Тепловой расходомер Советский патент 1976 года по МПК G01F1/68 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения расхода жидкостей в открытых каналах гидропостов с произвольной формой профиля фиксированного русла.

Известные тепловые расходомеры аналогичного (Назначения не позволяют производить измерение расхода с автоматическим учетом изменения сечения канала в зависимости от уровня, например в каналах трапециевидного профиля, а наличие в них потенциометра со скользящим контактом снижает надежность измерения.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Эта цель достигается тем, что в расходомере датчик уровня выполнен в виде кольцевой .камеры, наполовину заполненной неиспаряющейся жидкостью, с помещенными внутри нее профилированным с учетом профиля канала термосопротивлением и компенсационным термосопротивлением, включенными в плечи первого измерительного моста, выход которого соединен с концами реохорда, а термосопротивления, расположенные в поплавке, включены в плечи второго измерительного моста, выход которого соединен с одним из концов реохорда и через вход усилителя с движком реохорда, а выход усилителя подключеп

к реверсивному двигателю, соединенному с движком реохорда.

На фиг. 1 показан общий вид предлол:енного теплового расходомера; на фиг. 2 - измерительная схема расходомера.

Расходомер содержит поплавок 1, помещенный в профилированный канал 2, рычаг 3, один конец которого через ось 4 связан с поплавком 1, а второй соединен с кольцевой камерой 5 датчика уровня, наполовипу заполне} ной неиспаряющейся жидкостью, полупроводниковые термосопротивления 6 и 7, включенные в плечи второго измерительного моста (см. фиг. 2), и нагреватель 8. При этом термосопротивления б и 7 и нагреватель 8 размещены в поплавке 1 (см. фиг. 1).

В кольцевой камере 5 размещены профилированное с учетом профиля ка}1ала термосоиротивление 9 и компенсационное термосопротивление 10, включенные в плечи первого измерительного моста, выход которого соединен с концами реохорда 11, постоянные сопротивления 12, 13, 14 и 15, электронный усилитель 16, выход которого подключен к реверсивному

двигателю 17.

Расходомер работает следующим образом.

При изменении расхода потока жидкоегн

изменяется уровсш. л идкости в канале 2 и положение поплавка I, перемещснне которого

преобразуется в угол поворота кольцевой камеры 5 датчика уровня.

Скорость потока жидкости измеряется с помощью термосопротивлепия 7 с нагревателем 8 и термосопротивлением 6, которые установлены внутри корпуса поплавка и не контактируют с измеряемой средой. При известной разности температур, измеряемой этими термосопротивлениямн, и мощности, выделяемой в нагревателе 8, определяется коэффициент теплоотдачи, который главным образом зависит от скорости потока.

Изменение положения поплавка 1 при изменении уровня потока преобразуется в угол поворота кольцеобразной камеры 5 датчика уровня. Термометр сопротивления 9 при протекании по нему электрического тока нагревается. При увеличении уровня потока камера 5 и термометр сопротивления 9 поворачпваются, при этом доля погружения в жидкость п теплоотдача этого термометра увелнчиваются, приводя к уменьшен1по сопротивления в соответствии с законом изменения профиля термометра, т. е. пропорционально ноперечпому сечеиию потока.

Термометр сопротивления 10 постоянно находится в жидкости и вводит коррекцию при изменепии температуры окружающей среды.

Пзменепие величины профильного сопротивления 9, включенного в плечо первого измерительного моста, приводит к изменению выходного напряжения этого моста. Камера 5 расположена таким образом, что прп максимальном уровие жидкость находится па оси О-О, мост паходится в равиовесии и выходпое паиряженне мпнимально, прп мниимальпо возможпом уровне воды в апале жндкость к ка.мере 5 занимает положение О-О и Biiiходное напряжение моста максяма:;15по, т. с. выходное папряженне этого моста i обратно пропорпионалы-ю уровню

I

1 -,(1)

/I

где К - коэффициент.

Выходное напряжение EZ второго моста, и п.печи Которого включены термосонротнв;1еп1;я б ц 7, благодаря отрицательному темнсратурному коэффициенту термосонротив.леиип прямо нропорцно11а;1ьно скорости потока, т. е.

,(2)

где KZ - коэффициент.

Часть выходного панряжения второго моста сравнивается с выходным напряжением

первого моста па реохорде И, в котором изменение сопротивления пропорционально отношению выходных напряжений первого и второго мостов, т. е.

г .

(3)

где R - сопротивление реохорда 11, г - текущее сопротивление реохорда И. 10 С учетом выражений (1) и (2) выражение (3) примет вид:

,,

(4) К,

15 Т. е. текущее сонротивление реохорда 11 пропорционально скорости и уровню потока и, следовательно, расходу жидкости в открытом канале.

20 При изменении расхода изменяется отношение выходных напряжепий первого п второго мостов, сигнал разбаланса подается на электронный усилитель 16 и реверсивный двигатель 17, который перемещает движок рео25 хорда II до равновесия.

Формула изобретения

Тенловой расходомер, содержащий тепловой преобразователь скорости, выполненный в виде термочувствительных элементов, один из которых снабжен подогревателем, расположенных в поплавке, шарнирно связанном рычагом с датчиком фовня, и измерительную мостовую схему, в плечи которой включены термочувствительиые элементы, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности учета действительиого профиля канала и повышепия иадежности измереиия, датчик уровня вынолнен в виде кольцевой камеры, наполовину заполненной неиспаряющейся жидкостью, с помсщеиными внутри нее профилированным с учетом профиля канала термосопротивлением и компепсациопным термосопротивлением, включенными в плечи первого измерительного моста, выход которого соединен с ко-цами реохорда, а термосопротивления, расположенные в поплавке, включены в плечи

второго измерительпого моста, выход которого соединен с одни.м из концов реохорда и че|)ез вход усилителя с движком реохорда, а вы-ход УСИЛ1ГГСЛЯ подключен к реверсивному двигатс.чю, соед П1снному с движком реохорда, $ : : JSS:kP :S: Фиг. 1