一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计制造技术

本发明专利技术提出了一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计，属于电磁流量计领域。解决了传统永磁式电磁流量计磁场强度较弱、随通道尺寸增加漏磁现象加重的问题。本发明专利技术的外部固定支架内固定有海尔贝克环形永磁阵列，海尔贝克环形永磁阵列呈环状分瓣结构，海尔贝克环形永磁阵列中心通过内部支架支撑，流体管道穿过内部支架，流体管道和内部支架之间设置有电极，电极上连接有金属引线，将电磁流量计所产生的电信号传递至外部信号变送器。与传统永磁式电磁流量计相比，相同体积下本发明专利技术所述电磁流量计于液态金属区域所形成的磁场强度较高，使得流量测量范围更广以及灵敏度更高，电磁流量计体积更小以及重量更轻。电磁流量计体积更小以及重量更轻。电磁流量计体积更小以及重量更轻。

【技术实现步骤摘要】
一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计


[0001]本专利技术属于电磁流量计领域，特别是涉及一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计。

技术介绍

[0002]液态金属自身优越的流动与热传导性能使其广泛应用于核电、航空、航天、微电子等散热领域。液态金属具有导电性强、腐蚀性强的特点，针对其物性特点可采用电磁流量计测量流体回路流量参数。
[0003]电磁流量计根据磁场产生方式的不同可分为永磁式电磁流量计与线圈激励式电磁流量计。永磁式电磁流量计具有结构简单、可靠性高的特点，可以用于液态金属流量测量，基本原理示意如图1所示，上下磁铁于流体区域产生方向垂直向上/向下磁场，导电流体于磁场中做切割磁感线运动产生与磁场、流动方向正交的动生电动势，动生电动势大小为
[0004]E＝BDV＝4BQ/(πD)
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(1)
[0005]式中B为磁场区域磁通密度，T；D为通道特征长度，m；V为流体速度，m/s；Q为流体流量，m3/s。由公式(1)可知，动生电动势大小与磁场强度、流体流量分别成正比，即在流体流量固定情况下，电磁流量计磁场磁通密度越强，其灵敏度越高。
[0006]传统电磁流量计永磁铁分别位于流体管道上下两侧，上下永磁铁之间存在较大的磁极间隙，磁场磁感线扩散产生漏磁现象，其磁场区域磁通密度远小于永磁铁本身的剩余磁通密度。并且，如图2所示，随磁极间隙(流体管道)尺寸的增加电磁流量计磁场区域漏磁现象加重，磁通密度大幅下降。由公式(1)可知，此会导致电磁流量计灵敏度的降低，性能下降。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，为了解决上述传统永磁式电磁流量计磁场强度较弱、随通道尺寸增加漏磁现象加重的问题，本专利技术将海尔贝克环形永磁阵列引入永磁式电磁流量计领域，设计一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计。
[0008]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计，包括外部固定支架、海尔贝克环形永磁阵列、内部支架、流体管道、电极、金属引线和隔热层，所述外部固定支架内固定有海尔贝克环形永磁阵列，所述海尔贝克环形永磁阵列呈环状分瓣结构，所述海尔贝克环形永磁阵列中心通过内部支架支撑，所述流体管道穿过内部支架，所述流体管道和内部支架之间设置有电极，所述电极上连接有金属引线，将电磁流量计所产生的电信号传递至外部信号变送器。
[0009]更进一步的，所述外部固定支架包括圆环形卡扣和底部支架，所述圆环形卡扣设置在底部支架上，圆环形卡扣内部带有M个定位销，
[0010]更进一步的，所述海尔贝克环形永磁阵列其由M块不同磁化方向的梯形永磁体构成，各梯形磁块内测与外侧之间分别开有定位孔，此定位孔分别与外部固定支架的外部/内
部圆环形卡扣中的定位销相配合，起到定位永磁阵列磁场方向的作用。
[0011]更进一步的，所述内部支架由圆环形卡扣与竖直方向的支架组成，圆环形卡扣外部带有定位销，其与海尔贝克环形永磁阵列内侧的定位孔相配合起到使磁场、电极、流动方向互相垂直的作用，竖直方向支架的上端与圆环形卡扣通过焊接或一体成型方式相连接，下端与流体管道通过耐高温胶绝缘粘合，起到固定与支撑管道作用。
[0012]更进一步的，所述金属电极焊接于流体管道外水平方向两侧，金属电极长度保持小于等于永磁阵列磁铁宽度。
[0013]更进一步的，内部支架与流体管道间其余缝隙填充入隔温材料，隔绝高温液态金属向永磁体传递热量。
[0014]更进一步的，所述外部固定支架、内部支架、流体管道选用不锈钢金属材质。
[0015]更进一步的，所述海尔贝克环形永磁阵列选用钐钴/铷铁鹏永磁材料。
[0016]更进一步的，所述电极和金属引线选用电导率高的铜金属材料。
[0017]更进一步的，所述隔热层隔温材料选用石棉。
[0018]与现有技术相比，本专利技术所述的一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计的有益效果是：
[0019](1)与传统永磁式电磁流量计相比，相同体积下本专利技术所述电磁流量计于液态金属区域所形成的磁场强度较高，使得流量测量范围更广以及灵敏度更高。
[0020](2)与传统永磁式电磁流量计相比，于液态金属区域产生相同磁场强度情况下本专利技术所述电磁流量计体积更小以及重量更轻。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022]图1为本专利技术所述的传统永磁式电磁流量计的原理图；
[0023]图2为本专利技术所述的传统电磁流量计磁场区域磁通密度随永磁铁磁极间隙变化趋势，在永磁铁剩余磁通密度1.1T情况下计算得；
[0024]图3为本专利技术所述的海尔贝克环形永磁阵列得结构示意图；
[0025]图4为海尔贝克环形液态金属流动测量电磁流量计的结构示意图；
[0026]图5为外部固定支架的结构示意图；
[0027]图6为海尔贝克环形永磁阵列的结构示意图；
[0028]图7为内部支架、流体管道、电极的结构示意图；
[0029]图8为流体管道周围的结构示意图；
[0030]图9为传统永磁式电磁流量计与本专利技术的永磁式电磁流量计的对比结构示意图，其中(a)为传统永磁式电磁流量计,(b)为本专利技术的永磁式电磁流量计；
[0031]图10为海尔贝克环电磁流量计与传统电磁流量计不同尺寸下磁场强度对比图；
[0032]图11为海尔贝克环电磁流量计与传统电磁流量计灵敏度对比图；
[0033]图中：流体管道1
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1，永磁铁1
