Гравиметрический плотномер Советский патент 1991 года по МПК G01N9/00 

Ё

Изобретение относится к технике измерения плотности двухфазного потока типа газ-жидкость, в частности, к гравиметрическим плотномерам. Цель изобретения - повышение точности и чувствительности измерений. Плотномер содержит кожух с подводящим и отводящим патрубками, внутри которого установлены два соединенных между собой подвижных чувствительных элемента между указанными патрубками. Подвижные чувствительные элементы выполнены в виде жестких колец, установленных соосно и связанных между собой гибкими патрубками. Каждое кольцо шарнирно соединено с поворотными рычагами, расположенными параллельно продольной оси канала, при этом верхний рычаг снабжен датчиком силы. Через отверстия, выполненные по наружному периметру жестких колец, находящихся на концах подвижных чувствительных элементов в месте их соединения, свободно проходят две жесткие спицы. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерения концентрации жидкой фазы в двухфазных потоках типа газ-жидкость или плотности таких потоков.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности измерений.

На фиг. 1 схематически показано устройство, общий вид; на фиг.2 - вертикальное сечение гибкого соединительного патрубка.

Устройство состоит из кожуха 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патрубками. В кожухе 1 соосно этим патрубкам установлены два подвижных чувствительных элемента. Первый из них состоит из гибкой трубки 4. поверх которой с интервалами установлены жесткие кольца 5. соединенные своими внутренними периметрами с трубкой 4. Ширина интервалов или просветов между ними может быть равна ширине самих колец 5. Трубка 4 своим концом соединяется с подводящим патрубком 2.

Жесткие кольца 5 через имеющиеся у них жесткие стойки (фиг. 2) шарнирно соединяются с верхним 6 и нижним 7 поворотными П-образными рычагами, которые свободными своими концами шарнирно соединяются с кожухом 1 со стороны подводящего патрубка 2. На каждом из рычагов 6 и 7 оси всех шарнирных соединений лежат в своей плоскости, параллельной оси канала трубки 4. Сами оси шарнирных соединений на этих рычагах перекрещиваются с продольной осью канала трубки 4 под прямым углом.

Второй подвижный чувствительный элемент соединяется с отводящим 3 патрубком

О

VI

СО Ю

ю о

ю

и состоит из гибкой трубки 8, поверх которой установлены с некоторыми интервалами жесткие кольца 9, соединенные своими внутренними периметрами с трубкой 8. При этом ширина колец 9 и свободных просветов между ними может быть примерно одинаковой.

Жесткие кольца 9 через имеющиеся на них верхние и нижние стойки (фиг.1 и 2) шарнирно присоединяются к верхнему 10 и нижнему 11 поворотным П-образным рычагам, которые своими свободными концами шарнирно соединяются с кожухом 1 со стороны отводящего патрубка 3. Оси всех шарнирных соединений на каждом из рычагов 10 и 11 лежат в своей плоскости, каждая из которых параллельна продольной оси канала трубки 8. Оси шарнирных соединений рычагов 10 и 11 перекрещиваются с продольной осью канала трубки 8 под прямым углом.

Рычаг 6 на своем конце имеет стойку 12, к которой на гибкую нить 13 подвешивается поворотный рычаг 10 второго подвижного чувствительного элемента. Вместо нити 13 может быть применена и жесткая серьга, которой шарнирно могут быть соединены рычаги 6 и 10 между собой.

Поворотный рычаг 7 упирается в пружину 14 датчика силы, который снабжается датчиком 15 для измерения малых перемещений с показывающим прибором 16. Расположенные навстречу друг другу концы гибких проточных трубок 4 и 8 соединены между собой гибким соединительным патрубком 17, поверх которого с определенным интервалом расположены жесткие кольца 18, соединенные своим внутренним периметром с гибким патрубком 17.

В верхних 19 и нижних 20 стойках колец 18 имеются соосные отверстия, через которые с минимальным зазором свободно вставляются верхняя 21 и нижняя 22 жесткие спицы (фиг.1 и 2). Концы этих спиц свободно проходят в аналогичные отверстия в стойках, примыкающих к патрубку 17 крайних жестких колец 5 и 9 обеих подвижных чувствительных элементов (фиг.2). При этом спицы 21 и 22 располагаются параллельно продольной оси канала патрубка 17, который в свою очередь изготавливается из материала, способного к некоторому продольному растяжению, например из соответствующих сортов резины или полимерной пленки.

