RU214039U1

RU214039U1 - Mass flow meter

Info

Publication number: RU214039U1
Application number: RU2021125217U
Authority: RU
Inventors: Андрей Сергеевич Роговой; Евгений Владимирович Костарев; Кирилл Валерьевич Фоминых
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы"
Filing date: 2021-08-26
Publication date: 2022-10-11

Abstract

Данная полезная модель относится к измерительному прибору массового расходомера. Её использование обеспечивает технический результат в виде повышения надёжности скрепления проводников катушек с внешними проводами. Измерительный прибор массового расходомера содержит соединительную трубу 1 с установочными фланцами 2 и 3 на её концах; две измерительные трубы 4 и 5, отходящие от концевых частей соединительной трубы 1 в виде петель, проходящих одна вблизи другой в параллельных плоскостях, и соединенные бандажными пластинами вблизи соединительной трубы; электромеханический преобразователь 7, магнит которого закреплён на одной из измерительных труб, а катушка закреплена на другой из измерительных труб; индуктивные датчики 8, магнит и катушка каждого из которых закреплены аналогично магниту и катушке электромеханического преобразователя 7; при этом корпус каждой из катушек с размещённой на нём намоткой проводника установлен на соответствующую печатную плату с двумя проводящими дорожками, с которыми жестко зафиксированы концы упомянутой намотки проводника, и которые предназначены для подключения внешних проводов. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

This utility model relates to a measuring instrument of a mass flow meter. Its use provides a technical result in the form of an increase in the reliability of fastening the conductors of the coils with external wires. The measuring device of the mass flow meter contains a connecting pipe 1 with mounting flanges 2 and 3 at its ends; two measuring pipes 4 and 5 extending from the end parts of the connecting pipe 1 in the form of loops, passing one near the other in parallel planes, and connected by shroud plates near the connecting pipe; electromechanical transducer 7, the magnet of which is fixed on one of the measuring tubes, and the coil is fixed on the other of the measuring tubes; inductive sensors 8, the magnet and coil of each of which are fixed similarly to the magnet and coil of the electromechanical converter 7; at the same time, the body of each of the coils with the conductor winding placed on it is installed on the corresponding printed circuit board with two conductive tracks, with which the ends of the said conductor winding are rigidly fixed, and which are intended for connecting external wires. 3 w.p. f-ly, 7 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Данная полезная модель относится к измерительному прибору массового расходомера.This utility model relates to a measuring instrument of a mass flow meter.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время известны различные приборы для измерения расхода протекающей по трубам среды. Как правило, в них используется эффект Кориолиса.Currently, various devices are known for measuring the flow rate of a medium flowing through pipes. As a rule, they use the Coriolis effect.

Так, в патентах РФ № 2107263 (опубл. 20.03.1998), № 2526296 (опубл. 20.08.2014), № 2534718 (опубл. 10.12.2014) и № 2538422 (опубл. 10.01.2015) раскрыты различные измерительные приборы кориолисова типа, в которых электромеханические преобразователи и индуктивные датчики размещены на соседних измерительных трубах.So, in the patents of the Russian Federation No. 2107263 (publ. 03.20.1998), No. 2526296 (publ. 08.20.2014), No. 2534718 (publ. 10.12.2014) and No. 2538422 (publ. 10.01.2015) various Coriolis-type measuring devices are disclosed , in which electromechanical transducers and inductive sensors are placed on adjacent measuring tubes.

Наиболее близким аналогом данной полезной модели можно считать измерительный прибор массового расходомера, содержащий две измерительные трубы, проходящие одна вблизи другой в параллельных плоскостях; электромеханический преобразователь, магнит которого закреплён на одной, а катушка – на другой измерительной трубе; два индуктивных датчика, магнит и катушка каждого из которых закреплены аналогично магниту и катушке электромеханического преобразователя (патент США № 6711958, опубл. 30.03.2004).The closest analogue of this utility model can be considered a measuring device of a mass flow meter containing two measuring pipes passing one near the other in parallel planes; an electromechanical transducer, the magnet of which is fixed on one, and the coil on the other measuring tube; two inductive sensors, the magnet and the coil of each of which are fixed similarly to the magnet and the coil of the electromechanical converter (US patent No. 6711958, publ. 30.03.2004).

