Устройство для контроля расхода жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F1/46 

(0.3 W)d

Фиг /

Изобретение относится к контрольно- измерительным приборам для контроля давлений и расходов текущей среды в трубопроводе и может применяться в качестве встроенного средства диагностирования гидросистем.

Наиболее близким техническим решением являются диагностическое устройств во, содерхсащее первичный датчик, включающий трубки отбора повышенного и пониженного давления, установленные в проточном цилиндрическом корпусе, причем приемное отверстие трубки отбора повышенного давления направлено навстречу потоку, а приемное отверстие трубки отбора пониженного давления - по потоку, дифференциальный пружинно-плунжерный манометр, преобразующий разницу давлений на трубках в перемещение двух, связанных между собой плунжеров, индикатор часового типа и импульсные трубки, соединяющие первичный датчик с дифференциальным манометром. О величине расхода судят по показанию стрелки индикатора часового типа.

Конструкция данного устройства позволяет осуществлять контроль расхода текущей среды в трубопроводе при его относительно небольших диаметрах (менее 50 мм) и больших давлениях (до 32 МПа), а также может быть применено в качестве средства диагностирования гидросистемы.

Однако устройство имеет ряд недостатков: низкая чувствительность, точность и достоверность, обусловленная имеющейся возможностью защемления плунжеров при высоком рабочем давления, - значительное возмуа1ающее влияние напорных трубок на от поток, снижающее точность измерений, низкая надежность результатов измерений из-за имеющейся возможности искажений поля скоростей, обусловленной отсутствием прямых участков необходимой длины перед трубкой полного и после трубкм статического давлений, отсутствие возможности дистанционного получения информации.

Целью изобретения является повышение точности и расширение рабочего диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля расхода жидкости, содержащее первичный датчик в виде двух напорныхтрубок повышенного и пониженного давлений, расположенных в проточном цилиндрическом корпусе, и дифференциальный пружинно-поршневой манометр, подключенный к выходам напорных трубок, в первичный датчик дополнительно введены гидродинамически

согласованные входной и выходной патрубки и конфузор, установленный перед проточным корпусом, при этом напорные трубки выполнены с диаметром 0,1 d и рабочей длиной 0,35d, где d - диаметр проточного корпуса, приемное отверстие напорных трубок расположены на расстоянии 0,15d от стенки проточного корпуса, а приемные отверстия трубки пониженного давления на0 правлены навстречу потоку под углом 80-90° к оси проточного корпуса, причем длины входного и выходного патрубков соответственно равны 10D и 5D, где D - выходной диаметр конфузора.

5 При этом чувствительный элемент дифференциального пружинно-поршневого манометра выполнен в виде подпружиненного полого неуплотненного поршня и связан с сердечником дифференциал ьно-трансфор0 матерного датчика перемещений.

На фиг. 1 представлено устройство для контроля расхода жидкости, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Устройство для контроля расхода жид5 кости состоит из первичного датчика 1 (фиг. 1), выполненного в виде входного 2 и выходного 3 патрубков, соединенных между собой проточным корпусом 4, представляющим конфузор, в котором установлены две на0 порные трубки - трубка повышенного 5 и пониженного 6 давлений и дифференциального пружинно-поршневого манометра 7, включающего в себя корпус 8. неуплотненный полый поршень 9, подпружиненный

5 пружиной 10, изменение величины предварительной деформации которой осуществляется уплотненной кольцом 11 пробкой 12, фиксирующейся в определенном положении контргайкой 13, поводок 14, одним кон0 цом закрепленный в днище поршня 9, а на другой навинчен сердечник 15, перемещающийся внутри глухого сверления корпуса сердечника 16, ввернутого в корпус 8 и загерметизированного кольцевым уплотнени5 ем 17, катушку 18, надетую на корпус сердечника 16 и установленную в определенном положении с помощью тарельчатых пружин 19, гайки 20 и контргайки 21, стакан 22, закрывающий катушку 18 и на котором

0 установлен штепсельный разъем 23, винты 24, уплотнительные кольца 25 и фторопластовые шайбы 26.

