ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ МЕТАЛЛОВ
ELECTROMAGNETIC FLOWMETER 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 [1]. Электромагнитный расходомер имеет трубу из нержавеющей стали без изоляционного покрытия внутренней поверхности, два электрода, приваренных к наружной поверхности стенки трубы, и индуктор, создающий магнитное поле в рабочей зоне канала 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. В результате протекания токов по стенке трубы между электродами возникает разность потенциалов, которая служит мерой объемного расхода жидкого металла.
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.
Электромагнитные расходомеры [1] обычно применяются для измерения расхода жидкометаллического теплоносителя в атомных энергетических установках.
Для повышения надежности работы некоторых атомных устройств, трубопровод с металлическим теплоносителем помещают в защитный металлический кожух, причем пространство между кожухом и трубой заполняют инертным газом, например аргоном при высокой температуре и при высоком давлении.
Наличие защитного кожуха затрудняет установку расходомера на трубе. Расходомер приходится располагать на трубе внутри защитного кожуха в зоне инертного газа. Причем для соединения электрических цепей с электронным преобразователем, расположенным за пределами защитного кожуха, необходимо применять специальные гермовыводы проводников из защитного кожуха. Сложность монтажа расходомера [1] на трубопроводе, имеющем защитный кожух, является недостатком прибора.
Целью предлагаемого изобретения является создание расходомера, который существенно проще монтируется на трубопроводе, имеющем защитный кожух.
Предлагаемый электромагнитный расходомер жидких металлов имеет цилиндрическую трубу, выполненную из немагнитного материала, свой собственный защитный кожух, электроды и индуктор.
Защитный кожух расходомера выполнен из немагнитной стали в виде полого цилиндра с диаметром, превышающим диаметр трубы. Он установлен соосно с трубой и закреплен на ней с помощью металлических перемычек. Перемычки установлены между наружной поверхностью трубы и внутренней поверхностью защитного кожуха вдоль линии, соединяющей электроды. Перемычки выполнены из токопроводящего немагнитного материала, например из нержавеющей стали. Перемычки создают надежный электрический контакт между трубой и защитным кожухом, а также обеспечивают крепление кожуха к трубе. Индуктор расположен за пределами защитного кожуха, а электроды приварены к внешней поверхности защитного кожуха. После монтажа расходомера на трубе и соединения защитного кожуха расходомера с защитным кожухом трубопровода, пространство между защитным кожухом расходомера и трубой заполняется инертным газом при соответствующих давлении и температуре.
На рис.1. приведена схема конструкции предлагаемого электромагнитного расходомера жидкого металла.
Электромагнитный расходомер состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали, защитного кожуха 2, диаметр которого превышает диаметр трубы, двух перемычек 3, соединяющих защитный кожух с трубой, двух электродов 4, приваренных к наружной стенке защитного кожуха и индуктора. Индуктор состоит из цилиндрического магнитопровода 5 и двух индукционных катушек 8.
Защитный кожух 2 расположен так, что его ось совпадает с осью трубы 1. Перемычки 3 выполнены из нержавеющей стали и расположены по линии 6, пересекающей центральное сечение трубы и защитного кожуха перпендикулярно направлению магнитного поля, создаваемого индуктором. Два электрода 4, приваренные к наружной поверхности защитного кожуха, также расположены на линии 6. Дополнительные перемычки 7 предназначены для повышения надежности крепления защитного кожуха 2 к трубе 1. Они расположены на образующей трубы и защитного кожуха в плоскости, перпендикулярной линии 6, соединяющей электроды 4. Индуктор расположен за пределами защитного кожуха. Индуктор закреплен на защитном кожухе с помощью крепежных элементов, которые расположены на образующей защитного кожуха 2 в плоскости, перпендикулярной линии 6, соединяющей электроды 4. Пространство между защитным кожухом и трубой заполняется инертным газом при соответствующем давлении и температуре.
Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционным катушкам подводится электрический ток, в результате которого в каналах защитного кожуха и трубы создается магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости, проходящей через ось тубы и линию 6, соединяющую электроды. При движении жидкого металла по каналу трубы в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, которое образует циркуляционные токи в жидком металле, в контактирующей с ним стенке трубы 1, в перемычках 3 и в стенке защитного кожуха 2. Циркуляционные токи изображены на рис.2.
Через дополнительные перемычки 7, расположенные в плоскости нулевого потенциала индуцированного электрического поля, циркуляционные токи не протекают. Наличие дополнительных перемычек 7 не нарушает распределение электрического поля в жидком металле, стенке трубы 1 и стенке защитного кожуха 2.
В результате протекания токов по стенке защитного кожуха 2 между электродами 4 возникает разность потенциалов, которая служит мерой объемного расхода жидкого металла.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в упрощении монтажа расходомера на трубопроводе с защитным кожухом.
ИСТОЧНИКИ ИФОРМАЦИИ
1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1982 г., 214 с., ил.