ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ
ELECTROMAGNETIC FLOW METER FOR 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 [1]. 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. В трубах с диаметром не более 100 мм индуктор имеет полюса, создающие магнитное поле во всем поперечном сечении канала. Если труба имеет большие размеры, то с целью уменьшения размеров индуктора ограничиваются магнитным полем, создаваемым индуктором в небольшой зоне потока жидкого металла вблизи стенки канала. В этом случае измерение расхода производится по напряженности электрического поля, образованного в локальной области канала, где возникает взаимодействие потока жидкого металла с магнитным полем индуктора.
Известен электромагнитный расходомер жидких металлов [2], предназначенный для измерения расхода в трубах большого диаметра. Этот расходомер является наиболее близким прототипом к предлагаемому расходомеру. Расходомер [2] имеет цилиндрическую трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы, и индуктор. Индуктор имеет индукционные катушки и магнитопровод, который состоит из двух полюсов, выполненных в виде пластин, двух столбчатых цилиндров, каждый из которых соединен с соответствующим полюсом, и скобы, связывающей оба столбчатых цилиндра. Причем полюсы и столбчатые цилиндры установлены на одной стороне трубы таким образом, что оси каждого полюса и столбчатого цилиндра проходят через центр канала перпендикулярно оси канала и образуют между собой угол, меньший 180°,
Недостатками расходомера [2] являются: сложность конструкции индуктора и отсутствие устройства крепления индуктора к трубе.
Предлагаемый электромагнитный расходомер свободен от этих недостатков.
Предлагаемый электромагнитный расходомер также имеет цилиндрическую трубу, выполненную из немагнитного материала, два электрода, приваренные к внешней поверхности трубы и индуктор. Индуктор имеет одну индукционную катушку и магнитопровод, который состоит из двух полюсов, выполненных в виде пластин, двух столбчатых цилиндров, каждый из которых соединен с соответствующей полюсной пластиной, и скобы, связывающей оба столбчатых цилиндра. Причем полюсные пластины и столбчатые цилиндры установлены на одной стороне трубы таким образом, что оси каждой полюсной пластины и столбчатого цилиндра проходят через центр канала перпендикулярно оси канала и образуют между собой угол, меньший 180°. Электроды находятся на внешней поверхности трубы диаметрально противоположно друг другу на линии, проходящей через центр канала трубы. Индукционная катушка расположена на скобе таким образом, что линия, соединяющая электроды, является осью симметрии индукционной катушки. Кроме того, имеется устройство для крепления индуктора к трубе, представляющее собой две стойки с резьбой, приваренные к трубе, а полюсные пластины и столбчатые цилиндры имеют отверстия, в которые вставлены стойки и закреплены гайками.
На фиг.1. приведена схема конструкции предлагаемого электромагнитного расходомера жидкого металла.
Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, двух электродов 8, расположенных диаметрально противоположно друг другу, индуктора, представляющего собой электромагнит, имеющий индукционную катушку 4 и магнитопровод. Магнитопровод состоит из двух полюсных пластин, каждая из которых соединена с со столбчатым цилиндром 3, и скобы 2, соединяющей оба столбчатых цилиндра между собой. На скобе 2 расположена индукционная катушка 4 таким образом, что одна из ее осей симметрии совпадает с линией, соединяющей электроды.
Для крепления индуктора к трубе у полюсных пластин и столбчатых цилиндров 3 имеются отверстия, а на трубе имеются стойки 6, оси отверстий совпадают с осями полюсов 5. Индуктор закреплен к трубе с помощью стоек 6, вставленных в вышеупомянутые отверстия полюсных пластин и столбчатых цилиндров. Стойки приварены к трубе 1 в местах пересечения образующей; трубы с осью 5 полюсных пластин и столбчатых цилиндров. С противоположной стороны стойки завинчены гайками 7. К внешней поверхности трубы по линии симметрии 9 индуктора приварены два электрода 8. Полюсные пластины и столбчатые цилиндры 3 установлены на одной стороне трубы 1 таким образом, что оси 5 каждой полюсной пластины и столбчатого цилиндра проходят через центр канала перпендикулярно оси канала и образуют между собой угол α, меньший 180°.
Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционной катушке подводится электрический ток, в результате которого в канале трубы создается локальное магнитное поле между полюсами индуктора. При движении жидкого металла по каналу трубы, 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 оси 9 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 упрощении конструкции расходомера.
ИСТОЧНИКИ ИФОРМАЦИИ
1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство. - Л.: Машиностроение, 1982 г., 214 с., ил.
2. Патент RU 2339005 С2, G01F 1/58, опубликован 20.11.2008.