Вихревой расходомер Советский патент 1992 года по МПК G01F1/32 

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в расходометрии.

Известно устройство, реализующее способ использования постоянного перепада давления.

Недостатками данного устройства явля- ется зависимость показаний ротаметра от свойств вещества - плотности, вязкости, и др., а также сложность отображения ротаметра в электрических величинах, что снижает точность измерений и ограничивает область применения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является вихревой расходомер, содержащий измерительный канал цилиндрической формы с установленным в нем препятствием в виде плохообтекаемого

(вихреобразующего) тела, за которым установлен преобразователь частоты вихрей.

Недостатки известного устройство-прототипа - низкая надежность и узкая область применения.

Целью изобретения является повыше- .ние надежности и расширение области применения.

Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее измерительный канал цилиндрической формы с установленным в нем препятствием, за которым установлен реверсивный преобразо- ваТель частоты вихрей, препятствие выполнено в виде сужающего устройства, проходное отверстие которого соосно каналу, а ниже по потоку от сужающего устройства, заподлицо со стен кой измерительного канала установлен преобразователь часто 1

Оч 00 00 СО

мжиаЬ

ты на расстоянии X - (8...9) -я- от сУжа

ющего устройства, где D - внутренний диаметр измерительного канала, d - диаметр проходного отверстия сужающего устройства.

С целью повышения точности в измерительном канале заподлицо со стенкой уста- новлено по окружности несколько реверсивных преобразователей частоты вихрей.

На фиг. 1а,б представлены конструкция и структурная схема соответственно измерителя; на фиг. 2а приведен график зависимости частоты реверсирования вектора скорости потока в области присоединения от продольной координаты, на фиг. 26 - градуировочная зависимость устройства в виде функции V f(n), где - максималь- ная частота смены направления вектора .скорости потока в области присоединения, /с - объемный расход через трубопровод.

Измеритель содержит измерительный канал 1 (фиг. 1 а) цилиндрической формы ди- аметром DC установленным в нем сужающим устройством: 2, отверстие которого диаметром d соосно каналу, а ниже по потоку от сужающего устройства 2 на расстоя- D-d

нии (8...9)

заподлицо со стенкой

установлен один или несколько зондов 3 (на фиг. 1 показано три зонда), состоящих из трех параллельных пленочных элементов 4- 6, расположенных перпендикулярно оси ка- нала и покрытых защитной пленкой (не показана) из диэлектрического материала, например кварца толщиной 5-10 мкм. Пленочные элементы располагают на диэлектрической подложке корпуса 7. Центральный элемент 5 зонда (фиг. 1 б) подключен к источнику 8 постоянного тока, а два боковых зонда 4, 6 включены в плечи моста сопротивлений, состоящего из двух резисторов R и пленочных элементов 4 и 6. Из- мерительная диагональ моста сопротивлений соединена с формирователем 9 сигнала, выход которого соединен с блоком 10 обработки сигнала. Аналогично подключаются к блоку 10 обработки сигна- лов и другие зонды 3. Выход блока 10 обработки сигналов подключают к частотомеру 11, В случае, если имеется один зонд 3. то блок 10 обработки сигналов не нужен. Формирователь 9 сигнала состоит из дифферен- циального усилителя 12, соединенного с компаратором 13, выход которого соединен с выходным каскадом 14.

Устройство работает следующим образом.

5

0

5

0

0

5 0 5 0 5

При течении потока по трубе 1 сужающее устройство 2 создает отрыв потока, который присоединяется к стенке на

расстоянии (8...9) -к- . Штрихпунктирной линией обозначена на фиг. 1а разделяющая линия тока h, которая отделяет основной поток от рециркулирующей жидкости. Стрелками показано направление скорости потока вблизи стенки за областью присоединения потока. Скорость потока непрерывно меняет свое направление на противоположное в области присоединения потока, причем частота изменений направления скорости потока в области присоединения линейно зависит от скорости основного потока.

