Wires from field coils and electrodes are routed to the terminal box. The tightness of the structure is ensured by steel flanges and sealing materials. The internal volume of the body is filled with a mixture of mica and an impregnating varnish (US Pat. RF No. 2277699, G01F 1/58, dated 10.06.2006). The disadvantages of the design are its low reliability and low tech. The unreliability of the readings is caused, in particular, by the fact that, as it is known, the polymerization of casting material made using polyimide or epoxy resins occurs at high temperatures of the order of 180-200 ° C, causing softening of the material of the seals, primarily electrode ones, which leads to a violation of the tightness of the electrode assemblies as a result, to the loss of insulation resistance of the measuring and supply circuits.

Наиболее близким решением, прототипом по технической сущности к предлагаемой полезной модели является электромагнитный расходомер содержащий, выполненный из алюминия трубчатый корпус, в котором размещен участок трубопровода, изготовленного из немагнитного материла и покрытого внутри слоем неэлектропроводной изоляции, например, фторопластом. Трубопровод помещен между полюсами электромагнита и снабжен электродами. По разные стороны от электромагнита на трубопровод надеты две установленные параллельно друг другу пластины, соединенные двумя скобами, каждая из которых проходит через соответствующий сердечник, образующие магнитопровод. (пат РФ №2272998, G01F 1/58 от 24.05.2004). К числу недостатков данного решения расходомера следует отнести относительно короткий срок службы, вследствие разрушения изолирующего покрытия, вызванного механическими перегрузками возникающими в изолирующем покрытии из-за гидравлической нагрузки, а также различия тепловых коэффициентов материалов трубы и изолирующего покрытия.The closest solution, the prototype in technical essence to the proposed utility model, is an electromagnetic flowmeter containing a tubular body made of aluminum, in which a portion of a pipeline made of a non-magnetic material is placed and coated inside with a layer of non-conductive insulation, for example, fluoroplastic. The pipeline is placed between the poles of the electromagnet and is equipped with electrodes. On opposite sides of the electromagnet, two plates are mounted parallel to each other, connected by two brackets, each of which passes through a corresponding core forming a magnetic circuit. (RF Pat. No. 2272998, G01F 1/58 dated 05.24.2004). The disadvantages of this solution of the flowmeter should include a relatively short service life, due to the destruction of the insulating coating caused by mechanical overloads arising in the insulating coating due to hydraulic load, as well as differences in the thermal coefficients of the pipe materials and the insulating coating.

Технической задачей заявленной полезной модели является разработка конструкции обеспечивающей уменьшение механических перегрузок изолирующего слоя без значительного повышения стоимости прибора и усложнения конструкции.The technical task of the claimed utility model is the development of a design that reduces mechanical overload of the insulating layer without significantly increasing the cost of the device and complicating the design.

При этом технический результат, достигаемый заявленной полезной моделью заключается в повышении надежности и срока службы изделия, с сохранением электрических свойств, за счет изменения конструкции изолирующего слоя.Moreover, the technical result achieved by the claimed utility model is to increase the reliability and service life of the product, while maintaining electrical properties, by changing the design of the insulating layer.

Технический результат достигается в результате использования конструкции электромагнитного расходомера содержащего заключенные в корпус электромагнит и помещенный в поле электромагнита участок трубопровода, изготовленный из немагнитного материала, с изолирующими слоем из неэлектропроводного материала по внутренней стороне, снабженный электродами, размещенными во внутреннем объеме трубопровода и установленными в плоскости, перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита. При этом, в отличие от прототипа изолирующий слой выполнен составным, в виде, по меньшей мере, двух сопряженных изолирующих вставок вдоль внутренней стороны трубопровода, разделенных между собой вдоль смежных сторон зазорами по эквипотенциальной относительно электродов плоскости.The technical result is achieved by using the design of an electromagnetic flowmeter containing an electromagnet enclosed in a housing and placed in a field of an electromagnet pipe section made of non-magnetic material, with an insulating layer of non-conductive material on the inside, equipped with electrodes placed in the internal volume of the pipeline and installed in a plane, perpendicular to the direction of the field lines of the electromagnet field. In this case, in contrast to the prototype, the insulating layer is made composite, in the form of at least two conjugate insulating inserts along the inner side of the pipeline, separated by gaps along the adjacent sides along an equipotential plane relative to the electrodes.

В предпочтительном варианте исполнения электроды размещены во внутреннем объеме трубопровода через изолирующие вставки и фиксированы относительно них, с обеспечением возможности фиксации местоположения изолирующих вставок.In a preferred embodiment, the electrodes are placed in the internal volume of the pipeline through the insulating inserts and fixed relative to them, with the possibility of fixing the location of the insulating inserts.

Изолирующие вставки могут быть выполнены из полимерных материалов, а в предпочтительном варианте из конструкционных пластиков.Insulating inserts can be made of polymeric materials, and in the preferred embodiment, of structural plastics.

