Устройство для измерения скорости потока Советский патент 1992 года по МПК G01P5/00 G01P5/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей в потоках взвесенесу- щей жидкости.

Известно устройство для измерения скорости загрязненного потока, которое содержит две гидрометрические трубки, собранные в один пакет и образующие V-образный сифон. Входные отверстия трубок сообщаются с герметично соединенными с ними приемниками полного давления, состоящими из жестких пластин, соединенных эластичными патрубками и с пластиной- держателем, жестко закрепленной на гидрометрических трубках.

Недостатком такого устройства является необходимость визуального определения разности уровней между рабочими жидкостями непосредственно в месте установки устройства путем отсчета уровней в гидрометрических трубках и пересчета полученной разности уровней в значение местной скорости. Это снижает точность измерений.

Целью изобретения является повышение точности устройства за счет автоматиза- ции процесса получения значений измеряемой скорости.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для измерения скорости потока, содержащем две гидрометрические трубки, собранные в один пакет и образующие V-образный сифон, при этом входные отверстия трубок сообщаются с герметично соединенными с ними приемниками полного давления, состоящими из жестких пластин, соединенных эластичными патрубками, пат го о о

ю

ю

рубками и с пластиной держателем, жестко закрепленной на гидрометрических трубках, гидрометрические трубки заполнены рабочими жидкостями в виде электролитов с равновесными реакциями, имеющими различную электропроводность, при этом в каждой трубке на одном уровне, а также на уровне контактов рабочих жидкостей расположены пары электродов, подключенные параллельно к источнику питания, между которыми также на одном уровне расположены дополнительные электроды, соединенные с индикатором напряжения.

На фиг. 1 показана конструкция устройства; на фиг. 2 - его электрическая схема.

Устройство содержит две гидрометрические трубки 1 и 2, собранные в один пакет и образующие V-образный сифон. Входные отверстия трубок 1 и 2 сообщаются с герметично соединенными с ними приемниками полного давления, состоящими из жестких пластин 3, соединенных жестко между собой и эластичными патрубками 4 и 5 с пластиной- держателем б, жестко закрепленным на гидрометрических трубках 1 и 2.

На пластинах 3 установлены обтекатели 7 и 8. В верхней части гидрометрических трубок 1 и 2 располагаются краны 9 и 10 для заполнения устройства рабочими жидкостями. На уровне контактов рабочих жидкостей, в обеих трубках 1 и 2 при нулевых скоростях в потоке, когда эти уровни находятся на одной отметке, расположены электроды 11 и 12, а в верхней части трубок 1 и 2 - электроды 13 и 14, через которые части трубок 1 и 2, расположенные между .этими электродами и заполненные рабочими жидкостями, параллельно подсоединены к источнику 15 электрического тока. Между Электродами 11 и 13, 12 и 14 расположены электроды 16 и 17 соответственно в трубках 1 и 2, соединенные между собой через вольтметр 18, градуированный по измеряемой скорости, и/или самопишущий вольтметр. Нижняя рабочая жидкость 19, например водный раствор краской кровяной соли, расположен в нижней, части трубок 1 и 2, а жидкость 20, имеющая меньшую удельную плотность и взаимонерастворимая с водой, расположена в верхней части трубок 1 и 2. Электропроводимости (сопротивления) жидкостей 19 и 20 различные. К электродам 12 и 14 подсоединен вольтметр 21 (или вольтметр-самописец), электроды 11, 12, 13, 14 и 16, 17 выполнены, например, в виде стержней, расположенных перпендикулярно трубкам 1 и 2.

Устройство работает следующим образом..

Под действием скоростного напора обтекатели 7 и 8 смещаются в сторону движения потока. При этом происходит изменение объемов камер приемников полного давления: объем камеры, первой по направлению движения потока, уменьшается, второй - увеличивается. Изменение объемов камер приводит к изменению уровней жидкости в гидрометрических трубках. Появление разности уровней в трубках 1 и 2 приводит к изменению сопротивления электрического тока в трубке 1 между электродами 11 и 13, так как столбы жидкости 19 и 20 имеют различную электропроводность в

этой трубке по высоте. В результате между электродами 16 и 17 возникает перепад напряжения электрического тока, величина которого измеряется вольтметром 18, и/или записывается самопишущим вольтметром.

