Измеритель скорости потоков Советский патент 1993 года по МПК G01P5/02 

Изобретение относится к измерительной технике и, в частности, к измерителям скорости потоков жидкостей и газов, устанавливаемых стационарно. Известен измеритель скорости потока, содержащий лопасть, установленную в корпусе, имеющем отверстия для входа и выхода потока, перемещающегося лопасть относительно центра, в котором помещается опора, на угол, характеризующий скорость движения потока относительно лопасти (см. например, пат США № 3826136, кл. G 01 Р 5/04, 1974). Его недостатками являются низкая чувствительность и сложность осуществления автономных и дистанционных измерений и осреднения их результатов. Они обусловлены появлением значительной силы, противодействующей отклонению чувствительного элемента от положения равновесия, возрастающей по мере увеличения скорости потока и уменьшения угла атаки его относительно лопасти. В результате возникает не только нелинейность зависимости угла отклонения чувствительного

элемента от скорости потока, но при измерении скорости турбулентных потоков отмечается и разброс положения чувствительного, элемента при одинаковых скоростях потока, в зависимости от знака ускорения, т.е. при увеличении и уменьшении скорости потока, положение его различно.

Известен также принятый за прототип способ измерения малых скоростей потока и прибор для его осуществления по а.с. СССР № 26114, кл. G 01 Р 5/02, 1931, в котором используется полое полушарие, обращенное своей вогнутой частью навстречу течению воды, связанное с якорем, расположенным против электромагнита, который возбуждает и который притягивает якорь, в результате отрыва якоря появляется сигнал, пропорциональный Скорости течения потока. Его недостатками, являются невысокие точность и чувствительность, а также малый диапазон измерений, обусловленные тем. что использование электромагнита для удержания с помощью якоря полого полИ

XI

ю VI

NJ

СО

ы

ушария, обращенного навстречу течению воды, создает усилие, препятствующее возможности измерения малых скоростей потока, т.е. сужает их диапазон именно в части исследования скоростей, преобладающих в водоемах с замедленным водообменом (озерах, водохранилищах), а без этого невозможно обоснованно оценить их экологическое состояние.

Цель изобретения заключается в повы- шении точности и чувствительности измери- теля скорости потока и расширения диапазона измеряемых скоростей.

Цель изобретения достигается тем, что в измеритель введены двухлопастный флю- rep, второй и третий электромагниты, маг- нитоуправляемый контакт, причем на внутренней поверхности одной из лопастей флюгера установлены электромагниты и угольник, на свободной грани которого, рас- положенной параллельно образующей флюгера, закреплен упругий элемент, а на другой лопасти второй ферромагнитный якорь, установленный с возможностью перемещения в зазоре, образованном вторым электромагнитом и магнитоуправляемым контактом, при этом чувствительный элемент установлен в дугообразном канале круглого сечения, жестко связанном с ниж- ним торцовыми гранями лопастей флюгера, а на штоке чувствительного элемента установлен штырь и ферромагнитная шторка, выполненная в виде пластины дугообразной формы и установленная с возможностью перемещения в зазоре, образованном вторым электромагнитом и магнитоуправляемым контактом.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид измерителя скорости потока сбоку при отвесном положении чувствительного элемента, а на фиг.2 при максимальном угле его отклонения, на фиг.З для момента максимального Отклонения штока дан вид спереди элементов. фиксирующих угол максимального от- клонения чувствительного элемента (сечение створов флюгера выполнено в вертикальной плоскости, перпендикулярной сечению на фиг. t и 2) на фит,4 схема размыкания (4а) и замыкания (46) цепи питания электромагнитов, фиксирующих моменты начала и окончания движения чувствительного элемента в течение рабочего цикла, на фиг.5 возможные варианты крепления элементов, используемых для фиксации отвес- ного положения и угла максимального отклонения чувствительного элемента (5а - вид сбоку), (56 - вид сверху). Измеритель скорости потока содержит чувствительный элемент, выполненный в виде штока 1, на

конце которого укреплена полусфера 2, установленная в дугообразном канале 3, скрепленном с двухлопастным флюгером 4, причем вогнутая часть полусферы 2 обращена в сторону входного отверстия канала 3, расположенного вне, а шток 1 в зоне динамической тени, создаваемой флюгером 4, на котором размещается опора штока 1. С двухлопастным флюгером 4 скреплен первый электромагнит 5, якорь которого 6 выполнен в виде скрепленной со штоком 1 ферромагнитной пластины, установленный вдоль линии отвесного положения штока 1, Со штоком 1 скреплена ферромагнитная шторка, выполненная в виде пластины дугообразной формы и установленная с возможностью перемещения в зазоре, образованном вторым электромагнитом (магнитом) 8 и магнитоуправляемым контактом 9, скрепленным с двухлопастным флюгером 4. У отвесного положения штока 1 установлен, включенный последовательно с первым, третий электромагнит 10, скрепленный с внутренней полостью двухлопастного флюгера 4, причем второй ферромагнитный якорь 11 скреплен с ферромагнитной пластиной 12, установленной с возможностью перемещения в зазоре, образованном вторым электромагнитом 8 и магнитоуправляемым контактом 9. Упругий элемент (пружина) 13 отклоняет ферромагнитный якорь 11 от отвесного положения штока 1, выводя пластину 12, при разомкнутой цепи электромагнита 10, из зазора между электромагнитом 8 и магнитоуправляемым контактом 9.