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2，电极1
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3，流体1
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4、外部固定支架2
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1、海尔贝克环形永磁阵列2
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2、内部支架2
‑
3、流体管道2
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4、电极2
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5、金属引线2
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6、隔热层2
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7。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0035]一、参见图3
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11说明本实施方式，一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计，包括外部固定支架2
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1、海尔贝克环形永磁阵列2
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2、内部支架2
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3、流体管道2
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4、电极2
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5、金属引线2
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6和隔热层2
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7，所述外部固定支架2
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1内固定有海尔贝克环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计，其特征在于：包括外部固定支架(2
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1)、海尔贝克环形永磁阵列(2
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2)、内部支架(2
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3)、流体管道(2
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4)、电极(2
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5)、金属引线(2
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6)和隔热层(2
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7)，所述外部固定支架(2
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1)内固定有海尔贝克环形永磁阵列(2
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2)，所述海尔贝克环形永磁阵列(2
‑
2)呈环状分瓣结构，所述海尔贝克环形永磁阵列(2
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2)中心通过内部支架(2
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3)支撑，所述流体管道(2
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4)穿过内部支架(2
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3)，所述流体管道(2
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4)和内部支架(2
‑
3)之间设置有电极(2
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5)，所述电极(2
‑
5)上连接有金属引线(2
‑
6)，将电磁流量计所产生的电信号传递至外部信号变送器。2.根据权利要求1所述的基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计，其特征在于：所述外部固定支架(2
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1)包括第一圆环形卡扣和底部支架，所述第一圆环形卡扣设置在底部支架上，第一圆环形卡扣内部带有M个第一定位销。3.根据权利要求2所述的基于海尔贝克环的液态金属流动测量电磁流量计，其特征在于：所述海尔贝克环形永磁阵列(2
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2)其由M块不同磁化方向的梯形永磁体构成，各梯形磁块内测与外侧之间分别开有定位孔，此定位孔分别与外部固定支架(2
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1)的外部/内部圆环形卡扣中的定位销相配合，起到定位永磁阵列磁场方向的作用。4.根据权利要求1所述的基于海尔贝克环的...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚良，李小斌，张红娜，李凤臣，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：