RU2461009C2

RU2461009C2 - Flow monitoring sensor (versions)

Info

Publication number: RU2461009C2
Application number: RU2010127877/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Иванович Наумов (RU); Юрий Иванович Наумов; Владислав Олегович Кошевой (RU); Владислав Олегович Кошевой; Василий Антонович Туровинин (RU); Василий Антонович Туровинин
Original assignee: Закрытое акционерное общество "ЗиО-КОТЭС"
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-09-10
Also published as: RU2010127877A

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: flow monitoring sensor relates to measuring equipment and can be used particularly for checking presence of streams of different media. The flow monitoring sensor has a housing, a permanent magnet, a magnetically controlled contact and a turning flag. Inside the housing, there is a partition wall made from nonmagnetic material, near which there is a permanent magnet which can turn about an axis perpendicular to the direction of flow. The permanent magnet is magnetised perpendicular the axis of rotation. A flag is connected to the permanent magnet and the magnetically controlled contact lies on the other side of the partition wall near the permanent magnet. In the flow monitoring sensor, said flag can be balanced by an eccentrically mounted magnet and/or by a counterweight which is connected to the magnet.

EFFECT: high sensitivity at different flow rates, reliable operation at high pressure of the monitored medium and possibility of mounting on horizontal, vertical and inclined areas of pipelines through which gas and liquid flow.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля наличия потоков различных сред.The invention relates to measuring technique and can be used, in particular, to control the presence of flows of various media.

Известно устройство для контроля наличия потока среды, содержащее корпус с подводящим и отводящим патрубком, постоянный магнит и магнитоуправляемый контакт (US №454423, МКИ G01F 1/00, G01P 13/00, G08C 9/04, 1970 г.). В устройстве между магнитоуправляемым контактом и постоянным магнитом, укрепленным внутри корпуса, размещен шарнирно укрепленный одним концом Г-образный экран - заслонка, выполненный из ферромагнитного материала.A device for controlling the presence of a flow of medium is known, comprising a housing with an inlet and outlet pipe, a permanent magnet and a magnetically controlled contact (US No. 454423, MKI G01F 1/00, G01P 13/00, G08C 9/04, 1970). In the device between the magnetically controlled contact and the permanent magnet fixed inside the housing, there is a L-shaped screen pivotally attached at one end - a shutter made of ferromagnetic material.

Недостатками этого устройства является размещение магнитоуправляемого контакта в контролируемой среде, что ограничивает применение данного устройства для контроля потоков сред, находящихся под высоким давлением. Данное устройство не позволяет контролировать наличие малых потоков среды, что связано со значительным весом заслонки и силами её взаимодействия с магнитом, т.е. динамическая сила, действующая со стороны потока, должна быть больше этой силы, что при малых потоках, особенно для газа, достичь практически невозможно.The disadvantages of this device is the placement of a magnetically controlled contact in a controlled environment, which limits the use of this device to control the flow of media under high pressure. This device does not allow to control the presence of small flows of the medium, which is associated with a significant weight of the damper and the forces of its interaction with the magnet, i.e. the dynamic force acting on the flow side should be greater than this force, which at low flows, especially for gas, is almost impossible to achieve.

Известен датчик перемещения, содержащий корпус, рабочую камеру, образованную двумя сильфонами, патрубки для подвода и отвода жидкости и преобразователь с постоянным магнитом (US №522470, МКИ G01P 13/00, 1976 г.). Датчик снабжен жесткой диафрагмой, соединенной с сильфонами и выполненной со сквозным отверстием, соосным патрубком, которые установлены на торцах сильфонов, закрепленных неподвижно в корпусе, при этом диафрагма снабжена направляющей, на которой установлен постоянный магнит.A known displacement sensor containing a housing, a working chamber formed by two bellows, nozzles for supplying and discharging liquid and a transducer with a permanent magnet (US No. 522470, MKI G01P 13/00, 1976). The sensor is equipped with a rigid diaphragm connected to the bellows and made with a through hole, a coaxial nozzle that is installed on the ends of the bellows fixed motionless in the housing, while the diaphragm is equipped with a guide on which a permanent magnet is mounted.

