Преобразователь вихревых колебаний датчика вихревого расходомера Советский патент 1983 года по МПК G01F1/32 

Изобрегение относится к приборостроению и может быть использовано цпя измерения расходов жидкостей или газов Известен вихревой расходомер в котором цЛя усиления сигнала и более полной оценки информации, в проточной части корпуса, вниз по потоку за генератором вихревых колебаний устанавливают полый цилиндр с вырезом, обращенным вверх по потоку. Если полость указанного цилиндра разделить Г-образной , перегородкой на две камеры, то входная часть каждой камеры воспринимает поочередно воздействия вихревых формаций, а пульсационные помехи, распространяющиеся по потоку воздействуют на камеры синфазно. Каждая камера соединена каналом со своим приемником, например датчиком давления. Оптимальное соединение приемников позволяет компенсировать помехи и выделить полезный сигнал Cl3 .

Известен пьезоэлектрический датчик давления, имеющий в качестве преобразователя пъезокерамический элемент в форме цилиндрического стакана с электродами на внутренней и внешней его сторонах С 2 .

Наиболее близким к предлагаемому :является устройство вихревого расходомера, в котором преобразователь вихревых колебаний содержит обтекатель с двумя каналами, сообщающими область вихреобразования с преобразователем давления, выполненным в виде мембраны поджатой перегородкой к разделителю, чувствительного элемента размещенного в тонкостенном стакане и выполненного в виде пьезоэлементов, включенных по дифференциальной схеме Гз .

В этом устройстве не исключено алия ние статического давления.

Цель изобретения - повышение помехозащищенности за счет исключения влияния статического, давления. ,

Поставленная цель достигается тем, что в преобразователе вихревых колебаний датчика вихревого расходомера, содержащем обтекатель с двумя каналами, сообщающими область вихреобразования с преобразователем давления, выполненным в виде мембраны, поджатой перегородкой к разделителю, чувствительного элемента, размещенного в тонкостенном стакане и выполненного в виде пьеэо- элементов, включенных по дифференциальной схеме, на внутренней стенке корпуса преобразователя установлен упорный цилиндр, разделитель выполнен составным

из массивной части с полостью внутри и тонкого диска, плотно зажатогр между массивной частью разделителя и мембраной, преобразователь снабжен жесткой 5 П-образной петлей, концы которой соединены с упорным цилиндром, а средняя часть ее расположена в полости разделителя и через диск и мембрану к перегородке.

На фиг. 1 показан вихревой расход омер, общий вид; на фиг. 2 - устройство преобразователя вихревых колебаний; на фиг. 3 - схема соединений электродов пьезоэле мента.

Вихревой расходомер содержит корпус 1, генератор вихревых колебаний 2, приемный цилиндр-обтекатель 3 с пере- - городкой 4, образующей камеры 5 и 6, приемник вихревых колебаний 7, состоя0 щий из мембраны 8, заклепок со сферическими головками 9, диска 1О, разделителя 11 с полостью 12, упорного цилиндра 13 с П-образной петлей 14, гайки 15, пьезоэлемента 16, электродов 17

5 выводов 18.

Вихревые колебания поочередно через камеры 5 и 6 и мембрану 8 воздействуют на обе половины разделителя 11 по обе стороны полости 12. Под действием

0 этих колебаний разделитель совершает синхронные качания вокруг оси, образо.ванной перекладиной петли 14, прижавшей диск 10 и мембрану 8 к торцу перегород, ки 4 приемного цилиндра-обтекателя 3.

5 Колебания давления, воздействующие на обе половинки; разделителя одновременно, колебаний разделителя не создают, так как эти усилия компенсируются реакцией петли 14 упорного цилиндра 13. Качания

0 разделителя создают только колебания давления, имеющие фазовый сдвиг. Эта особенность собственно и определяет способность преобразователя предложенной конструкции не реагировать на

5 синфазные колебания, а преобразовывать в электрическую форму колебания, имеющие фазный сдвиг и несущие инфоряиацию о расходе;. На разделителе 11 в концентрическом углублении установлен пьезо0 элемент 16, имеющий форму цилиндра с электродами 17 на внутренней и внешней образующих цилиндра пьезоэлемента. Каждый электрод разделен на две половинки, создавая таким образом на внешней и

е внутренней поверхности пьезоэлемента по паре электродов. -На внещней поверхности электроды 17 а и 17 б, а на внутренней 17 в и 17 г (фиг. З). Электроды соединяют между собой следующим образом в двух вариантах. Согласно первому варианту соеаиняют э;1ектропы 17 а с 17 г, а 17 б с 17 в. Каждая соединенная между собой пара выводится tfs прибора отдельными проводами. Согласно второму варианту электрод 17 в соединяют с 17 г и вьшодят из прибора одним проводом. Электроды .17 а и 17 б выводят отдельными проводе,,и.. Первый вариант соединения электродов позволяет получать на выходе прибора один дифференциальный сигнал, что дает возможность осуществить непосредственно в датчике давления компенсацию шумовых помех, создаваемых в пьезоэлементе вибрацией технологического трубопровода и внешними акустическими и инерционными знакопё.ременньпии полями. Второй вариант соединения электродов позволяет получить на выходе прибора два независимых сигнала от каждого из внешних электродов относительно вывода от соединенной внутри пары электродов. Такая схема дает возможность производить независимую оптимальную обработку сигнала вне датчика давле ния однимиз из вестных измерительных преобразователей.

Предложенное устройство выгодно отлн-t чается от прототива тем, чтораадёлитваь под действием приложенных вкшульсов давления совершает качания вокруг оси, чго 5 возможно только при поочередном воздействии импульсов на обе половины осно вания. При одновременном воздействии давления на обе половины ра эделвтепя, последний качаний не совершает ипульс иии давления не передаются пьеэоэлементу. Сферические головки заклепок, соециняюшие диск с основанием, нагягиваюТ мембрану, устраняя ее свободны ход в повышая чувствительность преобраэова.теля . В предложенном устройстве исполь зован один пьезоэлемент с несколькимв электродами, что позволяет наилучшим образом компенсировать помехи, так как размеры датчика давления Небопь шие в помехи воспринимаются практически в одной точке корпуса, в не учитывать погрешности,, обусловленные старбвиём пьезоэлемента, так как оно провсходвт одинаково в рвух половинах пьезоэлектрв веского цилиндра. Указанные твхнвческна преимущества позволяют повысить помехЬ защищенность пртбрра,

Фиг.З

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ВИХРЕВЫХ КОЛЕБАНИЙ ДАТЧИКА ВИХРЕВОГО РАСХОДОМЕРА, содержащий обтекатель с авумя каналами, сообшающими область вихреобразования с преобразовав телем давления, вьшоляеаным в ввпв мембраны, поджатой перегороакой х раз делителю чувствительного элемента, рвэ мешенного в тонкостенном стакане и выполненного в виде пьезоэлементов, включенных по дифференциальной схеме, Ътличающнйся тем, что, с целью повышения помехоэашшценностн за счет исключения влвя&ия стати еско го давления, на внутренней тенке ко{у пуса преобразователя установлен упорный цилиндр, разделитель вьшолнеб составным на массивней части с вопос1ъю внутри и тонкого диска, плотно аажатогй , между массивной частью рааделвтеля я мембраной, преобразователь снабженжесткой П-образной петлей, концы которой й ре- динены с упорным цилиндром, а средняя пасть ее расположена в тжосги разДОпягеля и поджата через диск 0 мемб|}аву к перегородке.