ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ РАСХОДОМЕРА Российский патент 2003 года по МПК G01F1/36 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкости, газа и пара в напорных трубопроводах.

Обычно датчики давления для расходомеров расширяющего типа содержат измерительный канал диффузорно-конфузорного типа с максимальным поперечным сечением, которое больше полного поперечного сечения трубопровода, в котором установлен данный расходомер. Благодаря этому достигается высокая точность измерений при малых перепадах давления, следовательно, уменьшаются связанные с этим потери энергии; повышается надежность из-за отсутствия абразивного износа в условиях потоков с твердыми или абразивными частицами; отсутствует опасность возникновения кавитации в жидкостях, мала вероятность засорения отверстий для отбора давления во взвесенесущих текучих средах. Кроме того, важным преимуществом расходомеров расширяющего типа является то, что определение погрешности измерений в них возможно расчетным путем без трудоемких и дорогостоящих стендовых испытаний, а периодическая калибровка их осуществляется путем инструментальных замеров геометрических параметров измерительного канала, таких как диаметры входного и выходного патрубков с полными поперечными сечениями и диаметр максимального сечения.

Датчик давления для расходомера расширяющего типа [1], выбранный в качестве прототипа, выполнен в виде встроенного в трубопровод тела, содержащего цилиндрический входной патрубок с нормальным поперечным сечением, корпус, внутри которого выполнен диффузорно-конфузорный канал с максимальным сечением, и выходной цилиндрический патрубок с нормальным поперечным сечением. В нормальных сечениях входного и выходного патрубков, а также в максимальном сечении корпуса выполнены отверстия для отбора давления, окруженные усредняющими коллекторами, к которым вторичные приборы присоединены, например, посредством штуцеров.

Для защиты измерительного канала от механических разрушений потоками текучих сред с крупными и твердыми включениями предусмотрена цилиндрическая предохранительная вставка, пропускающая к отверстиям для отбора давления поток текучей среды без включений. Известный датчик для расходомера расширяющего типа обладает всеми описанными выше преимуществами, присущими устройствам подобного типа, а также таким дополнительным преимуществом, как возможность измерения расхода загрязненных текучих сред с высокой точностью. Однако в известном устройстве затруднена калибровка измерительного канала, особенно его максимального сечения. Кроме того, весьма трудоемким является процесс изготовления диффузорно-конфузорного корпуса. Велики также эксплуатационные расходы и малым является срок службы расходомерного узла, например, в условиях интенсивного износа внутренних поверхностей измерительного канала. Все это вместе взятое составляет недостатки известной конструкции-прототипа.

Целью настоящего изобретения является устранение отмеченных выше недостатков известной конструкции-прототипа.

Согласно изобретению поставленная цель достигается благодаря тому, что датчик давления для расходомера выполнен в виде встроенного в трубопровод трубчатого тела, содержащего цилиндрический входной патрубок с поперечным нормальным сечением, корпус с диффузорно-конфузорным каналом с поперечным максимальным сечением и цилиндрический выходной патрубок с поперечным нормальным сечением, причем в нормальных сечениях входного и выходного патрубков и в максимальном сечении корпуса выполнены отверстия для отбора давления, окруженные усредняющими коллекторами, выполненными с возможностью присоединения к ним вторичных приборов, отличающийся тем, что диффузорно-конфузорный канал образован размещенными внутри цилиндрического корпуса между входным и выходным патрубками вкладышем-диффузором и вкладышем-конфузором, состыкованными в максимальном сечении, причем входной патрубок снабжен герметично ввинчивающимся в корпус фланцем, а выходной патрубок снабжен герметично соединенным с корпусом жестко закрепленным фланцем.

Изобретение детально поясняется чертежами, на которых представлены:
фиг.1 - датчик давления, вид сбоку, половинный разрез;
фиг.2 - разрез по линии (1-1) на фиг.1;
фиг.3 - разрез по линии (2-2) на фиг.1;
фиг.4 - разрез по линии (3-3) на фиг.1;
фиг.5 - разрез по линии (4-4) на фиг.1;
фиг.6 - разрез по линии (5-5) на фиг.1.