В свободном состоянии внутренние диаметры патрубков 2 и 3, а также трубок 4 и 8 и гибкого патрубка 17 равны между собой и равны диаметру трубопровода с измеряемым потоком, а их продольные оси лежат на

одной прямой При этом полость 1 заполняется жидкостью, например дистилЛИрОВ - 1ОЙ ВОДОЙ.

n ion4jMGp раоотает следующим образом

Прибор устанавливается на прямолинейном участке горизонтального транспортного трубопровода сооснс его каналу.

При движении по транспортному тру0 бопроводу измеряемого двухфазного потока типа газ-жидкость он проходит по каналу плотномера, образованного гибкой трубкой 4, гибким патрубком 17 и гибкой трубкой 8. Поскольку наличие жестких колец

5 5, 9 и 18 на их наружной поверхности обеспечивает сохранение этим каналом его цилиндрической формы, тормозящее воздействие на этот поток внутри плотномера будет минимальным. Поэтому параметры

0 потока в трубопроводе и канале плотномера будут идентичны.

При этом суммарное воздействие сил веса потока несущей и транспортируемой фаз в канале плотномера будет восприни5 маться стенками гибких трубок 4 и 8, а также патрубка 17 и передаваться через жесткие кольца 5, 9 и 19 поворотным рычагам 6, 7 и 10, 11. С колец 18 эти усилия будут передаваться через спицы 21 и 22, поддерживаю0 щие их за стойки 19, 20 (фиг.2).

Поскольку рычаг 10 гибкой нитью 13 подвешен к стойке 12 рычага 6, указанные воздействия с этих поворотных рычагов будут складываться и передаваться пружине

5 14. Усилие на пружине 14 будет измеряться по ее деформации датчиком малых перемещений 15 и указываться на шкале показывающего прибора 16, который может быть оттарирован по плотности измеряемого по0 тока расчетным или экспериментальным путем.

Отклонение поворотных рычагов от нейтрального положения при работе плотномера приводит к удлинению гибкого патрубка

5 17, т.е. его растяжению. Сила сопротивления растяжению патрубка 17 через соединенные с ним крайние кольца 5 и 9 подвижных чувствительных элементов будет при этом передаваться поворотным ры0 чагом 6, 7 и 10, 11, распределяясь между шарнирами этих колец в их соединениях с этими рычагами.

Действуя на плече, равном смещению указанных шарниров от нейтрального поло5 жения. усилия от деформации растяжения патрубка 17 будут стремиться вернуть поворотные рычаги в их нейтральное положение, создавая тем самым помехообразующий момент сил на обеих подвижных чувствительных элементах.

Однако данная конструкция гибкого патрубка 17 позволяет выполнив его достаточно длинным, поскольку наличие на нем колец 18 в любом случае предотвращает его прогиб под воздействием сил собственного веса и сил веса измеряемого потока даже при наличии незначительной толщины стенок патрубка 17. Последнее резко снижает удельные деформации этого патрубка, увеличивает его растяжимость при обеспечении сохранения им цилиндрической формы при таком его растяжении, что существенно снижает его сопротивляемость такой деформации, повышает точность и чувствительность плотномера.

Поскольку спицы 21 и 22 свободно проходят через соответствующие отверстия в кольцах 18, последние имеют возможность

П. f} У V 9 8

Фиг.1

некоторого взаимного смещения друг относительно друга в продольном направлении к каналу патрубка 17, что способствует рлг.- номсрному распределению усилий растяжений патрубка 17 между всеми свободными от колец 18 его гибкими промежутками при работе плотномера. Формула изобретения Гравиметрический плотномер по авт

св. М 1564518, отличающийся тем. что. с целью повышения точности и чувствительности измерений, он содержит две жесткие спицы, проходящие свободно в отверстия, выполненные по наружному периметру жестких колец на концах подвижных чувствительных элементов, причем отверстия выполнены с возможностью смещен ч колец друг относительно друга вдоль спиц.

//

6 U

20 20 фиг 2

ю