Внутренний диаметр входного патрубка

2равен входному диаметру конфузора, а 5 внутренний диаметр выходного патрубка

3- выходному диаметру конфузоров. Отношение входного диаметра к выходному равно 1А Длины входного и выходного патрубков, выбранные экспериментально, соответственно раш;ы 10D и г , что позволяет исключить искажения поля скоростей, возникающих при наличии местных сопротивлений Ј0 входного и после выходного патрубков. Применение относительно коротких входного и выходного патрубков, обусловлено наличием проточного корпуса. Проточный корпус имеет форму параллелепипеда, одна и з граней которого подвергнута механической обработке и является плоскостью разъемного соединения с дифференциальным манометром. Для герметизации разъема вокруг отверстий, для установки напорных трубок, выполнены канавки для торцового кольцевого уплотнения.

Проточная полость корпуса представляет собой конический входной участок диаметрами D и d и углом конусности 15-45° и цилиндрический рабочий участок, причем отверстия для ввода напорных трубок выполнены в плоскости симметрии проточной полости перпендикулярно плоскости соединения проточного корпуса с дифференциальным манометром, причем ось отверстия для установки трубки повышенного давления находится на расстоянии (0,3-1,0)d от плоскости перехода конического учас тка в цилиндрический, а ось отверстия для установки трубки пониженного давления расположена на расстоянии 10dT от оси трубки повышенного давления, где dT - наружный диаметр напорных трубок.

Напорные трубки выполнены в виде цилиндра с головкой для установки их в проточномкорпусе,имеющем соответствующее углубление, причем наружный диаметртрубок составляет не более 0,1d, а диаметр приемных отверстий не более O.Sdi, причем приемные отверстия расположены на расстоянии 2dr от закругленного рабочего конца трубки v 0,15d от стенки цилиндрического участка отверстия проточного корпуса, а рабочая длина трубки составляет 0,35d. Размеры напорных трубок установлены экспериментально. Трубка повышенного давления имеет одно приемное отверстие, направленное в строну входного патрубка по его оси. Трубка пониженного давления имеет два приемных отверстия, которые также направлены в сторону входного (фиг. 2) патрубка, а угол между осями и осью патрубка составляет 80-90°. Трубки, установленные в проточный корпус, зажимаются при монтировании дифференциального манометра с посредством фторопластовых шайб.

Корпус дифференциального манометра имеет форму параллелепипеда, одна грань которого подвергнута механической обработке и является плоскостью разъема дифференциального манометра с первичным датчиком. В корпусе выполнено сквозное отверстие, причем с обеих концов на часть длины отверстия нарезана резьба, а между резьбовыми поверхностями цилиндрическая поверхность обработка с высокой точностью и чистотой и является элементом прецизионной пары. На торце корпуса с одной стороны выполнена канавка для кольцевого уплотнения. Для передачи давлений от трубок в корпусе со стороны поверхности разъема выполнены два отверстия.

Для крепления дифференциального манометра к первичному датчику в первом выполнении имеются четыре сквозных отверстий под болты, а в проточном корпусе последнего соответственно имеются четыре глухих резьбовых отверстия.

Полый поршень, установленный в корпусе, для уменьшения сил трения имеет две разгрузочные канавки прямоугольного сечения. С внешней стороны днища поршня выполнено резьбовое отверстие для крепления поводков.

Поводок представляет собой цилиндр с резьбовыми концами и выполнен из немагнитного материала. На поводок навинчен сердечник дифференциально-трансформаторного датчика перемещения.

Пружина одним концом контактирует с внутренней стороной днища полого поршня, а с другой с ввернутой в корпус пробкой. Пробка имеет канавку для радиальногб кольцевого уплотнения, резьбу и головку

под гаечный ключ. Фиксация пробки осуществляется контргайкой.

