Устройство для измерения расхода Советский патент 1992 года по МПК G01F1/66 G01F1/34 

Изобретение относитря к измерительной технике и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства для измерения расхода.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение технологических возможностей за счет исключения энергозатрат при работе в полевых условиях.

На чертеже изображено устройство для измерения расхода, продольный разрез.

Устройство для измерения расхода содержит цилиндрический корпус 1 в виде участка трубопровода, внутри которого в кольцевых пазах 2, выполненных в стенках корпуса 1, при помощи распорных колец 3 закреплен чувствительный элемент 4, выполненнь1й из упругого материала. На внешней поверхности чувствительного элемента 4 витками с постоянным шагом в держателях 5, закрепленных на чувствительном элементе 4, установлен (свободно) волоконный световод 6, один конец которого соединен с источником, другой - с приемником света (не показаны).

Чувствительный элемент выполнен в виде однополостного гиперболоида вращения, причем г/2а 0,2, где г - радиус кривизны образующей гиперболоида, а действительная полуось для обеспечения минимальных гидравлических потерь напора, так как в случае плавного сужения трубопровода величина - коэффициента сопротивления, от которого прямо пропорционально зависят гидравлические местные потери в сужающем устройстве, зависит от r/D2, где г - радиус скругления боковых стенок входа, D2 - конечный диаметр сужения. Коэффициент достиг.ает минимума ( 0,03) при r/D2 0,2 и далее остается постоянным, т.е. для обеспечения минимальных местных гидравлических потерь r/D2 0,2. В нашем случае D2 2а, где а-действительная полуось однополостного гиперболоида вращения. Таким образом, при выполнении условия г/2а 0,2 обеспечиваются минимальные местные гидравлические потери на входе в сужающее устройство.

Блок снятия покаЭ;аний представляет собой волоконный световод, размещенный витками в держателях, с возможностью перемещения с наружной стороны чувствительного элемента по всей его длине, один конец которого соединен с источником, другой - с приемником света для обеспечения съема сигнала за счет перемещения волоконного световода в держателях при изменении диаметра чувствительного элемента

(не показаны). В верхней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 7, в которое установлена откалиброванная трубка 8, выполненная из прозрачного материала. Полость, образованная внешней поверхностью чувствительного элемента и корпусом, заполнена промежуточной жидкостью.

Устройство для измерения расхода работает следующим образом.

При движении контролируемой среды по трубопроводу стенки чувствительного элемента 4 под действием давления набегающего потока стремятся прижаться к стенкам корпуса 1.

Увеличение диаметра чувствительного элемента 4 в каждом месте сечения вызывает увеличение радиуса витков волоконного световода 6, размещенного в держателях 5

с наружной стороны чувствительного элемента по всей его длине с возможностью перемещения в них, и, как следствие, изменение интенсивности светового излучения на выходе из световода, которое излучается

источником и воспринимается приемником света (не показаны). Из приемника света выходит выходной сигнал Рвы-, пропорциональный расходу. При неисправности или отсутствии волоконного преобразователя в

полость, образованную стенками корпуса 1 и чувствительным элементом 4, заливается любая подкрашенная жидкость (может даже заливаться перекачиваемый продукт), которая при работе чувствительного элемента 4

вытесняется из этой полости в откалиброванную трубку 8 из прозрачного материала, и высота вытесненной жидкости, определяемая по шкале на трубке, будет пропорциональна измерительному расходу. При

прекращении движения жидкости по трубопроводу чувствительный элемент из-за того, что он выполнен из упругого материала, возвращается в исходное положение. Измерение расхода основано на измерении силы давления потока на стенки чувствительного элемента.

Выделим в трубопроводе два сечения: А-А - перед чувствительным элементом, где еще нет влияния на поток; Б-Б - место наибольшего сужения струи, которая будет совпадать с наибольшим сужением чувствительного элемента. Для горизонтального участка трубопровода уравнение энергии потока контролируемой среды для

сечений А-А и Б-Б будет

PI .Vi

Р2 V2.

(1)

2д рд рд 2д где PI и Р2 - давления в сечених соответственно А-А и Б-Б; Vi и V2 - скорости потока в сечениях А-А и Б-Б; р- плотностьконтролируемой среды; , g - ускорение свободного падения. Гидравлическими потерями можно принебречь, так как для данного устройства они минимальны. Как известно из формулы расхода, скорость потока Об V --ii О) где Q - объемный расход; (U-площадь живого сечения. Подставляя (2) в формулу (1) и произведя необходимые преобразования, получим: 1 2 Р1-Р2 откуда Qv AtriVo-. P1-P2 P1-P2 Причем - разность пьезометрических давлений, которое мы можем обозначить через а. Qv Таким образом, значение силы пьезометрического давления пропорционально объемному расходу жидкости и определяется в предлагаемом устройстве при помощи чувствительного элемента, выплоненйого из упругого материала, растяжение которогб пропорционально величине лобового сопротивления, т.. , где К - коэффициент жесткости упругого материала; X - перемещение стенок ч вствительного элемента. При движении потока контролируемой среды на стенки чувствительного элемента 4 воздействует пьезометрическое давление и перемещает их перпендикулярно потоку. Сила растяжения чувствительного элемента пропорциональна объемному расходу. Формула изобретения Устройство для измерения расхода, содержащее корпус в виде участка трубопровода, чувствительный элемент и узел съема сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения технологических возможностей за счет исключения энергозатрат, чувствительный элемент выполнен из упругого материала в виде однополостного гиперболоида вращения, причем 0,2, где г радикс кривизны образующей гиперболоида, а - действительная полуось, и закреплен в кольцевых пазах, выполненных в стенках корпуса, при помощи распорных колец, а узел съема сигнала выполнен в виде волоконного световода, свободно размещенного витками в держателях с внешней стороны чувствительного элемента по всей его длине с постоянным шагом, причем один конец волоконного световода соединен с источником, другой - с приемником света, а в верхней части корпуса выполнено сквозное отверстие, в котором установлена откалиброванная трубка из прозрачного материала, при этом полость, образованная внешней поверхностью чувствительного элемента и корпусом, заполнена промежуточной жидкостью.

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение технологических возможностей за счет исключе- ния энергозатрат,. Устройство дляизмерения расхода содержит цилиндрический корпус 1 в виде участка трубопровода, внутри которого в кольцевых пазах2, выполненных в стенках корпуса 1, при помощи распорных колец 3 закреплен чувствительный злемент 4, выполненный из упругого материала в виде однополостного гиперболоида вращения. На внешней поверхности чувствительного элемента 4 витками с постоянным шагом в держателях 5, закреплен- ных на чувствительном элементе 4, установлен волоконный световод 6, один конец которого соединен с источником, другой - с приемником света. В верхней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 7, в котором установлена откалиброванная трубка 8. 1 ил.