ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ
ELECTROMAGNETIC FLOW METER OF LIQUID METALS

Изобретение относится к приборостроению, в частности к электромагнитным расходомерам, предназначенным для измерения расхода жидких металлов.
Известны электромагнитные расходомеры жидких металлов, принцип действия которых основан на законе электромагнитной индукции. Электромагнитный расходомер имеет трубу из нержавеющей стали без изоляционного покрытия внутренней поверхности, два электрода, приваренных к наружной поверхности стенки трубы и индуктора, создающего магнитное поле в рабочей зоне канала трубы. Индуктор может состоять из магнитопровода и постоянных магнитов либо быть электромагнитом, т.е. состоящим из магнитопровода и расположенной на нем индукционной катушки, питаемой электрическим током [1]. Крепление трубы и индуктора между собой обычно осуществляется с помощью устройства, которое имеет кронштейны, приваренные к трубе и закрепленные к магнитопроводу. В [2] приведена конструкция электромагнитного расходомера с индуктором в виде постоянного магнита. У описанного расходомера имеются два кронштейна, скрепляющих магнитопровод индуктора и трубу расходомера. Кронштейны, выполненные из немагнитной стали, приварены к трубе по периметру трубы, смещенному вдоль оси трубы по обе стороны относительно центрального сечения приблизительно на половину ширины полюса магнита. Сварной шов соединения кронштейна с трубой занимает дугу по периметру трубы, составляющую приблизительно 40-60°.
Недостаток известной конструкции электромагнитного расходомера, описанного в [2], состоит в том, что устройство, соединяющее трубу с индуктором, шунтирует часть сигнала и нарушает симметрию распределения индуцированного электромагнитного поля в канале. Сварные швы, соединяющие кронштейн с трубой, расположены в местах относительно высокого потенциала электрического поля, индуцированного взаимодействием магнитного поля индуктора с потоком жидкого металла. Кронштейн и магнитопровод изготовлены из высоко электропроводного материала (сталь) и образуют электрическую цепь с малым электрическим сопротивлением, замыкающую часть электрического поля, образованного на стенках трубы, кроме того, создают асимметрию распределения потенциалов по центральному поперечному сечению трубы, что снижает чувствительность и точность расходомера.
Целью изобретения является создание электромагнитного расходомера жидких металлов с улучшенными метрологическими характеристиками.
Для достижения этой цели элементы устройства, соединяющего трубу с магнитопроводом, предлагается крепить к трубе только в местах на поверхности трубы, в которых электрический потенциал индуцированного магнитного поля всегда равен нулю вне зависимости от скорости потока жидкого металла, протекающего по каналу. Места вдоль образующей трубы, пересекающейся с осью полюсов индуктора, имеют нулевой потенциал при любых скоростях потока жидкого металла. Если крепежный элемент конструкции устройства расположен на указанной образующей трубы, то устройство не создает шунтирования сигнала расходомера, не нарушает распределение токов в стенках трубы и не изменяет их величину.
Предлагаемый расходомер жидких металлов имеет две металлические стойки цилиндрической формы с резьбой, приваренные к внешней поверхности трубы в центральном сечении по оси полюсов, совпадающей с линией, перпендикулярной линии, соединяющей электроды. В полюсах индуктора имеются отверстия, причем стойки вставлены в эти отверстия и закреплены гайками. На трубе стойки расположены в местах пересечения образующей трубы с осью полюсов. Поэтому стойки не нарушают симметричного распределения электрического поля, индуцированного потоком жидкого металла в магнитном поле, не нарушает распределение токов в стенках трубы и не изменяет их величину.
На чертеже приведена схема конструкции предлагаемого электромагнитного расходомера жидкого металла.
Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, и индуктора, представляющего собой электромагнит, состоящий из магнитопровода 2 с полюсами 3 и индукционной катушки 4. Для крепления индуктора к трубе у полюсов вдоль их оси имеются отверстия, т.е. оси отверстий совпадают с осями полюсов 5. Индуктор закреплен к трубе с помощью стоек 6, вставленных в вышеупомянутые отверстия полюсов. Стойки приварены к трубе 1 в местах пересечения образующей трубы с осью полюсов 5. С противоположной стороны стойки завинчены гайками 7. К внешней поверхности трубы по линии, перпендикулярной линии, соединяющей центры полюсов, приварены два электрода 8.
Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционной катушке подводится электрический ток, в результате которого в канале трубы создается магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через линию, соединяющую электроды и ось трубы. При движении жидкого металла по каналу, в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, которое образует циркуляционные токи в жидком металле и контактирующей с ним стенке трубы, причем электрическое поле симметрично распределено относительно осей центрального поперечного сечения трубы. В результате протекания токов в стенке трубы между электродами возникает разность потенциалов, которая служит мерой объемного расхода жидкого металла.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении чувствительности и точности измерения расхода жидкого металла.
ИСТОЧНИКИ ИФОРМАЦИИ
1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Ленинград: Машиностроение, 1982 г., 214 с., ил.
2. Логинов Н.И. Электромагнитные преобразователи расхода жидких металлов, Москва: Энергоиздат, 1981 г., 104 с.