Устройство для измерения параметров потока вязкой среды Советский патент 1993 года по МПК G01L1/22 

10

/

М

/#

00 О

ю

00

GO

Использование: измерение параметров потока гидросмесей различной плотности при их перемещении по трубопроводам с разной скоростью. Сущность изобретения: устройство содержит трубчатое основание (3), четыре упругих пластины (2) с силовводя- щими элементами на противолежащих концах у каждой, трубчатую направляющую потока (1) с четырьмя сквозными отверстиями (5), расположенными в одной плоскости во взаимно перпендикулярных диаметральных направлениях, и трубчатую гибкую оболочку (14). Направляющая потока (1) установлена внутри основания (3) и внешней поверхностью направляющей потока (1) установлены опоры (6) с прокладками (7). Гибкая оболочка (14) выполнена из полиэтиленовой пленки толщиной, равной 0,1-0,15 мм, и своей цилиндрической поверхностью сопряжена с внутренней поверхностью направляющей потока (1). Силовводчщие элементы (12) со стороны одних из концов пластин (2) установлены в контакте с гибкой оболочкой (14) в соответствующих отверстиях (5) направляющей потока (1) и с возможностью смещения в них вдоль оси направляющей потока (1). Упругие пластины (2) выполнены с различной жесткостью и радиально прикреплены к основанию (3). На каждой пластине (2) наклеен тензорезистор (8). Из тёнзорезисторов (8) собран мост Уин- стона, который подключен к регистрирующему прибору. 2 ил.

$#.Ј

Предлагаемое изобретение относится к устройствам для измерения параметров потока гидросмесей различной плотности при их перемещении по трубопроводам с разной скоростью.

Цель изобретения - создание устройства для измерения в трубопроводе параметров потока вязкой среды с разной по высоте сечения плотностью, то есть для гидросмесей.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема устройства.

Предлагаемое устройство включает в себя направляющую потока 1, силовводя- щие элементы 2, один из концов которого закреплен на основании 3 с помощью гаек 4, а другой размещен в отверстии 5 направляющей потока. Между основаниями 3 си- ловводящих элементов 2 и внешней поверхностью направляющей потока 1 установлены опоры 6 с прокладками 7, устраняющими его вибрации. На пластинах силовводящих элементов наклеены рабочие 8 тензорезисторы, которые, подключены в схемы электрических мостов 9 Уинстона через усилитель (тензостанцию) 10 к записывающему осциллографу Жесткость пластин, на которые наклеены тензорезисторы RI, Нз, R4 различная. Жесткость пластин у датчиков RI, R2 одинаковая. Силовводящие элементы 2 на незакрепленных концах содержат чувствительную часть 12, которая имеет площадь 10x10 мм и установлена в отверстиях направляющей потока с зазорами от 0,01 до 0,1 мм со стороны набегания потока гидросмеси и от 0,25 до 0,3 мм - с противоположной стороны. Чувствительные части 12 элементов 2 устанавливаются строго заподлицо с внутренней поверхностью направляющей потока что регулируется с помощью гаек 4. Чувствительные части 12 элементов 2 отделены от гидросистемы 13 трубчатой гибкой оболочкой 14 в виде полиэтиленовой пленки толщиной от 0,1 до 0,15 мм.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно каждый чувствительный элемент 12 силовводящего элемента 2 тарируется весовым способом. Жесткость пружин у RI, Ra, R4 - различная, самая маленькая у R4, больше у RI и самая большая жесткость у R3. Жесткость пружины для R4, подбирают такую, чтобы при движении по трубопроводу воды без твердых частиц, чувствительный элемент 12, перемещаясь, изгибал пластинку, на которой наклеен тензорезистор 8. Сопротивление тенэоре- зисторов 8 при этом изменяется, что вызый

вает изменение величины электрического тока пропорционально изгибу упругой пластинки и записывается на ленте осциллографа 11. Жесткость пластин, на которых

5 наклеены тензорезисторы RI и R2, больше чем у предыдущей, но ненамного так, чтобы наличие твердых частиц в потоке сказывалось на перемещение чувствительного элемента 12 у этих тензорезисторов. Жесткость

Ю пластины у датчиков R2 - RI и по величине должна быть где-то между жесткостью пластин у тензорезисторое Ra и R4.

Скорость движения потока в направляющей потока 1 постепенно увеличивают,

15 При малых скоростях начинает изгибаться пластина с тензорезистором R4, затем Ra и RI и при скоростях, близким к критическим, пластина с тензорезистором RS. Разница R3-R4 показывает, как возрастает напряже20

ние сдвига с увеличением размеров твердых

частиц и их концентрацией. О величине максимальной концентрации твердой фазы в потоке можно судить по отношению RS - R4/R2 - R4. Полиэтиленовая пленка 14 дол25 жна быть тонкой (6,1-0,15 мм) и достаточно прочной, чтобы не вносить большой процент погрешности в измерения, и в то же время она должна защищать зазоры между отверстиями направляющей потока 1 и чув30 ствительными элементами 12 от попадания в .них твердых частиц.

С помощью предлагаемого устройства фиксируется разность касательных сдвигающих напряжений от движения потока в

35 одном сечении направляющего потока одновременно, которая определяется разницей показаний R3-R4. Внутри направляющего потока 1 нормальная составляющая потока равномерно распределена по

40 всему периметру направляющего потока и компенсируется осевой жесткостью всех четырех элементов 2,

Трубчатая гибкая оболочка 14 достаточ- 45 но хорошо прижимается к силовводящему элементу нормальной составляющей потока. Гибкая оболочка имеет коэффициент уд- линения значительно больше, чем коэффициент упругости, поэтому трение 50 гидросмеси при движении в направляющем потоке будет передаваться на чувствительный элемент 12.

Если скорость потока постоянна, а ос- 55 циллограф11 показывает изменение значения R3 R4/R2 R4, то это означает, что изменилась плотность потока и концентрация твердой фазы. Таким образом устройством определяется изменение вязкостной характеристики гидросмеси.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства - социальный,

Формула изобретения Устройство для измерения параметров потока вязкой среды, содержащее два си- ловводящих элемента, соединенных с противолежащими концами упругой пластины, основание, с которым жестко соединен один из силовводящих элементов, соединенную опорами с основанием направляющую потока со сквозным отверстием, в котором размещен другой силовводящий элемент, и мост Уинстона, собранный из тензорезисторов и подключенный к регистрирующему прибору , отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности за счет изменения параметров при разных скоростях потока непостоянной по высоте плотности, оно снабжено тремя дополнительными упругими пластинами с силовводящими элементами на противолежащих концах у каждой, трубчатой гибкой оболочкой, выполненной из полиэтиленовой пленки толщиной 0,1-0,15 мм, и антивибрационными прокладками, расположенными между направляющими потока и опорами, при этом основание и направляющая потока выполнены в виде труб, в направляющей потока выполнены три дополнительных сквозных отверстия, лежащих в одной плоскости с первым ее отверстием, все отверстия направляющей потока попарно расположены во взаимно перпендикулярных диаметральных направлениях, направляющая потока установлена внутри основания коаксиально с ним, гибкая оболочка наружной цилиндрической поверхностью сопряжена с внутренней поверхностью направляющей потока, силовводящие элементы со стороны одних из концов пластин установлены в контакте с гибкой оболочкой в отверстиях направляющей потока и с возможностью смещения в

них вдоль оси направляющей потока, а упругие пластины выполнены с различной жесткостью и радиально прикреплены к основанию, причем каждый из тензорезисторов моста Уинстона закреплен на соответствующей упругой пластине.