Рабочее напряжение источников контролируется вольтметром 21,

Для электрической схемы устройства, приведенной на фиг. 2, сила в трубке 1 равна

fl Г20Л (L-h)-f п Иол

где U - рабочее напряжение источника 15 тока; п и гг. - удельное сопротивление соответственно жидкостей 19 и 20; wi - площадь поперечного сечения трубки 1; L - расстояние между электродами 11 и 13,12 и 24; h - расстояние между отметкой уровней контакта рабочих жидкостей в трубке 1 при измеряемой скорости и при скорости потока, равной нулю.

Напряжение тока в трубке 1 на электроде 16, когда уровень контакта расположен ниже электрода, равно

LW1П2 U

UiHiwira j .(L-h) + {2)

Напряжение тока в трубке 2 на электроде 17 соответствует

Отсюда AU Ui-Uii,

ди

Г2§и

U

r2(L-h) + nh 2

h(r2-n)U (L-h) + nh

(4)

55

или

(5)

Для случая, когда п п, из соотношения (5) имеем

AU-Uh I .ffiv

2 L. , n(6)

1 L

Из соотношения (6) находим h AU

h AU .

L + 2L или, принимая во взимание, что

h-prv2,(8)

где v- осредненная скорость потока, натекающая на датчик устройства;

коэффициент пропорциональности. Подставив значение h из формулы (8) в зависимость (7), получим

1AUt

(9)

Г pi(AU + 0,511)

Зависимость (9) позволяет установить шкалу взаимосвязи A U при известном U и L, с измеряемой величиной осредненной скорости v для вольтметра 18, а следовательно, использовать его для измерения скорости в потоке. Зависимость (9) может также быть использована для калибровки лент самопишущего вольтметра. В случае,

5

10

15

0 5

когда не соблюдается условие Г2 п,для аналогичных целей используют зависимости (5) и (8).

Формулаизобретения Устройство для измерения скорости потока по авт.св. № 1037180, отличающее- с я тем, что, с целью повышения точности за счет автоматизации процесса, регистрации информации о скорости потока, гидрометрические трубки заполнены рабочими жидкостями в виде электролитов с равновесными реакциями, имеющими различную электропроводность, при этом рабо- чие жидкости в каждой из трубок расположены одна над другойд причем зоны контакта рабочих жидкостей расположены на одном уровне, а в трубках установлены три пары электродов, каждый электрод из пары электродов расположен на одной высоте в каждой из трубок, одна из пар электродов расположена в зонах контакта рабочих жидкостей, а две другие соответственно выше и ниже зон контакта, электроды подключены параллельно к источнику питания, а электроды, находящиеся в зоне контактирования, соединены с индикатором напряжения.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей в потоках взвесенесу- щей жидкости. Целью изобретения является повышение точности за. счет автоматизации процесса получения значений измеряемой скорости. Под действием скоростного напора обтекатели 7 и 8 смещаются в сторону движения потока. При этом происходит изменение объемов камер приемников полного давления: объем камеры, первой по направлению движения потока, уменьшается, второй - увеличивается. Изменение объемов камер приводит к изменению уровней жидкости в гидрометрических трубках 1 и 2. В качестве рабочих жидкостей в трубках используются электролиты с равновесными реакциями, имеющими различную электропроводность. Поэтому появление разности уровней в трубках 1 и 2 приводит к изменению сопротивления электрического тока в трубке 1 между электродами 11 и 13. В результате между электродами 16 и 17 возникает перепад напряжения, несущий информацию о скорости и регистрируемый вольтметром 18. 2 ил. (Л

Фиг. 2