ДАТЧИК СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ Российский патент 1995 года по МПК G01P5/02 

Изобретение относится к измерительной технике и направлено на усовершенствование устройств (датчиков) для измерения переменных значений скорости и направления потока жидкости или газа при высоких давлениях.

Известен датчик скорости потока жидкости [1] который содержит корпус с консольно установленной внутри него подвижной штангой, свободный конец которой выполнен с фигурным профилем, и регистратор, выполненный в виде установленных на штанге тензорезисторов, включенных в мостовую схему.

Однако такой датчик недостаточно надежен в эксплуатации, а размещение тензорезисторов в зоне измеряемой среды, находящейся под высоким давлением, приводит к изменению начального сопротивления последних, что в свою очередь приводит к увеличению погрешности в результатах измерения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является датчик скорости потока жидкости [2] содержащий корпус, консольно установленную внутри корпуса посредством мембраны штангу, свободный конец которой имеет фигурный профиль и электромеханический преобразователь в виде тензорезисторов.

Известное устройство не может быть эффективно использовано для измеряемых сред с высоким давлением, так как конструктивное исполнение чувствительного элемента в виде мембраны со сквозными радиальными прорезями способствует проникновению среды в область расположения тензорезисторов, что приводит к искажению регистрируемого сигнала.

Цель изобретения повышение точности измерения.

Цель достигается тем, что в датчик, содержащий корпус, консольно установленную внутри корпуса посредством мембраны штангу, свободный конец которой имеет фигурный профиль, и электромеханический преобразователь в виде тензорезисторов, введена вторая опора штанги, при этом первая опора мембрана выполнена непроницаемой и расположена со стороны свободного конца штанги, вторая удалена от нее вглубь корпуса, а тензорезисторы расположены на штанге между опорами.

Для повышения чувствительности мембрана выполнена с кольцевыми канавками треугольного профиля на торцовых поверхностях в месте крепления штанги.

Кроме того, вторая опора выполнена в виде двух винтовых зажимов, расположенных на одной оси навстречу друг другу.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого датчика скорости потока жидкости.

Датчик включает в себя корпус 1, в котором консольно установлена подвижная штанга 2, свободный конец 3 которой имеет фигурный, например шарообразный (сферический), профиль и находится в канале 4 для протекания жидкости или газа, регистратор, выполненный в виде установленных на штанге 2 тензорезисторов 5 и с помощью электрических проводов связанных с электрическим разъемом 6. При этом штанга 2 установлена на двух опорах, первая из которых выполнена в виде мембраны 7 и изготовлена как одно целое со штангой, и имеет кольцевые проточки 8, например треугольного профиля, расположенные на разных ее сторонах. Наружная уплотнительная поверхность мембраны 7 выполнена сферической и прижимается к посадочной поверхности корпуса 1 нажимной гайкой 9. Вторая опора выполнена в виде двух винтовых зажимов 10, расположенных на одной оси (диаметрально) и направленных навстречу друг другу. При этом зажимные торцы винтов имеют сферическую форму, а часть штанги 2, расположенная выше мембраны 7, выполнена плоской, имеющей прямоугольную форму поперечного сечения.

Работа датчика заключается в следующем. Скоростной напор жидкости (газа), протекающей в канале 4, воздействуя на свободный сферический конец 3, создает изгибающий момент, который отклоняет конец подвижной штанги 2 на величину, пропорциональную скоростному напору. При этом благодаря кольцевым проточкам 8 мембраны 7, имеющим треугольный профиль, изгибные напряжения в месте закрепления первой опоры (мембраны) с корпусом 1, передаются на вторую, плоскую часть штанги 2, зажатую сферическими поверхностями торцов винтовых зажимов 10, и вызывают в ней поверхностные напряжения, также пропорциональные скоростному напору жидкости (газа), протекающей в канале 4, и регистрируются тензорезисторами 5, включенными в мостовую измерительную схему.

Учитывая, что вторая опора выполнена в виде винтовых зажимов 10 со сферическими концами, возвратно-поступательные перемещения штанги 2 от действия высоких давлений не приводят к изгибу плоской части штанги, находящейся между двумя опорами, и, следовательно, к изменению сопротивления тензорезисторов 5. Поэтому тензорезисторы реагируют только на скоростной напор измеряемой среды.

Таким образом, применение предложенного датчика позволяет исключить влияние высокого давления на результаты измерения скорости потока жидкости и за счет этого повысить точность (достоверность) результатов измерения.

Использование: в измерительной технике для измерения переменных, мгновенных значений скорости потока жидкости. Сущность изобретения: улучшение метрологических характеристик, повышение надежности и достоверности результатов измерений скорости потока жидкости, в том числе и при высоких давлениях, достигается тем, что в датчике, содержащем корпус с консольно установленной внутри подвижной штангой, свободный конец которой выполнен с фигурным профилем, и регистратор, выполненный в виде тензорезисторов, включенных в мостовую схему, штанга установлена на двух опорах, между которыми установлены тензорезисторы. При этом с помощью первой опоры достигается надежная изоляция тензорезисторов от воздействия измеряемой среды, а, учитывая, что вторая опора выполнена в виде винтовых зажимов со сферическими торцами, возвратно-поступательные перемещения штанги от действия высоких давлений не приводят к изгибу плоской части штанги и, следовательно, к изменению сопротивления тензорезисторов. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ДАТЧИК СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ, содержащий корпус, консольно установленную внутри корпуса посредством мембраны штангу, свободный конец которой имеет фигурный профиль, и электромеханический преобразователь в виде тензорезисторов, отличающийся тем, что в него введена вторая опора штанги, при этом первая опора мембрана выполнена непроницаемой и расположена со стороны свободного конца штанги, вторая удалена от нее в глубь корпуса, а тензорезисторы расположены на штанге между опорами. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что мембрана выполнена с кольцевыми канавками треугольного профиля на торцевых поверхностях в месте крепления штанги. 3. Датчик по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вторая опора выполнена в виде двух винтовых зажимов, расположенных на одной оси навстречу друг другу.