Кориолисовый расходомер Советский патент 1993 года по МПК G01F1/80 

Изобретение относится к технике изме- р( ния массового расхода жидкостей и газов и йожет быть использовано в газовой, неф- тяной, химической и пищевой промышленности.

Известен расходомер для измерения массового расхода, состоящий из двух прямых измерительных труб, выполненных из Tt/танэ, электромагнитного возбудителя изгибных колебаний, двух инфракрасных бесконтактных съемников информации, расположенных на одинаковых расстояниях от возбудителя колебаний и блока электроники, определяющего сдвиг по фазе между cv гналами, поступающими от съёмников информации.

Недостаток устройства состоит в том, чт|о неизбежны гидравлические потери, обусловленные необходимостью разветвления потока жидкости на два трубопровода и последующее объединение двух потоков.

Наиболее близким к заявленному устройству является расходомер, состоящий из

входного и выходного патрубков с фланцами, входного и выходного сйльфонов, обеспечивающих температурную компенсацию, промежуточных фланцев и мерного участка, представляющего собой прямую трубу с размещенным в центральной зоне электромагнитным возбудителем изгибных колебаний, и двух датчиков положения, равноотстоящих от возбудителя колебаний.

Недостаток устройства состоит в том, что в процессе возбуждения изгибных колебаний линия центров масс сечений трубопровода колеблется с частотой вынужденных колебаний, что приводит к вибрациям всего расходомера и, как следствие, к увеличению его ошибки.

Предложенное решение решает задачу уменьшения гидравлических потерь напора жидкости и снижения паразитных вибраций фланцев. Для решения этой задачи в корио- лисовый расходомер введена каретка с двусторонней державкой, элемент развязки выполнен из восьми идентичных упругих

(Л

С

3

со ю

00

элементов, при этом электродинамический возбудитель колебаний установлен на каретке, каретка закреплена на упругих элементах, каждый из которых, в свою очередь, закреплен между фланцами, па.ра датчиков закреплена на двусторонней державке, а погонная масса и длина прлмотрубного участка - m и I, длина и погонная масса каждого упругого элемента - b и т0, а также масса каретки - Мк выбираются из соотношения

0,4ml Мк + -у b m0.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого расходомера; на фиг. 2 - вторая колебательная система (расчетная схема).

Расходомер состоит из прямого мерного участка 1, представляющего собой отрезок трубы, приваренный к промежуточным фланцам 2 и 3. Эти фланцы вмонтированы в жесткий силовой корпус 4, Между фланцами 2 и 3 жестко закреплены восемь упругих элементов 5. Они расположены симметрично относительно осевой линии мерного участка 1, На упругих элементах 5 закреплена подвижная каретка б с закрепленными на ней электродинамическими возбудителями 7. На каретке 6 закреплена державка 8 с установленными на ее концах датчиками 9 положения. Информация датчиков 9 положения поступает на вход блока 10 обработки информации.

Устройство работает следующим образом.

При подаче гармонического электрического сигнала на вход электродинамических возбудителей 7 колебаний возникает периодически изменяющаяся сила, которая вызывает изгибные колебания мерного участка 1 и колебания противоположного направления каретки 6 на упругих элементах 5. В общем случае амплитуды колебаний мерного участка 1 и каретки б отличаются друг от друга. Возникающие при этом инерционные силы так;:;е различны по величине, Для уравновешивания этих сил необходимо обеспечить равенств ) участвующих в движении масс. .

Из теорий колебаний известно, что система с распределенными параметрами (а такой системой является мерный участок 1, заполненный жидкостью), совершающая изгибные колебания, характеризуется так называемой приведенной массой. Величина этой массы определяе ;-ся выражением

mnp Jmfn2(x)dx,

О --- - , -: ..:. - , . . -- ;.

где т - погонная масса мерного участка 1 с жидкостью;

fn(x) - форма изгибных колебаний п-го тона;

I - длина мерного участка.

Для защемленного с двух сторон мерно- го участка 1 форма изгибных колебаний определяется выражением

shkl - sin kl .

fn(x) - shkx -slnkx - - -j---- A x (chkx - coskx),

а приведенная масса .

rnrm 0,4ml.

Колеблющаяся каретка 6 вместе с восемью упругими элементами 5 образует вторую колебательную систему, расчетная схема которой приведена на фиг, 2. Приведенная Масса системы, изображенной на фиг. 2, определяется выражением

25

ГЛпр.к :

Мк + -|- b

ГПо.

При равенстве собственных частот колебаний и приведенных масс двух колебательных систем обеспечивается полное

уравновешивание инерционных и упругих сил, поэтому возникающие при работе электродинамических возбудителей 7 силы не передаются на корпус 4 и фланцы 2 и 3. При отсутствии расхода жидкости через

мерный участок 1 все точки мерного участка движутся в одной фазе. При наличии расхода жидкости из-за возникновения кориоли- совых сил возникает сдвиг по фазе между колебаниями Двух равноотстоящих от электродинамического возбудителя 7 сечениях мерного участка 1. В предлагаемой конструкции расходомера на каретке б размещена державка 8, которая совершает поступательные колебания вместе с кареткой б, так как упругие элементы 5 образуют упругий параллелограмм. Датчики 9 положения, размещенные на державке 8, одновременно периодически приближаются к мерному участку 1. Пр И наличии расхода

жидкости сигналы датчиков 9 отличаются Один от другого, причем величина сдвига по фазе между ними пропорциональна массовому расходу. Определение сдвига фаз производится электронным блоком 10.

В настоящее время разработан и изготовлен действующий макет массового расходомера, проведены испытания с положительными результатами.

Формула изобретения Кориолисовый расходомер, содержащий прямотрубный мерный участок с закрепленными на его концах фланцами, сопряженный с парой датчиков положения, установленных симметрично относительно электродинамического возбудителя колебаний, элемент развязки и электронный блок, отличающийся тем, что, с целью уменьшения гидравлических потерь напора в жидкости и снижения паразитных вибраций фланцев, в него введена каретка с двусторонней державкой, элемент развязки

выполнен из восьми идентичных упругих элементов, при этом электродинамический возбудитель колебаний установлен на каретке, каретка закреплена на упругих элементах, каждый из которых закреплен между фланцами, пара датчиков положения закреплена на двусторонней державке, а погонная масса m и длина I прямотрубного мерного участка, длина b и погонная масса т0 каждого упругого элемента, а также масса каретки Мк выбираются из соотношения 0,4ml Мк + 8/3 b mo.

Использование: в технике измерения расхода. Сущность изобретения: прямотрубный мерный участок кориолисового расходомера содержит каретку и элемент развязки из восьми идентичных упругих элементов. Погонная масса m и длина I пря- мотрубного мерного участка, длина b и масса т0 каждого упругого элемента, а также масса Мк каретки выбираются из соотношения 0,4ml Мк +-|-b о ГПо. 2 ил.

fc/