Недостатком всех этих аналогов является невысокая надёжность скрепления проводников катушек с внешними проводами вследствие того, что это скрепление подвержено вибрационному разрушению.The disadvantage of all these analogues is the low reliability of fastening the conductors of the coils with external wires due to the fact that this fastening is subject to vibrational destruction.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Данная полезная модель направлена на устранение указанного недостатка известных аналогов и достижение технического результата в виде расширения арсенала технических средств и повышения надёжности скрепления проводников катушек с внешними проводами.This utility model is aimed at eliminating the indicated disadvantage of known analogues and achieving a technical result in the form of expanding the arsenal of technical means and increasing the reliability of fastening coil conductors with external wires.

Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в данной полезной модели предложен измерительный прибор массового расходомера, содержащий: соединительную трубу с установочными фланцами на её концах; две измерительные трубы, отходящие от концевых частей соединительной трубы в виде петель, проходящих одна вблизи другой в параллельных плоскостях; электромеханический преобразователь, магнит которого закреплён на одной из измерительных труб, а катушка закреплена на другой из измерительных труб; по меньшей мере один индуктивный датчик, магнит и катушка каждого из которых закреплены аналогично магниту и катушке электромеханического преобразователя; при этом корпус каждой из катушек с размещённой на нём намоткой проводника установлен на соответствующую печатную плату с двумя проводящими дорожками, с которыми соединены концы намотки проводника, и которые предназначены для подключения внешних проводов.To solve this problem and achieve the specified technical result in this utility model, a mass flowmeter measuring device is proposed, containing: a connecting pipe with mounting flanges at its ends; two measuring pipes extending from the end parts of the connecting pipe in the form of loops, passing one close to the other in parallel planes; an electromechanical transducer, the magnet of which is fixed on one of the measuring tubes, and the coil is fixed on the other of the measuring tubes; at least one inductive sensor, the magnet and coil of each of which are fixed similarly to the magnet and coil of the electromechanical converter; at the same time, the body of each of the coils with the conductor winding placed on it is installed on the corresponding printed circuit board with two conductive tracks, to which the ends of the conductor winding are connected, and which are intended for connecting external wires.

Особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что измерительные трубы могут быть соединены бандажными пластинами вблизи соединительной трубы.A feature of the device according to this utility model is that the measuring tubes can be connected by shroud plates near the connecting tube.

Другая особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что электромеханический преобразователь может быть размещён в середине петель, а по обе стороны от него могут быть размещены два индуктивных датчика.Another feature of the device according to this utility model is that the electromechanical transducer can be placed in the middle of the loops, and two inductive sensors can be placed on either side of it.

Ещё одна особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что каждая из катушек может иметь на корпусе пазы для укладки концов намотки проводника, проходящие непосредственно к проводящим дорожкам.Another feature of the device according to this utility model is that each of the coils can have grooves on the body for laying the ends of the winding of the conductor, passing directly to the conductive tracks.

Наконец, ещё одна особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что магниты и катушки могут быть закреплены на соответствующих измерительных трубах с помощью кронштейнов.Finally, another feature of the device according to this utility model is that the magnets and coils can be attached to the respective measuring tubes using brackets.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Данная полезная модель иллюстрируется приложенными чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.This utility model is illustrated in the accompanying drawings, in which like elements are identified by the same reference numerals.

На фиг. 1 показан общий вид измерительного прибора массового расходомера по данной полезной модели.In FIG. 1 shows a general view of the measuring device of the mass flow meter according to this utility model.

На фиг. 2 приведён увеличенный общий вид электромеханического преобразователя, установленного в приборе по фиг. 1.In FIG. 2 shows an enlarged general view of the electromechanical converter installed in the device according to FIG. one.

На фиг. 3а показан общий вид катушки электромеханического преобразователя по фиг. 2, а на фиг. 3б приведён вид печатной платы для этой катушки.In FIG. 3a shows a general view of the coil of the electromechanical transducer of FIG. 2, and in Fig. 3b shows a view of the printed circuit board for this coil.

На фиг. 4 приведён увеличенный общий вид индуктивного датчика, установленного в приборе по фиг. 1.In FIG. 4 shows an enlarged general view of the inductive sensor installed in the device according to FIG. one.

На фиг. 5а показан общий вид катушки индуктивного датчика по фиг. 4, а на фиг. 5б приведён вид печатной платы для этой катушки.In FIG. 5a shows a general view of the coil of the inductive pickup of FIG. 4, and in Fig. 5b shows a view of the printed circuit board for this coil.

