Турбинный расходомер Советский патент 1993 года по МПК G01F1/115 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к турбинным расходомерам, и может быть использовано в химической, нефтяной, газовой и других отраслях промышленности и сельского хозяйства для измерения расхода жидкости и гафв любой оптической плотности и взры- вофпасности.

Известен турбинный расходомер, который содержит поворотный чувствительный элементе отражательными пластинками на концах лопастей, волоконно-оптическую ли- ниф связи, гермоввод в виде градана, оптически соединенный с линией связи, с источником и приемником светового излучения.

Основным недостатком этого изве- стнрго технического решения является невозможность измерения расхода непрозрачных сред и низкая точность измерений расхода оптически плотных жидкостей и газов, что обусловлено прохождением светового потока через измеряемую среду. Кроме этого точность измерений существенно снижает сильная турбулизация жидкости при больших скоростях вращения чувствительного элемента и загрязнение поверхностей отражательных пластин и гермоввода в процессе эксплуатации расходомера.

Наиболее близким техническим решением, взятым в качестве прототипа, является известный крыльчатый расходомер с тахометрическим преобразователем типа магнитное реле, который содержит немагнитный корпус, поворотный чувствительный элемент с магнитной системой,имеющей различные взаимодействующие полюса, преобразователь типа магнитного реле в виде двух неподвижных контактов и двух подвижных контактов, установленных на оси под неподвижными, причем подвижные контакты снабжены постоянными магнитами различной полярности.

Ч

О

ел

1ЧЭ 00

чэ

Основными недостатками этого известного устройства являются следующие: низкая надежность в работе, которая обусловлена наличием электрических контактов, быстро выходящих из строя, особенно в условиях влажности и агрессивности измеряемых сред; высокая взрывоопас- ность, которая обусловлена наличием искрящих элементов в преобразователе, т,е. замыкаемых и размыкаемых электрических контактов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание турбинного расходомера с использованием магнитных и оптических средств и способного работать со средами любой оптической плотности и взрывоопас- ности.

Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение надежности за счет исключения взрывоопасности при его эксплуатации.

Указанный технический результат достигается тем, что в турбинном расходомере, содержащем корпус из немагнитного материала, расположенный в нем поворотный чувствительный элемент с магнитами и преобразователь, согласно изобретению преобразователь выполнен магнитно-оптическим в виде вертикального паза на верхней части корпуса в зоне действия магнитов чувствительного элемента, в котором установлен постоянный магните возможностью свободного вертикального перемещения, в центре верхней части магнита вертикально установлена шторка из непрозрачного материала, над пазом с постоянным магнитом установлена пластина из немагнитного материала, на которой размещены два оптически соединенных через зазор волоконно-оптических световода, причем пластина в центре зазора снабжена сквозным отверстием для прохождения шторки, Для обеспечения перекрывания светового потока шторкой в зазоре световодов взаимодействующие полюсы магнитов чувствительного элемента и магнита, установленного в пазу корпуса, имеют одинаковую полярность.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на. котором представлено его продольное сечение.

Турбинный расходомер жидкостей и газов содержит корпус 1 из немагнитного материала, входной 2 и выходной 3 обтекатель-струевыпрямитель, поворотный чувствительный элемент 4 в виде аксиальной турбинки с осью 5 и магнитной системой 6 на лопатках турбинки, паз 7 для установки магнита 8 со шторкой 9, диамагнитную пластинку 10 для установки световодов, отверстие 11, герметическую крышку 12, волоконно-оптический канал связи 13 с зазором,источник светового излучения 14 и фотоприемник 15, которые оптически соединены между собой через канал связи.

В качестве источника светового излучения 14 использовался светодиод АЛ 107Б с ИК спектром излучения, в канале связи 13 использовался волоконно-оптический световод с диаметром сердцевины 50 мкм.

Зазор между торцами световодов равен 120 мкм. Потери светового потока на таком зазоре не превышают 0,2 дб.

Размеры паза 7 определяются размерами магнита 8, которые в нашем случае равны 2x5x10 мм.

Шторка 9 сделана из немагнитного почерненного металла толщиной 50 мкм и шириной 1000 мкм. Шторка 9 крепится на

магните 8 универсальным клеем. Ход шторки 9 вверх от нижнего края торца световодов составляет 500 мкм.

Размеры пластины 10 определяются особенностями установки световодов и ж есткостью используемого материала, а размер отверстия 11 сделан 80x1200 мкм. Размер магнитов магнитной системы 6 равен 3x15x10 мм. В качестве магнитов использовались магниты из бариевых

ферритов. В качестве фотоприемника 15 использовался фотодиод ФД 256.

Турбинный расходомер работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии

расхода среды, т.е. при отсутствии взаимодействия магнитной системы 6 чувствительного элемента 4 с магнитом 8, шторка 9 расположена в отверстии 11 так, что ее верхняя кромка находится на уровне нижнего

края торцов световодов и не перекрывает световой поток, идущий через зазор по каналу связи 13.

С подачей жидкости или газа происхо- дит вращение чувствительного элемента 4 с частотой вращения, пропорциональной расходу среды. При прохождении магнитов магнитной системы 6 под магнитом 8 в ре- .зультате одинаковой полярности взаимо- действующих полюсов происходит выталкивание магнита 8 вертикально вверх из паза 7, выход шторки 9 из отверстия 11 и перекрывание светового потока в канале связи 13, которое регистрируется фотопри- емником 15. После прекращения взаимодействия магнита магнитной системы 6. с магнитом 8 он под действием гравитационных сил опускается вниз по пазу 7 и шторка 9 открывает путь световому потоку на фотоприемник 15.

Частота прерывания светового потока, т.е. частота следования световых импульсов пропорциональна частоте вращения чувствительного элемента 4, а значит и расходу измеряемой среды, который затем определяется обычным известным способом, основанным на подсчете импульсов, получаемых с фотоприемника 15. Причем амплитуда получаемого электрического сигнала не зависит от оптической плотности измеряемой среды, а отсутствие электрических контактов обеспечивает полную взрывобезопас- ность при измерении взрывоопасных сред, что обеспечивает высокую надежность работы расходомера.

Это полностью доказывает достижение изобретением указанного технического результата.

Формула изобретения

1. Турбинный расходомер, содержащий корпус из немагнитного материала, расположенный. в нем поворотный чувствительный элемент с магнитами и преобразователь, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет исключения взрывоопасности, преобразователь выполнен магнитно-оптическим в виде

вертикального паза на верхней части корпуса в зоне действия магнитов чувствительного элемента, в котором установлен постоянный магнит с возможностью свободного вертикального перемещения, в

центре верхней части магнита вертикально установлена шторка из непрозрачного ма- териала, над пазом с постоянным магнитом установлена пластина из немагнитного материала, на которой размещены два оптически соединенных через зазор волоконно-оптических световода, причем пластина в центре зазора снабжена сквозным отверстием для прохождения шторки.

2. Расходомер по п. 1,отличающийс я тем, что взаимодействующие полюса магнитов чувствительного элемента и магнита, установленного в пазу корпуса, имеют одинаковую полярность.

Использование: измерение расхода жидкости или газа в широком диапазоне. Сущность изобретения: расходомер содержит установленный в немагнитном корпусе поворотный чувствительный элемент с магнитами и преобразователь, выполненный в виде постоянного магнита в пазу корпуса и укрепленной на нем шторки, верхний конец которой входит в зазор двух волоконно-оптических световодов, установленных в корпусе на немагнитной пластине. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.