Датчик расхода Советский патент 1976 года по МПК G01F1/00 

1

1-1з;1брете1П1О этиэсится к iiOMejieHim-M и может найпг цщрглич 1.ч-мепгч1 : v, гидрагли- necKix. п i/nebt/.viTiccKix уст.но1зк; х, исльп .:.тельных сген/-|-1х, п также вэ клгх отраслях народиог} хэ,-:(Я1 к;тпа, IziR есть 110 бхэд11мсх:ть измерения рп;.х:)дч жидкости ii;ni газа.

Известен Тэхэмет 1ический |:)асхадомер с оптическим iipe 6fin30FsaTeJieM, содержащий аксиальную крыль.чатку, ajjaiuaoNiyio потоком, три осветительиые , соед1а1ениые параллельио и питаемые постоянным током, три фотосопротивлоиия, воспринимаюииге световой поток от осв тптельиых ламп и смешенные одно ошосительно другог о на 120, и две призмы Г11)е.:)мле}1ия.

Световой луч от осветительной лампы по одному Т13 каналов, вьп1олне1П1ых в радиальных стойках корпуса расходомера, поступает на призму, прелом.ляется и,пройдя через слой изме)яемой жтщкости и вторую призму, попадает на ф тосопротивление.

Однако датчик лишь для измерения газов и прозрачных ;::идкосто1г. Ве)хний продел частзтуюго дпалазона этого датчика ле;;а г в пролелах 80-100 Гц, Так

как верхняя гр ппш-л часгтотног.) днапа;)она определяет CKOfior-ri, гнчтииэния кр1-1льчатки, а следоватс;лы10,и1 орХН11и пг.едел ii3Mei:iHeMj,ix .иасходов, то в извос1.чом датчике он отпосите.льно невысзк.

Налачие тррх ii3NjepHTe.ii.iib;x каналов, каждьи) из KOTopibix с:.ложоп в пзготовлентш и настройке, в целохг yc.4:i;i;nnn3T конструкцию.

Kpohfo того, необходимо обеспечить герметичность, чтобы нродотвгэатить возможность попадания жидкости (газа) из полости крыльчатки в каналы, где установлены приз- Ш1, осветители и фотосопротивления.

К конст11уктив 1.ым нед; статкам датчика следует отнести помутнение стекол, которое происходит из-за контакта с жидкостью.

К TONfy )(е для работы датчика необход. трехфазный усилитель.