Подробное описание полезной моделиDetailed description of the utility model

Общий вид измерительного прибора массового расходомера по данной полезной модели показан на фиг. 1. Этот прибор построен на основе соединительной трубы 1, имеющей на своих концах установочные фланцы 2 и 3, предназначенные для встраивания этого измерительного прибора в трубопровод. Концевые части соединительной трубы 1 (т.е. вблизи обоих фланцев 2 и 3) представляют собой делители потока в виде ответвителей, отходящих от фланцев 2 и 3. К этим ответвителям присоединены две измерительные трубы 4 и 5, отходящие от концевых частей соединительной трубы 1 в виде петель, проходящих одна вблизи другой в параллельных плоскостях. На фиг. 1 показано одно из возможных выполнений этих петель в виде буквы «U», однако возможны и иные формы петель, например, как в вышеуказанных аналогах. Две изогнутых измерительных трубы необходимы для получения во вращательном их движении тангенциальной составляющей ускорения, обусловленной появлением силы Кориолиса при движении жидкости по этим трубам. На измерительных трубах 4, 5 могут быть установлены бандажные пластины 6, которые связывают частотные характеристики обеих труб, образуя колеблющийся камертон. Пластины 6 ограничивают проникновение вибрации со стороны корпуса датчика в измеритель и наоборот, проникновение вибрации со стороны колеблющегося трубопровода в корпус прибора. Пластины 6 обладают также свойством демпфирования, что повышает метрологическую стабильность прибора.A general view of the measuring device of the mass flow meter according to this utility model is shown in Fig. 1. This device is built on the basis of a connecting pipe 1, which has mounting flanges 2 and 3 at its ends, designed to embed this measuring device in the pipeline. The end parts of the connecting pipe 1 (i.e. near both flanges 2 and 3) are flow dividers in the form of taps extending from flanges 2 and 3. Two measuring tubes 4 and 5 are connected to these taps, extending from the end parts of the connecting pipe 1 in the form of loops passing one near the other in parallel planes. In FIG. 1 shows one of the possible implementations of these loops in the form of the letter "U", however, other forms of loops are also possible, for example, as in the above analogues. Two curved measuring tubes are necessary to obtain the tangential component of acceleration in their rotational movement, due to the appearance of the Coriolis force when the fluid moves through these tubes. On the measuring tubes 4, 5 can be installed shroud plates 6, which link the frequency characteristics of both tubes, forming an oscillating tuning fork. Plates 6 limit the penetration of vibration from the side of the sensor body into the meter and vice versa, the penetration of vibration from the side of the oscillating pipeline into the body of the device. Plates 6 also have damping property, which increases the metrological stability of the device.

В средней части обеих измерительных труб 4 и 5 размещён электромеханический преобразователь 7, включающий в себя (фиг. 2) магнит 11 внутри катушки 12. Магнит 11 электромеханического преобразователя 7 закреплён на одной из измерительных труб (на фиг. 1 это труба 5), а катушка 12 закреплена на другой из измерительных труб (на фиг. 1 это труба 4). Как показано на фиг. 2, магнит 11 и катушка 12 закреплены на соответствующих измерительных трубах 5 и 4 предпочтительно с помощью приваренных к этим трубам кронштейнов 13 и 14, соответственно. Специалистам понятно, что для крепления магнита 11 и катушки 12 к измерительным трубам 5 и 4 могут быть использованы и иные средства, к примеру, известные из вышеупомянутых аналогов.In the middle part of both measuring tubes 4 and 5, an electromechanical transducer 7 is placed, including (Fig. 2) a magnet 11 inside the coil 12. The magnet 11 of the electromechanical transducer 7 is fixed on one of the measuring tubes (in Fig. 1 this is pipe 5), and coil 12 is attached to another of the measuring tubes (in Fig. 1, this is tube 4). As shown in FIG. 2, the magnet 11 and the coil 12 are fixed to the respective measuring tubes 5 and 4, preferably by means of brackets 13 and 14 welded to these tubes, respectively. Those skilled in the art will appreciate that other means, such as those known from the aforementioned analogues, may be used to attach the magnet 11 and the coil 12 to the measuring tubes 5 and 4.