Корпус сердечника выполнен из немагнитного материала и представляет собой полый стержень, ввинченный в корпус дифференциального манометра. На корпус сер- дечниканадеваетсякатушка

дифференциально-трансформаторного датчика перемещений, которая закрепляется гайкой и фиксируется контргайкой. Для регулировки положения катушки имеется пакет тарельчатых пружин. Катушка закрывается стаканом, в днище которого установлен штепсельный разъем.

Устройство работает следующим образом.

Поток жидкости протекает через первичный датчик 1, встроенный в магистраль. Посредством входного патрубка 2, выходного патрубка 3 и конического сужающегося участка (конфузора) проточного корпуса 4 обеспечивается выравнивание эпюры скоростей. При обтекании напорных трубок потоком на их цилиндрических поверхностях распределяется давление таким образом,

что приемное отверстие трубки 5 повышенного давления воспринимает давление

Pi - Рст + Рд где Рст - статическое давление;

Рд - динамическое давление, а приемное отверстие трубки пониженного давления

Р2 Рст-Р1Д

где Р1Д - динамическое давление.

Давление Pi по каналу трубки 5 передается в полость А, а давление Ра - в полость В дифференциального манометра. Под действием силы

P (Pi-P2)fn

где fn - эффективная площадь поршня 9, поршень 9, преодолевая силу упругости пружины 10.

Рупр СХ

где с - с жесткость пружины 10;

х - деформация пружины 10, займет определенное положение, однозначно соответствующее данному расходу жидкости, протекающей через первичный датчик, а дифференциально-трансформаторный датчик перемещений, сердечник 15 которого через поводок 16 жестко связан с поршнем 9, выдает соответствующий электрический сигнал на вторичный прибор, например, прибор типа ВМД, шкала которого отградуирована в единицах расхода. Изменение пределов измерения предлагаемого устройства может быть осуществлено путем изменения величины предварительной деформации пружины 10с помощью уплотненной кольцом 11 пробки 12, а контргайка

13 позволяет зафиксировать необходимое положение пробки 12.

Формула изобретения

1.Устройство для контроля расхода жидкости, содержащее первичный датчик в

виде двух напорных трубок повышенного и пониженного давлений, расположенных в проточном цилиндрическом корпусе и дифференциальный пружинно-поршневой манометр, подключенный к выходам напорных трубок, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и расширения рабочего диапазона измерений, в первичный датчикдополнительновведены

гидродинамические согласованные входной и выходной патрубки и конфузор, установленный перед проточным корпусом, при этом напорные трубки выполнены диаметром 0,1 d и рабочей длиной 0,35d, где d диаметр проточного корпуса, приемные отверстия напорных трубок расположены на расстоянии 0,15d от стенки проточного корпуса, а приемные отверстия трубки пониженного давления направлены навстречу

потоку под углом 80-90° к оси проточного корпуса, причем длины входного и выходного патрубков соответственно равны 10d и 5d, где D - входной диаметр конфузора.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что чувствительный элемент дифференциального пружинно-поршневого манометра выполнен в виде подпружиненного полого неуплотненного поршня и связан с сердечником дифференциально-трансформатерного датчика перемещений.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов жидких сред. Целью изобретения является повышение точности и расширение рабочего диапазона устройства. Поток жидкости протекает через первичный датчик 1, встроенный в магистраль. Посредством входного патрубка 2 выходного патрубка 3 и конфузора 4 в проточном корпусе, в котором расположены напорные трубки 5,6 повышенного и пониженного давлений, происходит выравнивание поля скоростей. При обтекании напорных трубок 5, 6 на чувствительный элемент дифференциального пружинно-поршневого манометра с различных сторон будут воздействовать разные силы. Поршень 9, преодолевая силу упругости пружины 10, займет определенное положение однозначно соответствующее расходу жидкости. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

,ia

А-А

Q