ДАТЧИК КОНТРОЛЯ ПОТОКА (ВАРИАНТЫ)
FLOW MONITORING SENSOR (VERSIONS)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля наличия потоков различных сред.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности и надежности работы датчика контроля потока, а также возможность его работы в средах с высоким давлением.
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.
Постоянный магнит, флажок и ось, размещенные в контролируемом потоке среды, покрыты защитным покрытием с низкой адгезией, препятствующим отложению пыли на их поверхностях.
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.
Постоянный магнит, флажок, ось и противовес, размещенные в контролируемом потоке среды, покрыты защитным покрытием с низкой адгезией, препятствующим отложению пыли на их поверхностях.
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.
Датчик контроля потока, установленный на горизонтальном участке трубопровода 2, работает следующим образом.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.