Цель изоб;.1етенпя - расширение области применения, расширение диапазона измерения и упрошенио конструкции датчика расхода. Для достижения цели 1 1еобразователь угловой скорости крылг чатки вьи10.;(,нен в виде 1агнетрона, анод которюго выполнен с вы- резами, расположенными в плоскости, парал лельной оси вращения крыльчатки. В теле крыльчатки укреплены магниты с одноименнbi ш полюсами в одном торце, а на корпусе датчика расхода установлен подпорный маг- нит, причем магниты в теле крыльчатки и подпорный магнит обращены к магнетрону разноименными полюсами. Для такого преоб разователя оптические свойства измеряемой жидкости (газа) не имеют значения. НижНИИ предел измеряемых оборотов этого преобразователя практически начинается ат нуля, а верхний предел зависит только )( частотных характеристик магнетрона. На фиг. 1 изображена принципиальная с:хема датчика; на фиг. 2 и 3 - два возмо ных положения ктодулятора относительно Marueipoua и направле 1ия электронных пот JKon, с:оответствуюшие этим положениям; 1ю фиг-4 - модулятор, магнетрон и их p3,;v,iMHje расположение; на фиг. 5 и 6 датчик в сборе. Постоянные магниты 1 (см. фиг. 1, 2 и 3) запрессованы в тело крыльчатки 2 (для упрощения схемы лопасти не пэказа1ы) таким обрпзо), что одноименные полю са S -бращены к г- агпетрону 3. Подпорны кагнпт 4 установлен к магнетрону 3 полюсом N . Воздуш;1ый зазор между баллоном ,-агнетрона 3 и магнитами 1 и 4 пекригичеп и. при необходимости, может быть р. П11едслах нескольких миллимечров, Л агнит 4 установлен в корпусе 5 датчика и остается неподвижным относительно магiiGTjiOHa 3, Лиодное питание магнетрона 3 осушест в;1яется от источника постоянного тока на п яжением от 10 до 120 В. Накал магнетрона 3 питается также постоя Н1Ь м током напряжением 6, 3 В. Источники питания на чертеже не показаны. Управляющая сетка 6, защитная сетка и катод 8 соединены между собоГ) и с ко пусом. Полюс анодного напряжения подводится к клеммвм 9 т через нагрузочное сопротивление 10 ( ,l) подается на анод 11. Сопротивление 12 ( R 2,2) и конденсатор 13 ( мкф) образуют фильтр. Конденсатор 14 (С 3300 иф) разделителын.1й. Он служит для отделения постоянной составляющей. Питание экранной сетки 15 осуитествляется от того же источника (яа чертежах не показан), что и питание анода 11. Сопротивление 16 ( Рч 1,8) служит для подбора начальног тока. 13торичньП1 прибор (на чертеже не показан) подключается к клеммам 17. В качестве втори11ного прибор,, ; - /V.-H частотомер. Конструктивной особ-|.ностью магнетрона 3 является наличие двух диаметрально противоположно расположенных выреза 18 в аноде 11. На фиг. 4 показана конструкция магнетрона 3, примененного в датчике расхода (для упрощения сетки 6, 7 и 15 на фиг. не показаны). Модулятор П1)едставляет собой пару магнитов 1, запрессованных в тело крыльчатки 2 (лопасти крыльчатки е показаны) и подпорного магнита 4. Магиты 1, запрессованные в тело крыльчатки 2, обращены к магнетрону 3 S -полюсами, а магнит 4, запрессованный в корпусе датчика, неподвижен и обращен к магнетрону 3 нолюсом К . Датчик расхода (см. фиг. Б; и 6) состоит из корпуса 5 из диамагнитного материала и крыщки 19 из того же материала. Резиновое уплотнительное кодьцо 20 служит для устранения ; утечек по зазорам между крышкой 19 и корпусом 5. В корпусе 5 имеется цилиндрическая полость 21, в которой установлена крыльчатка 2, например, с шестью лопастями. В тело крыльчатки 2 запрессованы по диаметру два цилиндричеу.ских магнита 1. Мш нетрон 3 размещен в цилиндрической полости 22, выполненной в корпусе 5, причем ось иолости 22 расположена перпендикулярно оси крыльчатки 2. Магнетрон 3 закреплен в полости 22 при помощи полихлорвиниловой трубки, которая обеспечивает его плот-кую посадку и предотвращает от поворота или перемещения в ней. Выводы магнетрона ирипаяны к штепсельнокту разъем 23. Подпорньи магнит 4 размещен в ци.линдри- ческой полости 24 и поджат резьбовой за- . глушкой 25. Угол, под которым расположена продольная Ось полости 24 к крыльчатке 2. выбран с таким расчетом, что когда один из вырезов 18 в аноде 11 магнетрона 3 окажется максимально приближен к магнитам 1 ( за счет разворота маггютрона 3 вокруг своей продольной оси в полости 22), подпорный магнит 4 долже;; находиться против другого, диa feтpaльнo расположенного 18. Для иодвода к крыльчатке 2 жидкости илт5 газа, расход кото|1ых необходимо измерить, в корпусе 5 датчика расхода имеется канал 26. Канал 27 - выходной (для данного датчика , не пр)тиинисшьно. гдо , а где выход.). Каналы 26 и 27 с полостью 21 соеди- няются по касательной. Для ограниче 1ия I расхода через датчик в нем установлен /киклер 28, который при необходимости может меняться. Описанный датчик расхода работает сле дующим образом. После подачи анодного и накального напряжений в магнетроне 3 воз никает электронный поток, направленный о катода 8 к аноду 11. При подаче в датчик потока жидкости или газа крыльчатка 2 на чинает вращаться. При этом запрессованные в ней магниты 1 начинают переме- щаться относительно магнетрона 3. Так как магнетрон 3 и подпорный магнит 4 неподвижны один относительно другого, то магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами 1 и 4, зависит от положения магнитов 1. Магнитное поле, создаваемое, постоянными магнитами1 и 4(см.фиг.2 ),отклоняет электронный поток от поверхности анода 11 в сторону выреза 18. Поэтому этот поток не принимает участия в создании тока через лампу. Анодный ток в этом случае практическ равен нулю, и сигнал на выходных клеммах 17 orcytcTByeT. Как видно из гЬиг. 3,- ни один из магнитов 1 не находится пр)0тив выреза 18 в аноде 11 магнетрона 3 и почти все электроны электронного потока попадают на ... поверхность апода 11. Анодный ток через магнетрон 3 максимален, а на выходных клеммах 17 появляется сигнал. Так как в крыльчатке 2 запрессованы ива магнита 1, то очевидно, что за полный оборот крыльчатки 2 анодный ток будет иметь два максимума (по однокту от калодого магнита 1) и два минимума Таким образом, за полный оборот крыльчатки 2 анодный ток совершает два колебания. Форма напряжения на выходньгх клеммах 17 близка к cи гycoидe. Вторичным прибором в описанном датчике расхода может быть частотомер с аналоговым выходом, например, ЧЗ-7 или цифровой частотомер. Формула изобретения Датчик расхода, содержащий корпус, крь/льчатку, преобразователь угловой скорости крыльчатки в электричосклй сигнал, отличающийся , что, с целью расщиреиия области причгоиеиия и расщирения диапазона измерения, а упрощения конструкции датчика |кк:хода, преобразователь угловэ| ; скорости к 11 1льчлтки выполнен в виде Mn.riierpoiin, анод которого выполнен с вырезами, распологкопными в плоскости, нараллолыюп оси врл.щения крыльчатки, в теле кры...чатки укреплены магниты с ОД)Ji N;cii..biMU полюсами в одном торце, а на Kipnyno датчика расхода установлен подпорцьп магнит, причем в тело крылричотки и подпорный магнит обращены к магнетрону разноименными пэ;1юса)И.

га.

/X

с., g

Эо

«м

л

5i

о«

Ж