К недостаткам этого устройства следует отнести невозможность контроля малых скоростей потоков, вследствие необходимости приложения относительно больших сил для срабатывания датчика. Кроме того, эта конструкция датчика перемещения не позволяет контролировать потоки в больших объёмах (сосудах), и к тому же функционирование данной конструкции датчика вносит дополнительное сопротивление потоку и имеет сложное конструктивное исполнение.The disadvantages of this device include the inability to control low flow rates, due to the need for relatively large forces to trigger the sensor. In addition, this design of the displacement sensor does not allow controlling flows in large volumes (vessels), and in addition, the functioning of this design of the sensor introduces additional resistance to the flow and has a complex design.

Наиболее близким по технической сути является аэродатчик, содержащий корпус, постоянный магнит, жестко закрепленный на оси поворотный фланец и магнитоуправляемый контакт (SU №536435, МКИ G01Р 13/00, 1973 г.). Против полюсов магнита в корпусе закреплены две стойки незамкнутого магнитопровода, в разрыв которого установлены магнитоуправляемый контакт с двумя выводами и винт переменного магнитного шунта. На оси вместе с постоянным магнитом укреплен поворотный флажок.The closest in technical essence is an aerosensor containing a housing, a permanent magnet, a rotary flange rigidly fixed to the axis and a magnetically controlled contact (SU No. 536435, MKI G01P 13/00, 1973). Against the poles of the magnet, two racks of an open magnetic circuit are fixed in the housing, into the gap of which there is a magnetically controlled contact with two leads and a screw of an alternating magnetic shunt. A rotary flag is fixed on the axis together with a permanent magnet.

К недостаткам данного устройства следует отнести сложность контроля потоков с малой скоростью. Это связано с необходимостью преодоления сил взаимодействия магнитной системы и сил трения передачи вращательного движения из контролируемой среды к постоянному магниту. Кроме того, наличие перехода механического движения из контролируемой среды в корпус датчика усложняет его применение для контроля сред, находящихся под высоким давлением, например, природного газа. При повороте магнитной системы на некоторый угол происходит поворот флажка в «мертвую точку» за счет того, что сила возврата флажка уменьшается быстрее, чем происходит эффективное изменение площади взаимодействия флажка с потоком (за счет наличия магнитного шунта), что снижает надежность работы датчика и ложным показаниям, что требует ограничения угла поворота флажка, а это создает сопротивление движению потоку, за счет уменьшения эффективного прохода для потока, например, в трубопроводах малого сечения, что также нежелательно.The disadvantages of this device include the complexity of controlling flows at low speed. This is due to the need to overcome the forces of interaction of the magnetic system and the friction forces of the transmission of rotational motion from the controlled medium to the permanent magnet. In addition, the presence of the transition of mechanical motion from a controlled medium to the sensor housing complicates its use for monitoring environments under high pressure, for example, natural gas. When the magnetic system is rotated by a certain angle, the flag rotates to the “dead point” due to the fact that the flag return force decreases faster than the effective change in the area of interaction between the flag and the flow (due to the presence of a magnetic shunt), which reduces the reliability of the sensor and false indications that require limiting the angle of rotation of the flag, and this creates resistance to movement of the flow, by reducing the effective passage for the flow, for example, in pipelines of small cross section, which is also undesirable.

Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности и надежности работы датчика контроля потока, а также возможность его работы в средах с высоким давлением.The objective of the present invention is to increase the sensitivity and reliability of the flow control sensor, as well as the possibility of its operation in high pressure environments.

Поставленная задача решается тем, что датчик контроля потока содержит корпус, магнитоуправляемый контакт с выводами и поворотный флажок. Новым, согласно изобретению, является выполнение внутри корпуса перегородки из немагнитного материала, вблизи которой установлен постоянный магнит с возможностью его поворота относительно оси, перпендикулярной направлению потока, постоянный магнит выполнен намагниченным перпендикулярно оси поворота, к постоянному магниту присоединен флажок, причем магнитоуправляемый контакт расположен с другой стороны перегородки вблизи постоянного магнита.The problem is solved in that the flow control sensor comprises a housing, a magnetically controlled contact with leads and a rotary flag. According to the invention, it is new to make a partition of non-magnetic material inside the housing, near which a permanent magnet is mounted with the possibility of rotation about an axis perpendicular to the direction of flow, the permanent magnet is magnetized perpendicular to the axis of rotation, a flag is attached to the permanent magnet, and the magnetically controlled contact is located on the other side of the septum near the permanent magnet.

