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 [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. При движении жидкого металла по каналу в жидком металле, пересекающем магнитное поле, возбуждается электрическое поле, создающее разность потенциалов между электродами, которая служит мерой объемного расхода измеряемой среды.
В работе [1] описаны электромагнитные расходомеры жидких металлов, индукторы которых содержат постоянные магниты. Недостатком этих расходомеров при их длительной эксплуатации является низкая стабильность магнитного поля, снижающая метрологические характеристики прибора.
Известен электромагнитный расходомер жидкого металла, обеспечивающий стабильность магнитного поля в канале трубы [2]. Этот расходомер имеет индуктор в виде электромагнита переменного тока низкой частоты. У указанного расходомера [2] магнитопровод имеет С-образную форму с полюсными наконечниками, выполненными в виде пластин, расположенных по обе стороны трубы в параллельных плоскостях. На средней части магнитопровода расположена индукционная катушка возбуждения магнитного поля, намотанная проводом с теплостойкой изоляцией.
Недостаток известной конструкции электромагнитного расходомера, описанного в [2], состоит в том, что при переменном токе возбуждения магнитного поля в пластинах полюсных наконечников возникают токи Фуко, ослабляющие напряженность магнитного поля в канале расходомера, а следовательно, и чувствительность расходомера к объемному расходу жидкого металла. Плоскость полюсного наконечника расположена перпендикулярно направлению магнитного потока, подводимого магнитопроводом, вследствие чего величина токов Фуко значительна. Контуры токов Фуко в полюсном наконечнике образуются по концентрическим окружностям, центр которых расположен на пересечении плоскости полюсного наконечника с осью магнитопровода, совпадающей с поперечной осью полюсного наконечника. Целью изобретения является создание электромагнитного расходомера жидких металлов с улучшенными метрологическими характеристиками.
Для достижения этой цели у каждого полюсного наконечника предусмотрена сквозная поперечная прорезь, пролегающая от края полюсного наконечника до места его соединения с магнитопроводом. Поперечная прорезь в полюсном наконечнике разрывает контуры токов Фуко, благодаря чему токи Фуко в полюсном наконечнике отсутствуют.
На фиг.1 приведена схема конструкции электромагнитного расходомера жидкого металла, выполненная по предлагаемому решению.
Электромагнитный расходомер жидкого металла состоит из трубы 1, выполненной из нержавеющей стали без электроизоляционного покрытия, и индуктора, представляющего собой электромагнит, состоящий из магнитопровода С-образной формы 2 с полюсными наконечниками 3 и индукционной катушки 4. В полюсном наконечнике имеется сквозная поперечная прорезь 5 шириной не менее 1 мм, пролегающая от края полюсного наконечника до места его соединения с магнитопроводом. К трубе приварены электроды 6.
При питании катушки индуктора переменным током и отсутствии сквозной прорези 5 (изображенной пунктиром) в полюсном наконечнике возникают токи Фуко, контуры которых 7 представляют концентрические окружности, общий центр которых является центром места сочленения полюсного наконечника с магнитопроводом. Если прорезь отсутствует, то токи Фуко создают встречное магнитное поле, ослабляя напряженность магнитного поля в канале трубы, и тем самым снижают чувствительность расходомера к объемному расходу жидкого металла. Если прорезь существует, то токи Фуко отсутствуют и магнитное поле в канале оказывается не ослабленным.
Электромагнитный расходомер жидкого металла работает следующим образом. К индукционной катушке подводится электрический ток низкой частоты, 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 служит мерой объемного расхода жидкого металла. Индуцированное электрическое поле измеряется с помощью двух электродов, приваренных к наружной стенке трубы.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, состоит в повышении чувствительности и точности измерения расхода жидкого металла.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Кремлевский П.П. Измерение расхода многофазных потоков. Издательство «Машиностроение», Ленинград, 1982 г., 214 с., ил.
2. Патент RU №2431118, Бюллетень №28, 2011.