Электромагнитный расходомер

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к расходомерам жидкой среды.
Известен электромагнитный расходомер, содержащий корпус арматуры проточной части, имеющий продольный сквозной канал, в корпусе поперек направления канала выполнено глухое отверстие, в котором размещен картридж расходомера с электродами и электромагнитной системой, при этом картридж выполнен в виде цилиндра с двумя наружными стенками, поперечными продольной геометрической оси цилиндра, а в цилиндре картриджа через цилиндрическую его поверхность выполнено калиброванное сквозное отверстие для прохода измеряемой среды (см. патент US №7213467B2, опуб. 08.05.2007).
Недостатком известного расходомера является ненадежность фланцевого уплотнения с обеспечением плотности одновременно в двух параллельных плоскостях поперечных наружных стенок цилиндра картриджа, что может явиться причиной проникновения жидкости в электромагнитную измерительную систему и выходу ее из строя.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков.
Технический результат заключается в повышении надежности универсального, простого и технологичного расходомера.
Проблема решается и технический результат достигается тем, что электромагнитный расходомер содержит корпус арматуры проточной части, имеющий продольный сквозной канал, в корпусе поперек направления канала выполнено глухое отверстие, в котором размещен картридж расходомера с электродами и электромагнитной системой, при этом картридж выполнен в виде цилиндра с двумя наружными стенками, поперечными продольной геометрической оси цилиндра, а в цилиндре картриджа через цилиндрическую его поверхность выполнено калиброванное сквозное отверстие для прохода измеряемой среды, при этом согласно полезной модели, цилиндр картриджа выполнен бесступенчатым, с диаметром наружной поверхности, меньшим диаметра глухого отверстия, электромагнитная система выполнена в виде обмотки, намотанной на сердечник, концы которого соединены с магнитопроводами, расположенными в глухих колодцах картриджа, выполненных вдоль геометрической оси цилиндра картриджа, на противоположных его сторонах относительно калиброванного отверстия, при этом на крайних участках цилиндрической поверхности картриджа с противоположных сторон относительно калиброванного отверстия выполнены кольцевые канавки, в которые установлены уплотнительные кольца.
Технический результат достигается также тем, что обмотка катушки может быть выполнена из двух частей, расположенных с противоположных сторон цилиндра картриджа относительно калиброванного отверстия.
При этом обе части обмотки катушки могут быть расположены поперек геометрической оси цилиндра картриджа или обе части обмотки катушки могут быть расположены вдоль геометрической оси цилиндра картриджа.
Технический результат достигается также тем, что электроды расположены по два внутри проходного отверстия, один напротив другого.
Полезная модель поясняется при помощи чертежей.
На фиг. 1 показана разборка описываемого расходомера.
На фиг. 2 показан продольный разрез расходомера вдоль направления потока измеряемой среды.
На фиг. 3 показан продольный разрез картриджа.
На фиг. 4 показан картридж с обмоткой, выполненной из двух частей, расположенных поперек геометрической оси картриджа.
На фиг. 5 - то же, обмотки расположены вдоль оси картриджа.
Расходомер содержит корпус 1 арматуры проточной части, имеющий продольный сквозной канал 2. В корпусе 1 поперек направлению канала 2 выполнено глухое отверстие 3, в котором размещен картридж 4 расходомера с электродами 5 и электромагнитной системой 6.
Картридж 4 выполнен в виде цилиндра с двумя наружными стенками 7, например, плоскими, распложенными поперечно продольной геометрической оси 8 цилиндра картриджа 4. В цилиндре картриджа 4 через цилиндрическую его поверхность 9 выполнено калиброванное сквозное отверстие 10 для прохода измеряемой среды. Отверстие 3 в корпусе 1 под картридж 4 выполнено с образованием стенки 11 в корпусе 1. Электроды 5 установлены в отверстиях наружных стенок 7 картриджа 4. Цилиндр картриджа 4 выполнен бесступенчатым, с диаметром наружной поверхности 9, меньшим диаметра глухого отверстия 3.
Картридж 4 изготовлен из материала, не экранирующего магнитное поле, создаваемое электромагнитной системой. При изготовлении картриджа 4 предпочтительно использование инженерных пластиков, обладающих высокой прочностью и низкой гигроскопичностью.