Поток текучей среды движется по стрелке слева направо.

Датчик давления для расходомера выполнен в виде встроенного в трубопровод трубчатого тела и содержит входной патрубок (1) с поперечным нормальным сечением (2), корпус (3) с диффузорно-конфузорным каналом (4), имеющим максимальное поперечное сечение (5), выходной патрубок (6) с поперечным нормальным сечением (7). В нормальном сечении (2) выполнены отверстия (8) для отбора давления, окруженные усредняющим коллектором (9), в максимальном сечении (5) выполнены отверстия (10) для отбора давления, окруженные усредняющим коллектором (11), и наконец, в нормальном сечении (7) выполнены отверстия (12) для отвода давления, окруженные усредняющим коллектором (13). Диффузорно-конфузорный канал (4) образован вкладышем-диффузором (14) и вкладышем-конфузором (15), состыкованными в максимальном сечении (5). Входной патрубок (1) снабжен герметично ввинчивающимся в корпус (3) фланцем (16), а выходной патрубок (6) снабжен жестко закрепленным фланцем (17), герметично соединенным с корпусом (3), например, посредством сварного шва.

Каналы усредняющих коллекторов (9) и (13) выполнены Г-образной формы. При этом уседняющий коллектор (9) расположен между торцевой (18) и наружной (19) поверхностями вкладыша-диффузора с одной стороны и внутренней стенкой (20) фланца (16) и внутренней стенкой (21) корпуса (3) с противоположной стороны. Усредняющий коллектор (13) расположен между торцевой (36) и наружной (37) поверхностями вкладыша-конфузора с одной стороны и внутренней стенкой (38) фланца (17) и внутренней стенкой (21) корпуса (3) с противоположной стороны. Канал усредняющего коллектора (11) выполнен в виде концентрического кольца и расположен симметрично относительно стыка вкладыша-диффузора и вкладыша-конфузора в максимальном сечении.

Вкладыш-диффузор (14) и вкладыш-конфузор (15) состыкованы из условия: L_D≥L_K; α_D≤α_K, где L_D и α_D - соответственно осевая длина и угол диффузорности вкладыша-диффузора; L_K и α_K - соответственно осевая длина и угол конфузорности вкладыша-конфузора.

Во избежание перетоков текучей среды в плоскостях посадки (22) и (23) соответственно вкладыша-диффузора (14) и вкладыша-конфузора (15), а также в соответствующих плоскостях их контактов (24) и (25) с внутренней поверхностью (21) корпуса (3) расположены уплотнительные элементы (26).

Для более надежной фиксации в заданных размерах вкладыш-диффузор (14) и вкладыш-конфузор (15) выполнены с соответствующими уступами (27) и (28), упирающимися во внутренние торцевые поверхности соответственно (29) и (30) заподлицо с внутренними стенками (31) и (32) соответственно входного (1) и выходного (6) патрубков.

Усредняющие коллекторы (9), (11) и (13) соединены с соответствующими отверстиями (33), (34) и (35), выполненными в корпусе (3) для присоединения вторичных показывающих или самопишущих приборов типа дифманометров или вторичных электронных приборов-вычислителей.

Принцип действия описанного датчика давления следующий. Поток текучей среды проходит через входной патрубок (1), где регистрируется давление (P₁), диффузорно-конфузорный канал (4), в максимальном сечении (5) которого регистрируется максимальное давление (Р₂)>(P₁), и далее проходит выходной патрубок (6), где регистрируется давление (Р₃)<(Р₂). После чего по значениям перепадов давлений (Р₂-P₁) или (Р₂-Р₃) определяют расход текучей среды, а по перепаду давлений (P₁-Р₂) - потери давления в датчике. При выполнении периодических поверок датчика давления инструментальными методами свинчивают входной фланец (1) и последовательно извлекают наружу вкладыш-диффузор (14) и вкладыш-конфузор (15) и измеряют все необходимые их геометрические параметры. Если же по результатам поверки выявится несоответствие геометрических характеристик измерительного канала требованиям стандарта, например, из-за износа внутренних поверхностей, то без особого труда производят замену только изношенных вкладышей на новые. Тем самым снижаются эксплуатационные расходы и увеличивается срок службы расходомерного узла в целом.

