Расходомер жидких и газообразных сред Советский патент 1985 года по МПК G01F1/06 

Изобретение относится к технике измерения объемного расхода жидкостей и газов,имеющих небольшое затухание для электромагнитных колебаний СВЧ, и может найти применение в нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, нефтехимической и газовой промышленностях.

Известен расходомер, содержащий камеру с подвижным шаром,электромагнитный узел съема сигналов,генера.тор, детектор и измерительный прибор. В известном расходомере для малых расходов электромагнитный узел съема сигналов при многоточечном Контроле скорости движения шара по орбите вращения (при большом числе узлов съема сигналов, расположенных по орбите вращения шара имеет, несложную конструкцию ij ,

Недостатком данного расходомера является ограниченность пределов измеряемых скоростей сред с частотой следования импульсов 10 кГц вследствие зависимости выходного синала от скорости вращения шара. Поэтому расходомеры с электромагнитным УЗЛОМсъема сигналов непригодны для измерения малых расходов {с ча- стотой вращения шара менее 4 Гц).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является расходомер жидких и газообразных сред, содержащий камеру;с тангеньциальным подводом потока и помещенным в нее с возможностью вращения шаром, узел съема сигнала, подключенный к генератору и через детектор - к вторичному прибору 2 .

Однако при многоточечном контрол скорости вращения шара данный расходомер имеет сложную конструкцию. В известной конструкции расходомера предъявляются высокие требования к параллельности отражак)щих граней, расположенных на противоположных крышках, к точности их совмещения, высокие требования к перпендикулярности ультразвукового луча, распространяющегося в камере, к траектории вращения контролируемой жидкост с шаром для получения направленного распространения луча и совпадения его с приемником. Так, например, дл четырехточёчного съема сигнала при идеальном совмещении противоположны параллельных отражающих граней и строгой перпендикулярности ультразвукового луча к траектории вращени жидкости, размерах отражающих гране 1 X 1 см и расположении их на расстоянии друг от друга равном 4 см отклонение от параллельности поверхностей противсшоложных граней должн составлять не более 0,5°.

Недостатками являются неидеальк ность совме11;ения противоположных грней, а также не строгая перпендикулярность j;j,-xa к орбите вращения жидкости, что приводит к появлению угла преломления ультразвукового луча в жидкости и изменению направления его распространения, а также к измег нению угла преломления при изменении физических свойств измеряемой жидкости Требования к параллельности поверхностей противоположных граней

o для четырехточечного контроля должны быть еще выше. Тем более требования к параллельности граней возрастают при возрастании числа контрольных точек по орбите вращения шара и

5 делают изготовление такого расходомера с многоточечным контролем нецелесообразным из-за сложности его изготовления.

Цель изобретения - упрощение конструкции узла съема сигналов расходомера..

Поставленная цель достигается тем, что в расходомере жидких и газообразных сред, содержащем камеру

с тангенциальным подводом потока и

помещенным в нее с возможностью вращения шаром, узел съема сигнала, подключенный к генератору и через детектор - к второму прибору,узел съема сигналов выполнен в виде ленточного проводника, криволинейно изогнутого и расположенного в виде ломаной линии на торцовых поверхностях камеры с радиальными отрезками, равномерно рассредоточенными вдоль орбиты вращения шара с шагом не менее двух диаметров шара, а шар выполнен из материала поглощающего. СВЧ-излучение.

На фиг.1 схематически изображен

Q расходомер жидких и газообразных сред; на фиг.2 - вид А на фиг.1

Расходомер жидких и газообразных сред состоит из завихрительной камеры 1с тангенциальным входом потока,

г вращаю щегося шара 2, отрезка длинной линии 3, выполненной в виде несимметричной ПОЛОСК.ОНОЙ линии, СБЧгенератора 4, детектора 5 и измерительного прибора 6.

Начало несимметричной полосковой линии 3 соединяется с выходом СВЧ-гёнератора 4, а конец - с входом детектора 5. Земляной (экранный) проводник полосковой линии 3 располагается на одной крышке завихрительной камеры 1. Центральный проводник полосковой линии 3 имеет криволинейную форму и располагается на другой крышке камеры 1, вдоль орбиты

0 вращения шара 2, таким образом,чтобы электромагнитное поле радиально расположенных линий 3 равномерно пересекало орбиту вращения шара 2. Причем шаг между радиальными отрезками линии 3 по орбите вращения шара

2составляет не менее двух диаметро шара 2. Шаг выбирается для отсутствия электромагнитной связи между радиально расположенными oтpeзкг и линии 3, что необходимо для полугекия четко выраженных импульсов напряжения на выходе детектора 5 при вращении шара 2 в камере .1.

