РАСХОДОМЕР Российский патент 1998 года по МПК G01F1/56 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода веществ, перемещаемых по трубопроводам.

Известен бесконтактный расходомер, содержащий два объемных резонатора, установленных снаружи трубопровода в разных сечениях вдоль его длины (пат. США N 3939406). Каждый из этих резонаторов имеет с трубопроводом общую упругую торцевую стенку (мембрану, диафрагму и т.п.), а также соединенные с каждым резонатором блоки для генерации электромагнитных колебаний в резонаторе и регистрации его резонансной частоты и блок сравнения резонансных частот указанных резонаторов. Выходной сигнал блока сравнения соответствует измеряемому расходу. Для увеличения чувствительности расстояние между резонаторами вдоль трубопровода необходимо увеличивать, что часто не представляется возможным. Так, при применении данного устройства для определения скорости жидкого натрия в трубопроводе, равное ~ 1,8 м/с (минимальная величина) по падению давления, расстояние между резонаторами должно составлять ~ 3 м. При меньшем расстоянии чувствительность устройства является недостаточно высокой.

Задачей заявленного технического решения является повышение чувствительности устройства к измеряемому расходу.

Решение этой задачи достигается тем, что в расходомере, содержащем два датчика давления, которые расположены вдоль длины трубопровода с внешней стороны в двух сечениях, каждый из датчиков выполнен в виде сверхвысокочастотного волноводного резонатора, имеющего общую с трубопроводом первую упругую торцевую стенку, каждый волноводный резонатор соединен с соответствующим блоком генерации электромагнитных колебаний и регистрации резонансной частоты электромагнитных колебаний, и блок сравнения резонансных частот, имеющий два входа, подключенные соответственно к выходам указанных двух блоков генерации электромагнитных колебаний и регистрации резонансных частот электромагнитных колебаний, и выход, соединенный с индикатором, каждый волноводный резонатор выполнен П-образной формы и со второй упругой торцевой стенкой, также являющейся общей со стенкой трубопровода.

Сущность изобретения, характеризуемого совокупностью указанных выше признаков, состоит в том, что достигается повышение чувствительности к измеряемому расходу.

Существенными отличительными признаками в указанной выше совокупности является выполнение каждого резонатора в виде П-образного волноводного резонатора, выполнение каждой торцевой стенки каждого П-образного резонатора также упругой, наличие общей со стенкой трубопровода такой второй упругой торцевой стенки, расположение обеих торцевых стенок каждого волноводного резонатора в одном и том же соответствующем поперечном сечении. Совокупность этих отличительных признаков обусловливает новое свойство предлагаемого расходомера: обеспечена возможность восприятия полезного сигнала одновременно обеими торцевыми стенками каждого волноводного резонатора. Данное свойство обеспечивает полезный технический результат - повышение чувствительности к измеряемому параметру.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства со схематичным изображением резонаторов и трубопровода. На фиг. 2,а и фиг. 2,б - поперечное сечение трубопровода и расположенного с его внешней стороны волноводного резонатора с упругими торцевыми стенками, которые находятся соответственно на некотором расстоянии (а) и в непосредственной близости друг от друга (б).

Устройство (фиг. 1) содержит волноводные резонаторы 1 и 2 с обеими торцевыми стенками в каждом из них соответственно 3 и 4, общими с трубопроводом 5, блоки генерации электромагнитных колебаний и регистрации резонансных частот 6 и 7, блок сравнения резонансных частот 8, индикатор 9. На фиг. 2, а и фиг. 2,б указаны обозначения для одного из волноводных резонаторов 1, для второго резонатора 2 данные чертежи аналогичны.

Устройство работает следующим образом. В резонаторах 1 и 2 с помощью блоков, соответственно, 6 и 7 возбуждают электромагнитные колебания на частотах, соответствующих резонансным (собственным) частотам этих резонаторов. В этих же блоках производится определение резонансных частот резонаторов 1 и 2. Далее в блоке сравнения резонансных частот 8 производится преобразование измеренных частот в величины, соответствующие давлению внутри трубопровода 5 в области расположения первого и второго резонаторов, и определение падения давления, функционально связанного с расходом вещества. В устройстве торцевые диафрагмы каждого резонатора, например резонатора 1 с торцевыми стенками 3 (см. фиг. 2), могут быть расположены в одном и том же поперечном сечении или на некотором расстоянии (фиг. 2,а) друг от друга, в частности диаметрально противоположно, или рядом друг с другом (фиг. 2,б). Каждый волноводный резонатор имеет П-образную форму.

Одно и то же давление в области расположения каждого резонатора в данном устройстве может быть измерено при вдвое меньшей величине прогиба каждой диафрагмы, чем в резонаторах устройства-прототипа. С другой стороны, это означает, что при использовании одних и тех же конструкций упругих торцевых стенок такой расходомер позволяет измерять вдвое большие величины давления в каждой области установки резонатора. Это позволяет не предъявлять, во-первых, столь жестких требований к параметрам резонаторов (размерам и материалу диафрагм) по сравнению с аналогичными требованиями в устройстве-прототипе. Во-вторых, это дает возможность расширить диапазон измерения за счет возможности измерения больших расходов, поскольку прогибы упругих стенок на ту же величину, что и ранее, теперь соответствуют большим скоростям потока вещества в трубопроводе. Увеличение чувствительности восприятия давления резонаторами позволяет также уменьшить расстояние между резонаторами, так как уменьшенное при этом падение давления вызывает большие, чем ранее (в прототипе) изменения резонансных частот резонаторов. То есть, то же, что и ранее изменение резонансных частот соответствует уменьшенному давлению в области расположения резонаторов.

Таким образом, в данном расходомере за счет организации получения полезной информации с помощью двух П-образных волноводных резонаторов с двумя упругими торцевыми стенками в каждом из них достигается технический результат - увеличение (вдвое) чувствительности. Такой расходомер применим для определения расхода различных веществ, перемещаемых по всевозможным трубопроводам, без введения каких-либо элементов устройства внутрь трубопровода.

Расходомер содержит два расположенных вдоль трубопровода с внешней его стороны резонатора, каждый из которых имеет общую с трубопроводом упругую стенку, а также соединенные с каждым резонатором блоки для генерации электромагнитных колебаний в резонаторе и регистрации резонансной частоты электромагнитных колебаний резонатора, выходами подключенные к входам блока сравнения резонансных частот указанных резонаторов. Каждый резонатор выполнен П-образным волноводным, его вторая торцевая стенка является также упругой и общей со стенкой трубопровода и расположена в том же его поперечном сечении. Изобретение направлено на повышение чувствительности к изменению измеряемого расхода. 2 ил.

Расходомер, содержащий два датчика давления, которые расположены вдоль длины трубопровода с внешней стороны в двух сечениях, каждый из датчиков выполнен в виде сверхвысокочастотного волноводного резонатора, имеющего общую с трубопроводом первую упругую торцевую стенку, каждый волноводный резонатор соединен с соответствующим блоком генерации электромагнитных колебаний и регистрации резонансной частоты электромагнитных колебаний, блок сравнения резонансных частот, имеющий два входа, подключенные соответственно к выходам указанных двух блоков генерации электромагнитных колебаний и регистрации резонансных частот электромагнитных колебаний, и выход, соединенный с индикатором, отличающийся тем, что каждый волноводный резонатор выполнен П-образной формы и со второй упругой торцевой стенкой, также являющейся общей со стенкой трубопровода.