ШАРИКОВЫЙ ДАТЧИК РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ Советский патент 1970 года по МПК G01F3/36 G01F1/32 G01F1/66 

Изобретение относится к области нриборостроения и предназначено для измерения расхода жидкости тахометрическим методом, оно может широко нрил1еняться в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, сажевой и других отраслях промышленности.

Известны датчики расхода с вращаюш,имся чувствительным элементом (крыльчаткой, шариком), в которых для съема сигнала нснользуются различные преобразователи: магнитоиндукционные, индуктивные и др.

Но такие расходомеры не могут работать на средах с высокой температурой, требуют вынолнения шариков из металла и не обесиечивают требуемой точности при измерении малых расходов на горизонтальных трубопроводах,

В предлагаемом датчике для расширения температурного диапазона узел съема сигнала выполнен в виде акустического преобразователя с пьезоэлектрическими элементами, расноложенными на верхней и нижней крышках камеры соосно на расстоянии от оси выходного отверстия, равном радиусу окружности врашения шарика, который выиолнен полым.

На чертеже изображен датчик и блок-схема преобразовательных узлов.

размещается шарик 3, содерл аший воздушную полость (из любого материала), а с внешней стороны на верхней и ннжией крышках друг против друга на расстоян П1 от центра, равном раднусу окрул ности, вдоль которой вращается шарик, устанавливаются два пьезокристалла 4 - излучатель и приемник, образующие со средами между ними акустический канал (используются иьезокристаллы типа КТС-19, работающие до температуры 350°С).

В электронную часть прибора входят генератор 5 ультразвуковых колебаннй, формирователь 6 и упифицироваиный преобразователь 7.

Устройство работает следующим образом.

В завихрительную камеру измеряемая жидкость поступает по касательной и получает в ней вращательное движеиие, нодчинающееся закону вихревых движений. Шарик, находящийся в завихрительпой камере, увлекается потоком и приобретает круговое движенне, скорость которого равна скорости вихря в зоне траекторин. Поэтому между измеряемой скоростью потока и скоростью шарика для случая, когда с вязкостью жидкости можно не считаться, устанавливается простая связь, определяемая соотношением где KO- Измеряемая скороств потока; Т - коэффициент отставания шарика от потока; г - радиус траектории движения niaрика;R - радиус завихрительной камеры; скорость шарика. Связывая среднюю скорость контролируемото потока с измеряемым расходом и учитывая связь линейной скорости с числом оборотов шарика, получаем 2 я 7| f Г2 где Q - расход; F - площадь поперечного сечения входного отверстия завихрительной камеры;f -- число оборотов шарика. Как-.было уже сказано, зону траектории ша;рика пересекает в перпендикулярном направлении -акустический канал, в котором от излучателя «.приемнику распространяются непрерывные ультразвуковые колебания. Как только шарик при своем вращении попадает в .акустический канал, ультразвуковой сигнал на приемном кристалле практически псчезает, так как в этот момент ультразвуковой .луч полностью будет перекрыт воздушной полостью шарика. Таким образом, при враш,ателы-юм движении шарика приемный кристалл оказывается в режиме периодического приема ультразвуковых сигналов с частотой, равной числу оборотов шарика. После преобразования ультразвуковых сигналов в электрическпе последние детектируются в виде отрицательных П-импульсов, через эмиттерпый повторитель поступают па электройный преобразователь ПИРС-5У с упифицированпым выходом, предназначенным для преобразования входной частоты в выходной сигнал. Предмет изобретения Шариковый датчик расхода жидкостей, содержащий вихревую камеру с тангенциальным входным и выходным отверстием в дне камеры, шарик, вращающийся под действием жидкости внутри камеры, и узел съема сигиала, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона, в нем узел съема сигнала выполнен в виде акустического преобразователя с пьезоэлектрическими элементами, расположенными на верхней и нижней крышках камеры соосно на расстоянии от оси выходного отверстия, равном радиусу окружности вращения шарика, который выполнен полым.