Вращающийся шар 2 выполнен из материала (типа М-1, М-2, М-3, карбрнильного железа Р-41 и др.), поглощающего СВЧ-электромагнитное .поле. Конструктивно шар 2 может быт выполнен, например, полым пластмассвым или металлическим с нанесенным на него слоем порошкообразного карбонильного; железа, сплошным, представляющим собой композицию карбонильного железа и связки (полистирола, полиэтилена, ферроэпоксида и др.).

Расходомер жидких и газообразных сред работает следующим образом.

При подаче измеряемой жидкости в завихрительную камеру 1 она приобретает в ней вращательное движение, увлекая за собой шар 2, и выходит через центральное отверстие.

Для определения скорости вращения шара 2 (расхода среды) используется явление периодического поглощения СЬЧ-электромагнитного поля, распространяющегося по полосковой линии 3, материалом шара 2 при движении его по орбите вращения.

При передаче от СВЧ-генератора 4 к детектору 5 СВЧ-колебаний вдоль полоскойой линии 3 распространяется электрсадагнитная волна. Силовые линии электромагнитного поля радиально расположенных отрезков линии

3пересекают орбиту вращения шара 2 с контролируемой средой. При вращении контролируемой среды, в момент нахождения шара 2 под центральньни проводником полосковой линии 3 (для этого момента на фиг.1 шар 2 обозначен пунктирной линией), силовые линии электромагнитного поля, пересекающие среду, зг1мыкаются через шар 2 и поглощаются материалом шара, что вызывает уменьшение мощности СВЧ-колебаний, поступающих на детектор 5. В момент нахождения шара

2 Между отрезками центрального проводника линии 3, распрложеннь 4И радиально орбите вращения контролируемой среды (на фиг.1 для этого момента шар 2 обозначен .штрихпунктирной линией), шар 2 не пересекает силовые линии (а значит, не поглощается электромагнитное поле полосковой линии) и СВЧ-колебания от СВЧгенератора 4 поступают по полосковой линии 3 на детектор 5 без затуханий. Таким образом, при движении шара .2 по орбите вращения в полос5 новой линии будет происходить периодическое затухание СВЧ-колебаний, а следовательно, и изменение уровня сигнала (напряжения) на выходе детектора 5.

0 Периодическое изменение уровня сигнала на выходе детектора 5 будет следовать с частотой, пропорциональной числу К радиально расположенных отрезков центрального про5 Ёодника полосковой линии 3 и пропорционально скорости вращения шара. Напряжение сигнала с детектора 5 в измерительном приборе 6 формируется Е импульсы и считывается за единицу времени.

В предложение устройстве отрезок длинной линии 3 конструктивно может быть выполнен в виде двухпроводной линии, силалетричной полосковой линии, полосковой линии с

двумя земляными проводникс1ми и другие конструкции.

в предложенном расходомере узел съема сигналов, выполненный в виде отрезка длинной линии, конструктивно

0 прост по сравнению с известным узлом, Полосковая линия может быть выполнена простыми и дешевыми методами печатных плат, вжиганием (методом шелкографии) проводящей пасты на поверхность крышки завихрительной камеры 1 или вырезана из листового электропроводящего листового материала с последующим креплением ее на крышку камеры. При этом съемник сигналов, выполненный указанными методами, не требуеткакой-либо допЬлнительной настройки и регулировки. В расходомере крьвики завихрительной камеры 1, на которых располагается длинная линия 3, должны быть выполнены из диэлектрического (радиопрозрачного) материала,например, из керамики.

Конструкция узла съема сигналов не нарушает герметизации завихри0 тельной камеры, вследствие чего расходомер, может работать при больших давлениях контролируемой среды и позволяет контролировать среды при высоких температурах. При этом

5 СВЧ-генератор и детектор могут быть вынесены от завихрительной Кс1меры на большое расстояние и соединяется со съемником сигналов с помощью длинных линий.

ВиЭ А

Фаг.г

РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД, содержащий камеру с тангенциальным подводе потока и , помещенным в нее с возможностью вращения шарсм, узел съема сигнала, подключенный к генератору и через детектор - к вторичному прибору, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, узел съема сигнала выполнен в виде ленточного проводника, криволинейно изогнутого и расположенного в виде ломаной линии на торцовых поверхностях камеры с радиальными отрезKcUi H, равномерно рассредоточенньми вдоль орбиты вращения шара с шагом не менее двух диаметров шара, а шар выполнен из материала, поглощающе(Л го СВЧ-излучение. со со 00