Постоянный магнит, флажок и ось, размещенные в контролируемом потоке среды, покрыты защитным покрытием с низкой адгезией, препятствующим отложению пыли на их поверхностях.Permanent magnet, flag and axis, placed in a controlled flow of the medium, are coated with a protective coating with low adhesion, preventing the deposition of dust on their surfaces.

Поставленная задача решается также тем, что датчик контроля потока содержит корпус, магнитоуправляемый контакт с выводами и поворотный флажок. Новым, согласно изобретению, является выполнение внутри корпуса перегородки из немагнитного материала, вблизи которой установлен постоянный магнит с возможностью его поворота относительно оси, перпендикулярной направлению потока, постоянный магнит выполнен намагниченным перпендикулярно оси поворота, к постоянному магниту присоединен флажок, который уравновешен эксцентрично установленным магнитом и/или к магниту присоединен противовес, причем магнитоуправляемый контакт расположен с другой стороны перегородки вблизи постоянного магнита.The problem is also solved by the fact that the flow control sensor comprises a housing, a magnetically controlled contact with leads and a rotary flag. According to the invention, it is new to make a partition of non-magnetic material inside the housing, near which a permanent magnet is mounted with the possibility of rotation about an axis perpendicular to the direction of flow, the permanent magnet is magnetized perpendicular to the axis of rotation, a flag is attached to the permanent magnet, which is balanced by an eccentrically mounted magnet and / or a counterweight is attached to the magnet, the magnetically controlled contact being located on the other side of the partition near a constant m agitation.

Постоянный магнит, флажок, ось и противовес, размещенные в контролируемом потоке среды, покрыты защитным покрытием с низкой адгезией, препятствующим отложению пыли на их поверхностях.A permanent magnet, a flag, an axis and a counterweight placed in a controlled flow of the medium are coated with a low adhesion protective coating that prevents dust from depositing on their surfaces.

Датчик контроля потока содержит корпус 1, который закреплен на горизонтальном участке трубопровода 2. Внутри корпуса 1 расположена перегородка 3 из немагнитного материала, вблизи которой на оси 4, перпендикулярной направлению потока, установлен с возможностью поворота постоянный магнит 5. Он намагничен перпендикулярно своей оси 4 поворота. К постоянному магниту 5 жестко прикреплен поворотный флажок 6, который располагается в полости трубопровода 2. Флажок 6 также направлен перпендикулярно направлению потока. С другой стороны перегородки 3 и вблизи постоянного магнита 5 расположен магнитоуправляемый контакт 7 (геркон). Он электрически соединен с сигнальным устройством (не показано). Для установки корпуса 1 датчика контроля потока на вертикальных и наклонных участках трубопровода 2 к постоянному магниту 5 присоединяют противовес 8 и/или постоянный магнит 5 устанавливают эксцентрично. Постоянный магнит 5, флажок 6, ось 4 и противовес 8, размещенные в контролируемой среде, покрыты защитным покрытием (не показано) с низкой адгезией, препятствующим отложениям пыли на их поверхностях.The flow control sensor comprises a housing 1, which is fixed on a horizontal section of the pipeline 2. Inside the housing 1 there is a partition 3 made of non-magnetic material, near which on the axis 4, perpendicular to the direction of flow, a permanent magnet 5 is mounted with the possibility of rotation. It is magnetized perpendicular to its axis of rotation 4 . The rotary flag 6, which is located in the cavity of the pipeline 2, is rigidly attached to the permanent magnet 5. The flag 6 is also directed perpendicular to the direction of flow. On the other side of the partition 3 and near the permanent magnet 5 is magnetically controlled contact 7 (reed switch). It is electrically connected to a signal device (not shown). To install the housing 1 of the flow control sensor on vertical and inclined sections of the pipeline 2, a counterweight 8 is attached to the permanent magnet 5 and / or the permanent magnet 5 is eccentrically mounted. The permanent magnet 5, flag 6, axis 4 and counterweight 8, placed in a controlled environment, are coated with a protective coating (not shown) with low adhesion, preventing dust deposits on their surfaces.

Датчик контроля потока, установленный на горизонтальном участке трубопровода 2, работает следующим образом.The flow control sensor mounted on a horizontal section of the pipeline 2, operates as follows.