Как показано на фиг. 3а, катушка 12 имеет корпус 15, на котором размещена намотка 16 проводника. Корпус 15 установлен на печатной плате 17 с двумя проводящими дорожками 18 (как показано на фиг. 3б), с которыми соединены концы намотки 16 проводника, и которые предназначены для подключения внешних проводов. Концы намотки 16 проводника предпочтительно уложены в пазы 19, которые могут быть выполнены для этого на корпусе 15.As shown in FIG. 3a, the coil 12 has a housing 15 on which is placed a winding 16 of the conductor. The case 15 is mounted on a printed circuit board 17 with two conductive tracks 18 (as shown in Fig. 3b), with which the ends of the conductor winding 16 are connected, and which are intended for connecting external wires. The ends of the winding 16 of the conductor are preferably placed in the grooves 19, which can be made for this on the housing 15.

На фиг. 1 ссылочной позицией 8 обозначен индуктивный датчик, размещённый на измерительных трубах 4 и 5. Предпочтительно, однако, чтобы на измерительных трубах 4 и 5 были размещены два индуктивных датчика 8 по обе стороны от электромеханического преобразователя 7. Индуктивный датчик 8 включает в себя (фиг. 4) магнит 21 и катушку 22 аналогично тому, как это имеет место в электромеханическом преобразователе 7. Магнит 21 и катушка 22 каждого индуктивного датчика 8 закреплены на измерительных трубах 4 и 5, соответственно, хотя может иметь место и обратное закрепление, когда магнит 21 и катушка 22 повёрнуты на 180° относительно электромеханического преобразователя 7. Закрепление магнита 21 и катушки 22, как видно на фиг. 4, осуществлено с помощью кронштейнов 23 и 24, приваренных к измерительным трубам 4 и 5, аналогично креплению электромеханического преобразователя 7, хотя могут быть использованы и иные средства, как отмечено выше.In FIG. 1, reference numeral 8 denotes an inductive sensor placed on the measuring tubes 4 and 5. Preferably, however, two inductive sensors 8 are placed on the measuring tubes 4 and 5 on either side of the electromechanical transducer 7. The inductive sensor 8 includes (Fig. 4) magnet 21 and coil 22 in the same way as in the electromechanical transducer 7. The magnet 21 and coil 22 of each inductive sensor 8 are fixed to the measuring tubes 4 and 5, respectively, although the reverse fixing can also take place when the magnet 21 and the coil 22 is rotated by 180° relative to the electromechanical transducer 7. The fastening of the magnet 21 and the coil 22, as seen in FIG. 4 is carried out by means of brackets 23 and 24 welded to the measuring tubes 4 and 5, similarly to the fixing of the electromechanical transducer 7, although other means may be used as noted above.

Как показано на фиг. 5а, катушка 22 имеет корпус 25, на котором размещена намотка 26 проводника. Корпус 25 установлен на печатной плате 27 с двумя проводящими дорожками 28 (как показано на фиг. 5б), с которыми соединены концы намотки 26 проводника, и которые предназначены для подключения внешних проводов. Концы намотки 26 проводника предпочтительно уложены в пазы 29, которые могут быть выполнены для этого на корпусе 25. Специалистам понятно, что такое выполнение катушки 22 индуктивного датчика 8 аналогично выполнению катушки 12 электромеханического преобразователя 7, разница лишь в размерах этих катушек, определяемых их функциональным назначением.As shown in FIG. 5a, the coil 22 has a housing 25 on which is placed a winding 26 of the conductor. The housing 25 is mounted on a printed circuit board 27 with two conductive tracks 28 (as shown in Fig. 5b), to which the ends of the conductor winding 26 are connected, and which are intended for connecting external wires. The ends of the winding 26 of the conductor are preferably laid in the grooves 29, which can be made for this on the body 25. Experts understand that such an implementation of the coil 22 of the inductive sensor 8 is similar to the implementation of the coil 12 of the electromechanical transducer 7, the difference is only in the dimensions of these coils, determined by their functional purpose. .

Измерительный прибор массового расходомера по данной полезной модели работает следующим образом.The measuring device of the mass flow meter according to this utility model operates as follows.