В известных решениях электромагнитных расходомеров, в том числе известного из прототипа, из-за различных коэффициентов температурного расширения материалов трубопровода и изолирующего слоя, выполненного виде покрытия, при температурных и/или гидравлических перегрузках возникают значительные механические перегрузки изолирующего материала. Большие внутренние напряжения, вызванные перегрузками в материале изолирующего слоя, механически связанного с трубопроводом, вследствие различия физических свойств материалов, приводят к его усталостному разрушению.In well-known solutions of electromagnetic flowmeters, including the one known from the prototype, due to various coefficients of thermal expansion of the materials of the pipeline and the insulating layer, made as a coating, significant thermal overloads of the insulating material occur during temperature and / or hydraulic overloads. Large internal stresses caused by overloads in the material of the insulating layer mechanically bonded to the pipeline, due to the difference in the physical properties of the materials, lead to its fatigue failure.

В заявляемой полезной модели изолирующий слой выполнен виде двух свободно перемещающихся относительно друг друга вставок, разделенных между собой по эквипотенциальной относительно электродов плоскости зазором. При этом, зазоры, образованные в местах сопряжения изолирующих вставок разрывают линии напряжения под воздействием, например, температурных или других перегрузок, не вызывая накопления усталости материала изолирующих вставок, которое могло бы произойти при выполнении изолирующего слоя в виде сплошного покрытия или вставки.In the claimed utility model, the insulating layer is made in the form of two inserts freely moving relative to each other, separated by a gap equipotential with respect to the electrodes of the plane. At the same time, the gaps formed at the junctions of the insulating inserts break the voltage lines under the influence of, for example, temperature or other overloads, without causing the accumulation of fatigue of the material of the insulating inserts, which could occur when the insulating layer was made in the form of a continuous coating or insert.

Выполнение разделения изолирующего слоя на две изолирующие вставки по эквипотенциальной относительно электродов плоскости позволяет нейтрализовать влияние конструкции на электрические параметры измерительной цепи в силу отсутствия в данном положении разности потенциалов между измеряемой средой и трубопроводом, сохраняя тем самым электрические свойства расходомера без измененияThe separation of the insulating layer into two insulating inserts at a plane equipotential with respect to the electrodes makes it possible to neutralize the influence of the structure on the electrical parameters of the measuring circuit due to the absence of potential difference between the measured medium and the pipeline in this position, thereby preserving the electrical properties of the flowmeter without changing

В случае выполнения поперечного сечения внутреннего канала трубопровода симметричной конфигурации, электрически эквипотенциальная поверхность совпадает с плоскостью симметрии, равноудаленной от электродов.In the case of a cross-section of the inner channel of the pipeline of a symmetrical configuration, the electrically equipotential surface coincides with the plane of symmetry equidistant from the electrodes.

Сущность полезной модели раскрывается в приведенном ниже примере реализации и иллюстрируется Фигурой, на которой представлено поперечное сечение электромагнитного расходомера. Данное решение описывает частную реализацию устройства в соответствии с полезной моделью и не является исчерпывающим описанием возможных реализаций устройства согласно полезной модели.The essence of the utility model is disclosed in the following implementation example and is illustrated by the Figure, which shows a cross section of an electromagnetic flow meter. This solution describes a particular implementation of the device in accordance with the utility model and is not an exhaustive description of the possible implementations of the device according to the utility model.

Электромагнитный расходомер согласно заявленной полезной модели выполнен в виде заключенных, например, в алюминиевый корпус (на Фигуре не показан) электромагнита 6 и помещенного в магнитное поле участка трубопровода 1, выполненного из металлического немагнитного материла, например, немагнитной нержавеющей стали, длиной порядка 20 см и сечением от 4 до 150 мм. С внутренней стороны в трубопровод 1 помещены тонкие, толщиной порядка 3-5 мм, изолирующие вставки 2 и 3, с образованием канала трубопровода, разделенные зазорами 4 вдоль смежных сторон, составляющими менее 0,5 мм и выполненным по эквипотенциальной относительно электродов 5 поверхности. Изолирующие вставки 2, 3, в частности, могут быть выполнены из конструкционных пластиков, например, полифениленсульфида (ПФС, PPS, фортрон) или полифениленсульфона (PPSU) и расположены по внутреннему контуру сечения трубопровода, вдоль внутренней стороны, с образованием поверхности внутреннего изолирующего слоя и обеспечением возможности беспрепятственного протока измеряемой среды во внутреннем объеме трубопровода. Трубопровод 1 размещен между полюсами 7 электромагнита 6. А электроды 5, предназначенные для съема ЭДС сигнала, пропорциональной расходу (скорости) измеряемой среды и соединенные с измерительным преобразователем (на Фигуре не показан), введены во внутренний объем трубопровода 1 через изолирующие вставки 2, 3 и выполнены в плоскости перпендикулярной направлению силовых линий поля электромагнита 6, создающего переменное магнитное поле в измеряемой среде. При этом электроды 5 зафиксированы на изолирующих вставках 2, 3 с обеспечением возможности фиксации положения вставок на внутренней поверхности трубопровода.An electromagnetic flow meter according to the claimed utility model is made in the form of, for example, an electromagnet 6 enclosed in an aluminum case (not shown in the Figure) and placed in a magnetic field of a portion of a pipeline 1 made of a non-magnetic metal material, for example, non-magnetic stainless steel, about 20 cm long and section from 4 to 150 mm. Thin insulating inserts 2 and 3 are thin, about 3-5 mm thick, placed on the inside of the pipe 1, with the formation of a pipe channel, separated by gaps 4 along adjacent sides of less than 0.5 mm and made at an equipotential surface relative to the electrodes 5. Insulating inserts 2, 3, in particular, can be made of structural plastics, for example, polyphenylene sulfide (PPS, PPS, fortron) or polyphenylene sulfone (PPSU) and are located along the inner contour of the pipeline section, along the inner side, with the formation of the surface of the inner insulating layer and providing the possibility of unhindered flow of the measured medium in the internal volume of the pipeline. The pipeline 1 is placed between the poles 7 of the electromagnet 6. And the electrodes 5, designed to pick up the EMF signal proportional to the flow rate (speed) of the measured medium and connected to the measuring transducer (not shown in the Figure), are introduced into the internal volume of the pipeline 1 through insulating inserts 2, 3 and made in the plane perpendicular to the direction of the field lines of the field of the electromagnet 6, which creates an alternating magnetic field in the measured medium. In this case, the electrodes 5 are fixed on insulating inserts 2, 3 with the possibility of fixing the position of the inserts on the inner surface of the pipeline.