В области присоединения потока установлен один или несколько зондов 3. Центральный пленочный элемент 5 зонда 3 нагрет постоянным током. При этом вокруг, него создается нагретый объем жидкости или газа, который сносится потоком вдоль стенки на один из крайних элементов 4 или 6. Боковые элементы 4, 6 работают в режиме термометров сопротивления и регистрируют изменение температуры потока, определяя таким образом направление теплового следа с центрального элемента, а следовательно, направление скорости потока. При воздействии нагретого объема жидкости (или газа) на один из боковых элементов 4 или б зонда 3 сопротивление бокового элемента изменяется и мост сопротивлений разбалансируется. Напряжение разбаланса, полярность которого содержит информацию о направлении потока, поступает на формирователь 9 сигнала, в котором напряжение разбаланса усиливается дифференциальным усилителем 12. С помощью компаратора 13 и выходного каскада 14 на выходе формирователя 9 формируются в зависимости от направления скорости потока два уровня выходного сигнала. Например, при направлении скорости потока слева направо формируется напряжение 1 В, в противоположном направлении скорости потока - О В. Образующаяся на выходе формирователей 9 сигналов частота изменения уровня выходного сигнала, отражающая ча- сготу изменения направления скорости потока, котораяпропорциональна расходу жидкости в сужающем устройстве, поступает на блок 10 обработки сигналов, в котором определяется среднее значение поступающих на него частот (среднее значение расхода). Результат измеряемого расхода выдается частотомером 11. В случае, если имеется только один регистратор частоты, частотный сигнал с выхода формирователя

9 непосредственно поступает на частотомер 11.

Из графика распределения частоты реверсирования вектора скорости потока п - f(x) в области присоединения, полученного с помощью устройства (в экспериментах сужающее устройство могло перемещаться вдоль канала, а зонд оставался неподвижным - (фиг. 2а) видно, что закон распределения частоты близок к нормальному, при этом максимум в распределении совпадает с положением осредненной точки присоединения потока и расположен на расстоянии X (8...9) D d от сужающего устройства.

Из градуировочной зависимости расхо- домерного устройства V f(n) (фиг. 26) видно, что в диапазоне значений объемного расхода V ,002 до 0,035 м3/с зависимость V™ f (п ) линейна. При меньших значениях Улинейность нарушается, очевидно, вследствие смещения положения максимума в распределении п f(x). Верхняя грани- ца значений измеряемого расхода будет определяться: для газов - сжимаемостью

0

5

0 5

среды, для жидкости - кавитационными процессами в сужающем устройстве.

Формула изобретения

1. Вихревой расходомер, содержащий канал цилиндрической формы с установленным в нем препятствием, за которым расположен преобразователь частоты вихрей, отл и- чающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, препятствие выполнено в виде сужающего устройства, проходное отверстие которого соосно с каналом, а преобразователь частоты вихрей выполнен реверсивным и установлен заподлицо со стенкой канала

на расстоянии (8-9) d от сужающего

устройства, где D - внутренний диаметр канала; d - диаметр проходного отверстия сужающего устройства.

ч

2. Расходомер по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения точности, в измерительном канале заподлицо со стенкой установлено по окружности несколько реверсивных преобразователей частоты вихрей.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода газов и жидкостей. Целью изобретения является повышение надежности и расширение области применения. При течении по трубе потока жидкости или газа сужающееся устройство создает отрыв потока, который присоединяется к стенке на расстоянии (8...9) D-d/2, где D - внутренний диаметр трубы; d -диаметр отверстия сужающего устройства. В области присоединения потока заподлицо со стенкой установлен один или несколько зондов, выполняющих функцию реверсивных преобразователей частоты вихрей. Выходной сигнал с зондов дает информацию о расходе газа или жидкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 г

SS/)vs/sb//SSSSSSSSSS Sfj SSj /S/S/SssТ

t3%r

... fffffff rsssrsr

. fffffff rsssr

SSSfSfffffSA I T/V A

(

3%r

... fffffff rsssrsr

SfffffSA I T/V A

фцг.1

пЛ

80 60 40

го

0,5ЦО4,52,0 & Y40V/C

5

. Ф«&2