Предлагаемый датчик давления может найти применение в напорных трубопроводах различного назначения диаметром от 10 до 2500 мм для измерения расхода как однофазных, так и многофазных потоков текучих сред. Особенно перспективно использование датчика в газогидравлических системах коммерческого учета расхода жидкости, газа или пара, а также в системах со взвесенесущими или загрязненными потоками текучих сред. Среди возможных областей использования датчика давления можно назвать следующие:
- водоснабжение и водоотведение населенных мест и промпредприятий;
- химическая и нефтехимическая промышленность;
- гидротранспортные системы для строительных растворов и смесей;
- газогидравлические системы в энергетике;
- газогидравлические технологии в пищевой промышленности и сельском хозяйстве.

Датчик давления для расходомера расширяющего типа относится к измерительной технике и предназначен для измерения расхода однофазных и многофазных потоков текучих сред в трубопроводах различного назначения диаметром от 10 до 2500 мм. Диффузорно-конфузорный канал датчика давления образован размещенными внутри цилиндрического корпуса между входным и выходным патрубками вкладышем-диффузором и вкладышем-конфузором, состыкованными в максимальном сечении, причем входной патрубок снабжен герметично ввинчивающимся в корпус фланцем, а выходной патрубок снабжен фланцем, герметично соединенным с корпусом. Технический результат: повышение функциональных возможностей устройства. 4 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Датчик давления для расходомера, выполненный в виде встроенного в трубопровод трубчатого тела, содержащего цилиндрические входной и выходной патрубки и корпус с диффузорно-конфузорным каналом с поперечным максимальным сечением, причем в сечениях входного и выходного патрубков и в максимальном сечении корпуса выполнены отверстия для отбора давления, окруженные усредняющими коллекторами с отверстиями для измерения перепада давления вторичными приборами, отличающийся тем, что диффузорно-конфузорный канал образован размещенными внутри цилиндрического корпуса между входным и выходным патрубками вкладышем-диффузором и вкладышем-конфузором, состыкованными в максимальном сечении, причем входной патрубок снабжен ввинчивающимся в корпус фланцем, а выходной патрубок снабжен герметично соединенным с корпусом фланцем. 2. Датчик давления для расходомера по п.1, отличающийся тем, что каналы усредняющих коллекторов входного и выходного патрубков выполнены Г-образной формы и расположены между торцевыми и наружными поверхностями вкладыша-диффузора и вкладыша-конфузора, с одной стороны, и внутренними стенками фланцев и корпуса с противоположной стороны, а канал усредняющего коллектора в максимальном сечении выполнен в виде концентрического кольца и расположен симметрично относительно стыка вкладыша-диффузора и вкладыша-конфузора в максимальном сечении. 3. Датчик давления для расходомера по п.1, отличающийся тем, что состыковка вкладыша-диффузора и вкладыша-конфузора выполнена из условия L_D≥L_K; α_D≤α_K, где L_D и α_D - соответственно осевая длина и угол диффузорности вкладыша-диффузора; L_K и α_K - соответственно осевая длина и угол конфузорности вкладыша-конфузора. 4. Датчик давления для расходомера по п.1, отличающийся тем, что в плоскостях посадки вкладыша-диффузора и вкладыша-конфузора, а также в плоскостях их контактов с внутренней образующей корпуса расположены уплотнительные элементы. 5. Датчик давления для расходомера по п.1, отличающийся тем, что вкладыш-диффузор и вкладыш-конфузор выполнены с уступами, упирающимися во внутренние торцевые поверхности соответственно входного и выходного патрубков заподлицо с их внутренними стенками.