При отсутствии потока среды поворотный флажок 6, за счет силы тяжести и небольшой неуравновешенной силы взаимодействия магнитных сил, устанавливают в трубопроводе 2, перпендикулярно направлению потока. В этом случае он максимально перегораживает поперечное сечение трубопровода 2. Флажок 6 под действием силы тяжести поворачивает постоянный магнит 5 вокруг оси 4 и его полюса устанавливаются напротив магнитоуправляемого контакта 7. Действия противоположных полюсов постоянного магнита 5 уравновешены и контакты магнитоуправляемого контакта 7 разомкнуты.In the absence of fluid flow, the rotary flag 6, due to gravity and a small unbalanced force of interaction of magnetic forces, is installed in the pipeline 2, perpendicular to the direction of flow. In this case, it blocks the cross section of the pipeline as much as possible 2. Flag 6, under the influence of gravity, rotates the permanent magnet 5 around axis 4 and its poles are set opposite the magnetically controlled contact 7. The opposite poles of the permanent magnet 5 are balanced and the contacts of the magnetically controlled contact 7 are open.

Под действием силы скоростного напора потока флажок 6, а вместе с ним и постоянный магнит 5, поворачиваются вокруг оси 4. Угол их поворота устанавливается пропорционально величине потока среды. При повороте постоянного магнита 5 действие магнитного поля одного из его полюсов на магнитоуправляемый контакт 7 возрастает, что вызывает замыкание его контактов и срабатывание цепи сигнализации наличия потока среды. Намагничивание постоянного магнита 5 перпендикулярно своей оси 4 поворота позволяет обеспечить изменение действия магнитного поля на магнитоуправляемый контакт 7 пропорционально углу поворота флажка 6, то есть пропорционально скорости потока контролируемой среды.Under the action of the force of the flow velocity head, flag 6, and with it the permanent magnet 5, rotate around axis 4. The angle of their rotation is set in proportion to the magnitude of the medium flow. When the permanent magnet 5 is rotated, the action of the magnetic field of one of its poles on the magnetically controlled contact 7 increases, which causes the closure of its contacts and the operation of the signaling circuit for the presence of a medium flow. The magnetization of the permanent magnet 5 perpendicular to its axis of rotation 4 allows you to provide a change in the action of the magnetic field on the magnetically controlled contact 7 in proportion to the angle of rotation of the flag 6, that is, in proportion to the flow rate of the controlled medium.

Порог срабатывания магнитоуправляемого контакта 7 устанавливается изменением взаимного расположения постоянного магнита 5 и магнитоуправляемого контакта 7, изменением размеров флажка 6 и величины возвращающего момента (за счет действия силы тяжести флажка 6 и противовеса 8, эксцентриситета крепления постоянного магнита 5). Перегородка 3 и нижняя часть корпуса 1 выполнены герметичными, что позволяет использовать настоящий датчик для определения потока среды под высоким давлением. При исчезновении потока среды флажок 6 под действием силы тяжести возвращается в исходное положение. При этом постоянный магнит 5 также поворачивается вокруг оси 4 и занимает исходное положение. Действие его магнитного поля на магнитоуправляемый контакт 7 уменьшается, что вызывает размыкание его контактов и срабатывание цепи сигнализации наличия потока среды. Расположение постоянного магнита 5 вблизи (через перегородку 3) магнитоуправляемого контакта 7 повышает чувствительность и надежность работы датчика давления. Этому же способствует выполнение перегородки 3 из немагнитного материала. Простота конструкции датчика повышает его надежность.The threshold of operation of the magnetically controlled contact 7 is set by changing the relative position of the permanent magnet 5 and the magnetically controlled contact 7, changing the size of the flag 6 and the magnitude of the returning moment (due to the action of gravity of the flag 6 and the counterweight 8, the eccentricity of the fastening of the permanent magnet 5). The partition 3 and the lower part of the housing 1 are sealed, which allows the use of this sensor to determine the flow of medium under high pressure. When the flow of the medium disappears, flag 6 returns to its original position under the action of gravity. In this case, the permanent magnet 5 also rotates around the axis 4 and takes its initial position. The action of its magnetic field on the magnetically controlled contact 7 decreases, which causes the opening of its contacts and the operation of the signaling circuit of the presence of a medium flow. The location of the permanent magnet 5 near (through the partition 3) magnetically controlled contact 7 increases the sensitivity and reliability of the pressure sensor. The same contributes to the implementation of the partition 3 of non-magnetic material. The simplicity of the sensor design increases its reliability.