Кориолисовые расходомеры обычно работают посредством регистрации движения колеблющегося трубопровода, который содержит в себе текущую среду. Параметры, относящиеся к флюиду в трубопроводе, например массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены обработкой измерительных сигналов, принятых от датчиков, которые преобразуют движение, связанное с трубопроводом. Колебательные моды колеблющейся и заполненной текучим материалом системы обычно определяются суммарной массой, жёсткостью и параметрами демпфирования самого трубопровода и содержащегося в нём материала.Coriolis meters typically operate by detecting the movement of an oscillating conduit that contains a fluid. Parameters related to the fluid in the pipeline, such as mass flow, density, and the like, can be determined by processing the measurement signals received from the sensors that transform the movement associated with the pipeline. The vibrational modes of an oscillating and fluid-filled system are usually determined by the total mass, stiffness, and damping parameters of the pipeline itself and the material it contains.

Принцип работы измерительного прибора по данной полезной модели основан на возникающей силе Кориолиса. Флюид (текучая среда) направляется по двум колеблющимся изогнутым измерительным трубам 4 и 5 и затем объединяется в соединительной трубе 1. При движении по колеблющемуся трубопроводу флюид проявляет свои инерционные свойства, поступательное движение флюида во вращательном движении измерительной трубы приводит к возникновению тангенциальной силы, направленной против движения трубы. Таким образом, появляется изгиб измерительной трубы 4 или 5, величина которого прямо пропорциональна массовому расходу.The principle of operation of the measuring device according to this utility model is based on the resulting Coriolis force. The fluid (fluid medium) is guided through two oscillating curved measuring tubes 4 and 5 and then combined in the connecting tube 1. When moving through the oscillating pipeline, the fluid exhibits its inertial properties, the translational movement of the fluid in the rotational movement of the measuring tube leads to the emergence of a tangential force directed against pipe movement. Thus, there is a bend in the measuring tube 4 or 5, the magnitude of which is directly proportional to the mass flow.

Электромеханический преобразователь 7 преобразует подаваемый на него по внешним проводам электрический синусоидальный сигнал в противофазное колеблющееся механическое движение двух измерительных труб 4 и 5 перпендикулярно этим трубам, изгибая их в поперечном направлении. Каждый индуктивный датчик 8 преобразует движение измерительных труб 4 и 5 в электрический ток, передающийся по внешним проводам в электронный преобразователь (не показано). The electromechanical transducer 7 converts the electrical sinusoidal signal supplied to it via external wires into an antiphase oscillating mechanical movement of two measuring tubes 4 and 5 perpendicular to these tubes, bending them in the transverse direction. Each inductive sensor 8 converts the movement of the measuring tubes 4 and 5 into an electric current, which is transmitted through external wires to an electronic converter (not shown).

Следует отметить, что внешние провода (кабели) проложены по трубам и подключены к соответствующим катушкам 12 или 22 через проводящие дорожки их печатных плат 17 или 27, соответственно. Такое крепление внешних проводов повышает надёжность скрепления проводников катушек 12 и 22 с внешними проводами, поскольку концы намоток 16 и 26 (достаточно тонких) проводов жёстко зафиксированы (припаяны) к проводящим дорожкам 18 и 28 печатных плат 17 и 27.It should be noted that the external wires (cables) are laid through pipes and connected to the respective coils 12 or 22 through the conductive tracks of their printed circuit boards 17 or 27, respectively. Such fastening of external wires increases the reliability of fastening the conductors of coils 12 and 22 with external wires, since the ends of the windings 16 and 26 (rather thin) wires are rigidly fixed (soldered) to the conductive tracks 18 and 28 of printed circuit boards 17 and 27.

Claims

1. Measuring device of a mass flow meter containing a connecting pipe with mounting flanges at its ends; two measuring pipes extending from the end parts of said connecting pipe in the form of loops, passing one near the other in parallel planes, and connected by shroud plates near the connecting pipe; an electromechanical transducer whose magnet is attached to one of said measuring tubes and whose coil is attached to another of said measuring tubes; at least one inductive sensor, the magnet and coil of each of which are fixed similarly to the magnet and coil of the said electromechanical transducer; wherein the body of each of the said coils with the conductor winding placed on it is installed on the corresponding printed circuit board with two conductive tracks, with which the ends of the said conductor winding are rigidly fixed, and which are intended for connecting external wires.

2. The device according to claim 1, in which said electromechanical transducer is placed in the middle of said loops, and two said inductive sensors are placed on both sides of it.

3. The device according to claim. 1, in which each of the said coils has grooves on the body for laying the ends of the winding of the conductor, passing directly to the said conductive tracks.

4. An instrument according to any one of the preceding claims, wherein said magnets and coils are fixed to respective measuring tubes by means of brackets.