Электрод электрохимического расходомера Советский патент 1984 года по МПК G01F1/64 G01F15/00 

Изобретение предназначено для изме рения расхода электропроводящей жидкости, например бетонной смеси, и может найти применение в строительстве, горной и других областях промышленности. Известны электроды, используемые в электрохимическом расходомере. Эти электроды изготовлены из металлов с различными значениями нормаль ных потенциалов и вмонтированы заподлицо в измерительную часть трубо провода из изоляционного материала. Область контакта электрода с проводящим раствором имеет точечную форму 1. Однако измерение расхода с помощью таких электродов приводит к погрешностям в том случае, если раствор не полностью заполняет сечение трубопровода. Это обусловлено тем, что расход определяется произведени ем скорости движения среды на площадь поперечного сечения трубопрово да. Показания электрохимического расходомера пропорциональны скорост потока за счет инерционности диффузии ионов в растворе. Если раствор не заполняет сечение трубопровода, .расходомер дает завышенные показани Известны также электроды, используе я 1е в расходомерах, кольцево формы 2. Однако использование данных элек тродов также приводит к погрешностя измерения при неполностью заполненном сечении трубопровода. Цель изобретения - повьш1ение точ ности измерения при изменении степе заполнения трубопровода. Цель достигается тем, что электрод электрохимического расходомера кольцевой формы, встроенный заподлицо в трубопровод, выполнен в виде двух расположенных симметрично относительно вертикального диаметра сечения трубопровода полуколец, име -юших между собой точечные контакты развертка каждого полукольца предст ляет собой равнобедренный греугольНИК с основанием, равным половине длины внутренней окружности трубопр вода, высотой равной 1,4 диаметра трубопровода, а стороны треугольника выполнены параболическими. На фиг. 1 изображен трубопровод, заполненный контролируемой средой на высоту d-ti, поперечное сечение i на фиг, 2 - развертка поверхности полукольца электрода; на фиг. 3 развертка поверхности соприкосновения полукольца электрода с контролируемой средой; на фиг. 4 представлен предлагаемый электрод электрохимического расходомера, общий вид. Сущность предлагаемого изобрете- ния заключается в компенсации нелинейной зависимости измеряемого (истин- .ного) расхода от центрального угла ef. (фиг. 1) при изменении степени заполнения трубопровода контролируемой средой. Компенсация состоит в том, что линейную зависимость измеренного значения расхода (с использованием электрохимического метода) от диаметра: °изм (Л), (Я - электрохимическая постоянная для данной электродной пары и свойств электролита, 5псз площадь кольцевого электрода с шириной кольца Ь и диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода-, скорость движения контролируемой среды; внутренний диаметр трубопровода, приводят к нелинейному виду. Это достигается конкретной формой выполнения электрода. В результате измеренное значение расхода приобретает вид. ЪЛс(Ъ)(о(|. I- . Покажем на примере, что при указанной форме электрода погрешность измерения за счет изменения степени заполнения трубопровода можно свести к минимуму. Поверхность полукольца (фиг. 2) ограничена с одной стороны абсциссой, авной половине длины внутренней кружности трубопровода (от О до 180°), с другой стороны двумя параолами b aot и b aof-cd+e, прием b 1,4d. За счет использования лектрода предлагаемой формы достиается постоянство отношения ./Qyj| иск.тшчается проявление нелинейноеи изменения при вариациях сте-1

пени заполнения трубопровода. Пусть трубопровод заполнен таким образом, .что 1 0, (гдеIn,- высота свободного пространства при неполностью заполненном трубопроводе), при этом ,d 37°. Вычислим QVICT

«ист (П

4

fTTd

где площадь сегмента,равная поперечному сечению незаполненной Части трубопровода ,

С31ист У (3,1А-0,165)

2,975 V I .

Для определения flиз„ , который определяется с учетом закона электро- химии, сила гальванического элемента пропорциональна поверхности соприкосновения электрода с раствором электролита. Найдем которая численно равна заштрихованной на фиг. 3 поверхности.соприкосновения полукольца с контролируемой средой.

Площадь 5плА найдем интегрировапов

нием:

nosl f()iot l fHdot (3)

5

37°90

или, что

ТО же самое в долях диаметра

L при ci 37 деЗначение дуги L 0,646V

лим на 2,

так

как

1,57

ОЛ9

пов (oil.cL+e)dL. U

5

0,32 ОЛ9

Постоянные (V, с, е определяются из формулы для параболы b ОоС при известных b 1,с, о 90 (в, радианах-0,79), откуда а 2,27. Постоянные а с, е определяются из формулы для правой ветви параболы, представляющей собой сторону треугольника : ,

b oiL cL +е .

Исходные уравнения: 0 - 2 -1 57

, 4ое-с f. b -4i- 0

1,4 а.О,,79+с.

, Решив систему, найдем b 2,,1L+5,58. Подставив постоянные О, с, е в (4), найдем ,

0,79 1.51 . 157

1 2

ti + 2.21

%,58 tu

-1.1

„.. 2,21

пов

0/1 g

0,32

0.79

0,79

0,74d

1

Отношение ,1,01 Погрешность измерений ,6% и определяется погрешностью вычислений.

Максимальная длина электрода (высота равнобедренного треугольника), равная 1,4 внутреннего диаметра трубопровода, может быть установлена расчетным путем с применением формул (1), (2), (3) и (4). Для этого необходимо приравнять в ист ®изм Решив полученное уравнение относи- тельно Ь с точностью до 0,1, получим b 1,4d.

Данное решение уравнения является единственным.

При изготовлении трубопровода из изоляционного материала, для проведения измерений требуется два электрода предлагаемой конструкции. Если трубопровод металлический, он служит одним электродом, а второй электрод должен быть указанной формы. В металлических трубопроводах предлагаемый электрод должен устанавливаться на подложке из изолятора. Электрохимический расходомер с электродом предлагаемой конструкции позволяет измерять расход контролируемой среды при изменении степени заполнения трубопровода. Погрешность измерения расхода определяется точностью расчета поверхности электродов и качеством реализации электрода в производстве.

ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАСХОДОМЕРА кольцевой формы, встроенный заподлицо в трубопровод, о тличающййся тем, что, с целью повышения точности измерения при изменении степени заполнения трубопровода, электрод выполнен в виде двух расположенных симметрично, относительно вертикального диаметра сечения трубопровода полуколец, имеющих между собой точечные контакты, развертка каждого полукольца представляет собой равнобедренный треугольник с основанием, равным по-, ловине длины внутренней окрзпкности трубопровода, высотой, равной 1,4 диаметра трубопровода, а стороны треугольника вьтолнены параболическими. со