При размещении датчика на горизонтальных трубопроводах 2, по которым подается пыльная среда, постоянный магнит 5, флажок 6 и ось 4 покрывают защитным покрытием с низкой адгезией, препятствующей отложениям на их поверхностях.When placing the sensor on horizontal pipelines 2, through which a dusty medium, a permanent magnet 5 are supplied, the flag 6 and axis 4 are coated with a protective coating with low adhesion, which prevents deposits on their surfaces.

Датчик может также работать на вертикальном и наклонном участках трубопровода 2. При этом флажок 6 устанавливают перпендикулярно направлению потока на данном участке трубопровода 2. При отсутствии потока действие силы тяжести флажка 6 уравновешивают действием силы тяжести противовеса 8 и/или эксцентричным креплением постоянного магнита 7 на его оси 4. В остальном работа датчика контроля потока на вертикальном и наклонном участках трубопровода 2 аналогична его работе на горизонтальном участке. Датчик контроля потока может быть установлен на трубопроводах любого сечения, при этом в трубопроводе размещается только его флажок. При возникновении потока среды флажок поворачивается вдоль потока и практически не оказывает сопротивления потоку. Малые размеры флажка и высокая чувствительность датчика позволяет использовать его для контроля наличия потока в трубопроводах малого сечения.The sensor can also work on vertical and inclined sections of pipeline 2. In this case, flag 6 is set perpendicular to the direction of flow in this section of pipeline 2. If there is no flow, the force of gravity of flag 6 is balanced by the action of gravity of counterweight 8 and / or by the eccentric fastening of the permanent magnet 7 on it axis 4. Otherwise, the operation of the flow control sensor in the vertical and inclined sections of the pipeline 2 is similar to its work in the horizontal section. The flow control sensor can be installed on pipelines of any section, while only its flag is placed in the pipeline. When a medium flow occurs, the flag rotates along the flow and practically does not resist the flow. The small size of the flag and the high sensitivity of the sensor allows you to use it to control the presence of flow in pipelines of small cross-section.

При размещении датчика на вертикальных и наклонных участках трубопроводов 2, по которым подается пыльная среда, постоянный магнит 5, флажок 6, ось 4 и противовес 8 покрывают защитным покрытием с низкой адгезией, препятствующей отложениям на их поверхностях.When placing the sensor on vertical and inclined sections of pipelines 2 through which a dusty medium, a permanent magnet 5, flag 6, axis 4 and counterweight 8 are supplied, they are coated with a protective coating with low adhesion, which prevents deposits on their surfaces.

Датчик контроля потока обладает высокой чувствительностью при различных скоростях потока и надежностью работы. Датчик может работать при высоких давлениях контролируемой среды и может устанавливаться на горизонтальных, вертикальных и наклонных участках трубопроводов, по которым подаются потоки газа и жидкости.The flow control sensor has high sensitivity at various flow rates and reliability. The sensor can operate at high pressures of a controlled environment and can be installed on horizontal, vertical and inclined sections of pipelines through which gas and liquid flows are supplied.

Claims

1. A flow control sensor comprising a housing, a permanent magnet, a magnetically controlled contact and a rotary flag, characterized in that a partition is installed inside the housing made of non-magnetic material, near which a permanent magnet is mounted with the possibility of rotation relative to an axis perpendicular to the direction of flow, constant the magnet is magnetized perpendicular to the axis of rotation, a flag is attached to the permanent magnet, the magnetically controlled contact being located on the other side of the partition near permanent magnet.

2. The sensor according to claim 1, characterized in that the permanent magnet, flag, axis and counterweight, placed in a controlled flow of the medium, are coated with a protective coating with low adhesion, preventing deposits on their surfaces.

3. A flow control sensor comprising a housing, a permanent magnet, a magnetically controlled contact and a rotary flag, characterized in that a partition is installed inside the housing made of non-magnetic material, near which a permanent magnet is mounted with the possibility of rotation relative to an axis perpendicular to the direction of flow, constant the magnet is magnetized perpendicular to the axis of rotation, a flag is attached to the permanent magnet, which is balanced by an eccentrically mounted magnet and / or attached to the magnet ene counterweight being magnetically contact located on the other side of the partition near the permanent magnet.

4. The sensor according to claim 3, characterized in that the permanent magnet, flag, axis and counterweight placed in a controlled flow of the medium are coated with a protective coating with low adhesion, which prevents deposits on their surfaces.