На штоке 1 чувствительного элемента установлен штырь 14.

Опора 15 штока 1 скреплена с внутренними поверхностями обеих лопастей флюгера 4, На одной из лопастей флюгера 4 на внутренней поверхности установлена опора 16 второго ферромагнитного якоря 11, установленного с возможностью перемещения в зазоре, образованном вторым электромагнитом 8 и магйтоуправляемым контактом 9, одна из пластин 17 крепящих первый электромагнит 5, На внутренней поверхности другой лопасти установлены крепления электромагнитов: первого (5) соответственно 18, второго (8) 19 и 20, третьего (10) 21 и 22, а также угольник 24, на свободной грани которого, расположенной параллельно образующей флюгера 4, закреплен упругий элемент 13 (например, пружина), С флюгером 4 также скреплены магнитоуправляе- мый контакт 9 - пластиной 23 и дугообразный канал 3 круглого сечения, который жестко связан с нижними торцовыми гранями лопастей флюгера 4 посредством

крепежных пластин 25 и 26. Измеритель скорости потока работает следующим образом. Двухлопастный флюгер 4 устанавливает измеритель по потоку. Пружина 13 препятствует вводу пластины 12 в зазор между электромагнитом 8 и магнитоуправ- ляемым контактом 9, что при установке измерителя по потоку требует очень малых усилий для отклонения вогнутой полусферы 2 от отвесного положения штока 1. Дугооб- разная форма канала 3 обеспечивает постоянство угла атаки потока относительно полусферы 2.

В момент достижения штоком 1 угла максимального своего отклонения скреп- ленная с ним ферромагнитная шторка 7 вводится в зазор между электромагнитом 8 и магнитоуправляемым контактом 9 и последний замыкает цепь питания электромагнитов 5 и 10. При этом электромагнит 10, сжав пружину 13, введет в этот же зазор ферромагнитную пластину 12, которая и после выхода из зазора ферромагнитной шторки 7 будет удерживать цепь питания электромагнитов 5 и 10 замкнутой до тех пор, пока штырь 14, скрепленный со штоком 1 не выведет ее из зазора. В момент соприкосновения штыря 14, приводимого в движение мощным электромагнитом 5, с ферромагнитным якорем 11, скрепленным с ферромаг- нитной пластиной 12, приводимым в движение меньшим по мощности электромагнитом 10, пластина 12 тоже выводится из зазора и цепь питания электромагнитов

5 и 10 размыкается. Таким образом, измеритель скорости потока в этот момент установлен по потоку, а его шток 1 занимает отвесное положение, при котором требуется минимальное усилие для его отклонения. Фиксируя отрезок времени, в течение которого шток 1 проходит путь от своего отвесного положения (в момент разрыва цепи питания электромагнитов 5 и 10) до угла его максимального отклонения (в момент замыкания этой цепи), по данным тарирования (градуировки прибора) определяется скорость воздействующего потока. Поскольку время возврата штока 1 в отвесное положение функционально связано со скоростью потока при тарировке можно определять скорость воздействующего потока и числом замыкания цепи питания электромагнитов 5 и 10 за определенный интервал времени. Поскольку движение до угла максимального отклонения штока может осуществляться и на небольшие величины углов, а сам чувствительный элемент может иметь в отвесном положении и нулевую плавучесть измеритель скорости потока позволяет существенно расширить измеряемый диапазон скоростей в сторону малых скоростей потока, ныне не фиксируемых существующими приборами. Расширение же диапазона в сторону значительных скоростей потока определяется лишь мощностью электромагнита 5 и не составляет проблемы при реализации конструкции измерителя, а также длиной штока 1.

Назначение: измерение скорости потоков жидкостей и газов. Сущность изобретения: измеритель содержит чувствительный элемент, выполненный в виде штока, полусферу, дугообразный канал, двухлопастной флюгер, три электромагнита с якорями, ферромагнитную шторку, магнитоуправляемый контакт, ферромагнитную пластину, УПРУГИЙ элемент, штырь, опору чувствительного элемента, угольник и крепежные пластины. 5 ил.

Формула изобретения Измеритель скорости потока, содержащий чувствительный элемент в виде полу- Сферы, в верхней части штока которого установлен ферромагнитный якорь, электромагнит, источник постоянного напряжения и блок регистрации, о т л и ч а ю щ и и - с я тем, что, с целью повышения точности, чувствительности и расширения диапазона измерений, в него введены двухлопастный флюгер, второй и третий электромагниты, магнитоуправляемый контакт, причем на внутренней поверхности одной из лопастей флюгера установлены электромагниты и угольник, на свободной грани которого, расположенной параллельно образующей флюгера, закреплен упругий элемент, а на другой лопасти - второй ферромагнитный якорь, установленный с возможностью перемещения в зазоре, образованном вторым электромагнитом и магнитоуправляемым контактом, при этом чувствительный элемент установлен в дугообразном канале круглого сечения, жестко связанном с нижними торцовыми гранями лопастей флюгера, а на штоке чувствительного элемента установлены штырь и ферромагнитная шторка, выполненная в виде пластины дугообразной формы и установленная с возможностью перемещения в зазоре, образованном вторым электромагнитом и магнитоуправляемым контактом.

.М;4