В качестве электромагнита 6 применимы любые известные в данной области техники устройства, создающие переменное магнитное поел в измеряемой среде и обеспечивающие требуемые расчетные характеристики расходомера.As the electromagnet 6, any devices known in the art that create an alternating magnetic meal in the measured medium and provide the required calculated characteristics of the flow meter are applicable.

Принцип работы расходомера основан на явлении индуцирования ЭДС в движущемся в магнитном поле проводнике - измеряемой среде.The principle of operation of the flowmeter is based on the phenomenon of induction of EMF in a conductor moving in a magnetic field - a measured medium.

Значение индуцируемой ЭДС, пропорциональное скорости (расходу) измеряемой среды, воспринимается электродами и подается на измерительный преобразователь, который преобразует сигнал ЭДС в сигналы, пропорциональные расходу и объему, зависящие от диаметра трубы и скорости потока. Таким образом, качество измерений напрямую зависит от электрических свойств.The value of the induced EMF, proportional to the speed (flow rate) of the measured medium, is perceived by the electrodes and fed to the measuring transducer, which converts the EMF signal into signals proportional to the flow rate and volume, depending on the diameter of the pipe and flow rate. Thus, the quality of measurements directly depends on the electrical properties.

Вызываемые в процессе эксплуатации температурные и гидравлические перегрузки, вследствие различных коэффициентов температурного расширения материалов используемых в конструкции трубопровода и изолирующего покрытия, в заявленной конструкции расходомера оказывают соответствующие растягивающие или сжимающие усилия на материал изолирующих вставок. В качестве результирующего влияние данных неблагоприятных воздействий изолирующие вставки осуществляют соответствующее воздействию расширение или сжатие в пределах 0.1-0.2 мм в направлении зазора между ними, что не приводит к разрушению покрытия, нарушению конфигурации силовых линий поля и изменению электрических свойств электромагнитного расходомера.The temperature and hydraulic overloads caused during operation, due to various coefficients of thermal expansion of the materials used in the construction of the pipeline and the insulating coating, exert corresponding tensile or compressive forces on the material of the insulating inserts in the claimed flowmeter design. As a result of the influence of these adverse effects, insulating inserts perform expansion or contraction corresponding to the action within 0.1-0.2 mm in the direction of the gap between them, which does not lead to destruction of the coating, violation of the configuration of the field lines of force and a change in the electrical properties of the electromagnetic flowmeter.

Таким образом, заявляемое устройство электромагнитного расходомера обеспечивает повышение надежности устройства и его срока службы, без усложнения конструкции изделия и изменения его электрических свойств, виляющих на точность и чувствительность измерений.Thus, the inventive device of an electromagnetic flowmeter provides increased reliability of the device and its service life, without complicating the design of the product and changing its electrical properties, wagging on the accuracy and sensitivity of measurements.

Claims

1. An electromagnetic flowmeter containing an electromagnet enclosed in a housing and placed in a field of an electromagnet pipe section made of non-magnetic material, with an insulating layer of non-electro-porous material on the inside, equipped with electrodes placed in the internal volume of the pipeline and installed in a plane perpendicular to the direction of the lines of force fields of an electromagnet, characterized in that the insulating layer is made integral in the form of at least two conjugate insulating inserts to along the inner side of the pipeline, separated by gaps along adjacent sides along the plane equipotential with respect to the electrodes.

2. The electromagnetic flow meter according to claim 1, characterized in that the electrodes are configured to fix the location of the inserts.

3. The electromagnetic flow meter according to claim 1 or 2, characterized in that the insulating inserts are made of structural plastics.