Электромагнитная система выполнена в виде обмотки 12, намотанной на сердечник (на чертеже не показан), концы которого соединены с магнитопроводами 13, расположенными в глухих колодцах 14 картриджа 4, которые выполнены вдоль геометрической оси 8 цилиндра картриджа 4 на противоположных его сторонах относительно калиброванного отверстия 10 картриджа 4.
На крайних участках цилиндрической поверхности 9 картриджа 4 с противоположных сторон относительно калиброванного отверстия 10 выполнены кольцевые канавки, в которые установлены уплотнительные кольца 15. Уплотнительные кольца обеспечивают герметизацию отверстия 3 в корпусе 1 и препятствуют попаданию жидкости к измерительным электродам 5 и электромагнитной системе 6.
Глухое отверстие 3 в корпусе 1 образует картриджный отсек, закрываемый крышкой 16.
При проектировании расходомера предпочтительно выбрать такой внутренний профиль канала 2 и сквозного отверстия 10, по которым протекает жидкость, который обеспечит плавный переход сечений между входным 17 и выходным 18 отверстиями корпуса 1 и проходным сечением отверстия 10.
Профиль измерительного сечения отверстия 10 выбирается исходя из решаемой задачи. Возможно использование как традиционного круглого, так и прямоугольного сечения. Отверстие 10 может быть, как с сужением, так и без сужения в измерительном участке для улучшения метрологических характеристик электромагнитного расходомера.
Обмотка 12 катушки может быть выполнена из двух частей, расположенных с противоположных сторон цилиндра картриджа относительно калиброванного отверстия.
При этом обе части обмотки 12 катушки могут быть расположены поперек геометрической оси 8 цилиндра картриджа 4, как показано на фиг. 4, или обе части обмотки 12 катушки могут быть расположены вдоль геометрической оси 8 цилиндра картриджа 4, как показано на фиг. 5.
Электроды 5 могут быть установлены в отверстиях обеих наружных стенок 7 картриджа 4, как показано на фиг. 3 и 4.
При этом электроды 5 могут быть установлены в отверстиях, выполненных на цилиндрической поверхности 9 цилиндра картриджа 4, как показано на фиг. 5.
Две обмотки 12 катушки и магнитопровод 13 располагаются в глухих колодцах 14 и заливаются компаундом (например, эпоксидной смолой).
В случае расположения обмоток 12 вдоль геометрической оси 8 или соосно с ней, глухие колодцы 14 также располагаются вдоль указанной оси 8. Такое расположение обмоток 12 позволяет расположить электроды в отверстиях цилиндрической поверхности 9, что является предпочтительным для исключения заиливания и завоздушивания электродов 5 в проходном сечении отверстия 10 картриджа 4.
При протекании среды по сквозному каналу 2 корпуса 1 и отверстию 10 картриджа 4 осуществляют измерение расхода протекаемой среды с помощью электромагнитной системы, снабженной электродами 5, обмоткой 12 с магнитопроводами 13.
Выполнение цилиндра картриджа 4 бесступенчатым позволяет полностью «утопить» картридж в отверстии 3 и обеспечить уплотнение концевых участков цилиндра с помощью колец 15, расположенных в кольцевых канавках на цилиндрической поверхности 9.
Наличие кольцевого уплотнения кольцами 15 предотвращает попадание жидкости в полости, в которых размещена электромагнитная система 6, что значительно повышает надежность эксплуатации расходомера. Магнитопроводы 13 расположены в глухих колодцах 14, выполненных со стороны наружной стенки 7, то есть они находятся в загерметизированных полостях. Электроды 5 и обмотка 12 также расположены со стороны стенок 7, доступ к которым со стороны протекаемой среды уплотнен кольцами 15. Использование же фланцевых уплотнений для той же цели потребует исключительной точности для герметизации двух параллельных поверхностей одной детали (еще и в районе дна картриджа), что в реальной практике не достижимо, особенно для измерения в средах с повышенной температурой.
Таким образом, использование описанного устройства значительно повышает надежность его эксплуатации.