Поплавковый расходомер Советский патент 1992 года по МПК G01F1/22 

Изобретение относится к газоаналитической технике, конкретно к средствам контроля расхода газа, и может быть использовано в системах газоподготовки газоаналитических средств измерений или в технологических линиях.

Известен поплавковый расходомер, содержащий корпус с идущим снизу вверх по направлению потока газа конически расширяющимся каналом и свободно перемещающийся в нем поплавок (см. авторское свидетельство СССР № 82797, кл. G 01 F 1/22, 1947). С увеличением расхода давление газа на поплавок увеличивается и поплавок поднимается до уравновешивания подъемной силы весом поплавка. Вследствие конусности канала по мере подъема поплавка изменяются условия прохождения газа в зазоре между поплавком и стенкой канала, т.к. расстояние между поплавком и стенкой канала увеличивается.

Недостатком известного расходомера является низкая точность из-за большой нелинейности. Нелинейность зависимости

подъема поплавка от расхода можно уменьшить путем уменьшения конусности канала. Однако это уменьшает диапазон измерений расхода.

Известен также электромагнитный поплавковый расходомер, содержащий корпус с цилиндрическим каналом и установленный в нем поплавок с сердечником из стали или постоянного магнита, расположенные снаружи канала соленоид и следящую катушку (см. авторское свидетельство СССР № 146983, кл. G 01 F 1/56, 1961 г.). Приближение поплавка к следящей катушке вызывает увеличение (с помощью усилителя) постоянного тока в соленоиде, втягивающем сердечник поплавка. Удаление поплавка вызывает уменьшение тока в соленоиде. Мерой расхода газа или жидкости является ток соленоида.

Недостатком известного поплавкового расходомера является низкая точность, обусловленная отклонениями поплавка от вертикальной оси, изменением режима протекания газа между поплавком и стенкой

(Л

С

|

CJ

ел

ixj О

канала при изменении расхода газа, большим количеством составляющих погрешностей из-за сложности изготовления поплавка и электромагнитных компенсирующих устройств.

Цель изобретения - повышение точности.

На чертеже фиг. 1 представлен поплавковый расходомер; на фиг.2 - вид по стрелке А на фиг.1.

Расходомер содержит корпус 1 с цилиндрическим каналом 2 и установленный в нем поплавок 3. Стрелками показано направление потока газа. Корпус выполнен в виде двух цилиндров 4 и 5, установленных с постоянным зазором 6 между ними. Ширина зазора 6 равна разности радиусов канала и поплавка; толщина стенки корпуса равна длине поплавка, которая определяется соотношением:

l (50-100)(R-r), где I - длина поплавка;

R - радиус канала;

г - радиус поплавка.

Расходомер работает следующим обра- зом.

При отсутствии расхода газа поплавок 3 находится в нижней части канала 2. При наличии расхода газа поплавок под давлением газа, расход которого измеряется, поднимается вверх. По мере подъема поплавка увеличивается часть зазора ниже поплавка, через который ответвляется часть измеряемого потока газа. Поплавок останавливается на высоте, при которой вес по- плавка уравновешен подъемной силой воздействующего на поплавок потока газа. При любой высоте поплавка, т.е. при любом значении расхода, потоки газа через зазор между поплавком 3 и стеной канала 2 и через зазор 6 ламинарен. Высота подъема поплавка 3 линейно зависит от расхода.

Поплавок не отягощен другими элементами (стальным сердечником и т.п.), что повышает чувствительность расходомера.

Отклонение поплавка от вертикальной оси приводит к уменьшению давления между поплавком и стенкой цилиндрического канала, противоположной направлению отклонения поплавка от вертикали. В резуль- тате обеспечена автоматическая самоцентровка поплавка.

Равенство ширины зазора и разности радиусов канала и поплавка, а также равенство толщины стенки корпуса длине поплавка обеспечивает идентичность условий протекания газа через щели непосредственно у стенки поплавка и в зазоре между поплавком и стенкой канала при любой высоте поплавка.

Режим протекания газа между поплавком и стенкой канала постоянен при любом расходе газа, причем потоки газа ламинарные. Это обеспечивает постоянство чувствительности во всем диапазоне измерений.

При выборе значения разности радиусов канала и поплавка учитывают следующие особенности. По мере увеличения соотношения длины поплавка к разности радиусов условия протекания газа в зазоре приближаются к условиям протекания газа через капилляры, т.е. к условиям протекания ламинарного потока. Однако значительное увеличение длины поплавка приводит к увеличению газового сопротивления зазора и неравномерности зазора из-за возникающей при этом неустойчивости поплавка в канале, что в свою очередь приводит к непостоянству условий протекания газа, т.е. к нелинейности расходомера.

Результаты экспериментальных исследований по выбору оптимального соотношения между параметрами поплавка и канала приведены в таблице.

По сравнению с прототипом значительно повышена точность расходомера благодаря исключению основных составляющих погрешности измерения расхода.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Поплавковый расходомер, содержащий корпус с цилиндрическим каналом, установленный в нем поплавок, отличающийся тем. что, с целью повышения точности, корпус выполнен в виде двух полуцилиндров, установленных с постоянным зазором между ними, при этом ширина зазора равна разности радиусов канала и поплавка, а толщина стенки корпуса равна длине поплавка, которая определяется соотношением:

l (50-100)(R-r). где I - длина поплавка;

R - радиус канала;

г - радиус поплавка.

Отношение длины поплавка (ф и разности радиуса канала (R) и радиуса поплавка (г)

Нелинейность расходомера, доли погрешности контрольного образцового средства из- мерений

Изобретение относится к газоаналитической технике. Использование: измерение расходов газов и жидкостей. Сущность изобретения: расходомер содержит корпус с цилиндрическим каналом и цилиндрический поплавок. Корпус образован двумя полуцилиндрами, установленными с постоянными по высоте зазорами, причем их ширина равна разности радиусов канала и поплавка, а длина поплавка связана с радиусом канала R и радиусом поплавка г соотношением I (50-100) (R-r). 1 ил

40 50

60-90 100 110

Редактор А.Зробок

Составитель Л.Мосенкис Техред М.Моргентал

0,4 не обнаружено

не обнаружено 0,3

J

Фи&Л ВидА

Фиг. 2

Корректор С.Шевкун