Устройство для измерения скорости и направления потока жидкости или газа Советский патент 1991 года по МПК G01P5/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения величин скорости и определения направления потока среды.

Целью изобретения является повыше- ние надежности и расширения рабочего диапазона измерений.

На фиг. 1 изображен разрез А-А на фиг, 2; на фиг. 2 - разрез Б-Б на фиг. 1.

В корпусе 1, снабженном герметичной крышкой 2, расположен коллектор 3 с вертикальным 4 и горизонтальными патрубками с соплами 5, 6 и 7, верхний конец которого связан с упругим полым элементом 8, например гофрированным пластмас- совым пневмоприводом или сильфоном, верхний конец которого в свою очередь соединен с устройством для изменения натяжения упругого элемента 9.

Нижний вертикальный патрубок по- средством кронштейна 10 жестко связан со стержнем 11, пропущенным через центр мембраны 12 и на нижнем конце имеющим шаровой зонд 13.

Напротив насадков 5, 6 и 7 соосно с ним установлены приемные сопла 14 - 17, снабженные эллипсоидальными насадками 18 - 20 и пневматически связанные с отводными пневмопроводами 21-24.

Патрубок упругого элемента подсоеди- нен к источнику сжатого воздуха.

Устройство работает следующим образом.

Нижняя часть стержня 11 с шаровым зондом 13 погружается в среду, параметры которой измеряются. Корпус 1 устройства жестко монтируется на трубе или резервуаре. Отводные пневмопроводы 21-24 подсоединяются к системе измерения пневмосигналов, включающей в себя мик- ропроцессор для быстрой одновременной регистрации и преобразования сигналов.

В коллектор 3 подается сжатый воздух, истекающий в виде струи с одинаковым расходом из всех его сопл 4-7. Проймные сопла 14-17 воспринимают одинаковые по давлению пневмосигналы, регистрируемые системой измерения.

В корпусе 1 создается избыточное давление воздуха, пытающееся прогнуть вниз мембрану 12. Это усилие уравновешивается упругостью элемента 8, и таким образом система коллектор-стержень-зонд находится в устойчивом равновесии.

При отклонении зонда 13 от исходного положения под действием движущейся жидкости, например, вправо в плоскости фиг. 1 происходит следующее. По правилу рычага система коллектор-стержень-зонд отклоняется относительно центра мембраны 12 против часовой стрелки. При этом сопло 5 коллектора 3 приближается к приемному соплу 15, одновременно смещаясь относительно их совместной оси вниз, а сопло 6 отклоняется от приемного сопла 16, перемещаясь при этом вверх. Однако благодаря эллипсоидальному насадку 19 сигнал в пневмопроводе 23 уменьшается в меньшей степени, чем, например, сигнал в ППИ. Вертикальный же патрубок 4 также отклоня- ется от вертикальной оси устройства. При этом сигналы по давлению в приемных пневмопроводах уменьшаются пропорционально отклонению стержня 11 от вертикальной оси, а значит величине скорости.

При перемещениях зонда влево или перпендикулярно плоскости чертежа аналогичные изменения сигналов происходят соответственно в соплах 5 и 7, а также в соплах б и 7. Для обеспечения измерения пространственной картины распеределения скоростей в горизональной плоскости коллектора необходимо равномерно разместить не менее трех патрубков с соплами. Однако крестообразное размещение четырех патрубков или звездообразное пяти обеспечивает выполнение той же задачи с такой же точностью, но не более. Недостатком такой системы является ее громоздкость и необходимость оперативной обработки большего числа сигналов, что делает более трудоемким процесс градуировки устройства и измерения скорости.

Вертикальная составляющая вектора скорости фиксируется одновременным и одинаковым изменением всех сигналов в приемных соплах 15, 16 и 17 и практически неизменным сигналом по давлению в сопле 14.

Чувствительность системы к измерениям сигналов обеспечивается натяжением упругого элемента 8. При меньшем его натяжении и большей податливости упругого элемента, обеспечиваемой узлом 9, устройство может измерять малые величины скоростей, а при большем натяжении - более высокие скорости.

Возможность регулирования натяжения упругого элемента 8 позволяет выбрать достаточно большие рабочие отклонения коллектора 3 от исходного положения и одновременно уменьшить погрешности измерения.

Диапазон измерения скоростей регулируется устройством изменения натяжения 9 и обязательно учитывается при градуировке устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения скорости и направления потока жидкости или газа, содержащее корпус с крышкой и мембраной, вертикальный стержень с шаровым зондом, верхним концом пропущенным через центр мембраны, а также размещенные в корпусе датчики положения типа сопло-сопло с эллипсоидальными приемными насадками, установленные в горизонтальной плоскости, коллектор с радиальными отверстиями и систему измерения пневмоточности, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения, коллектор выполнен в виде верхнего и нижнего вертикальных патрубков, соосных с вертикальным стержнем, между которыми в

0

5

горизонтальной плоскости расположено не менее трех патрубков с соплами, причем диаметры патрубков и сопел выполнены одинаковыми, верхний вертикальный патрубок коллектора с помощью упругого элемента соединен с с устройством натяжения и снабжен выходным отверстием для подсоединения к источнику сжатого воздуха, нижний вертикальный патрубок коллектора посредством жидкой связи соединен с вертикальным стержнем, при этом в корпусе соосно с соплом устновлено не менее четырех приемных сопл, связанных с отводными приемопроводами, соединенными с системой измерения пневмосигналов.

22

Б-В

/

& 20