УКАЗАТЕЛЬ РАСХОДА ЖИДКОСТИ, ПАРА ИЛИ ГАЗОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ЧЕРЕЗ ТРУБКУ ВЕНТУРИ Советский патент 1928 года по МПК G01F15/75 

Определение переменного расхода жидкости, пара или газа, протекающих через трубку Вентури, как известно, происходит при помощи присоединенного в двух различным местах трубы дифференциального манометра. Высота столба жидкости, которая или непосредственно отсчитывается на шкале, или передается механическим, магнитным или же, электромагнитным путем на стрелку, движущуюся вдоль шкалы вне пространства, находящегося под давлением, является мерой количества жидкости, протекающей в единицу времени. Для электромагнитной передачи на расстояние показаний уровня жидкости, уже было предложено использовать так же, как и при чисто магнитной передаче, железный сердечник, плавающий в столбе жидкости и перемещающийся в осевом направлении внутри двух трансформаторных катушек, соответственно разнице давлений с присоединением к первичной катушке источника переменного тока, а ко вторичной - приборов для указания силы тока. При таком устройстве при перемещении поплавка и железного сердечника изменяется также магнитный поток в первичной катушке, так что магнитное поле катушки не меняется в простом линейном отношении к перемещению железного сердечника, или же это происходит в весьма узких границах, и показания указателя расхода не пропорциональны перемещению железного сердечника или поплавка. Это требует особой градуировки отдельных аппаратов, а в большинстве случаев, в силу непреодолимых затруднений, делает суммирование расхода невозможным. Кроме того, следует учитывать ток, даваемый источником переменного тока, влияние которого на измерительные приборы необходимо компенсировать соответственным постоянным током.

Согласно изобретения, эти недостатки устраняются тем, что число проходящих через катушку магнитных силовых линий, индуктирующих рабочий электрический ток в цепи суммирующего аппарата, изменяется пропорционально смещению железного сердечника, движущегося в зависимости от уровня столба жидкости. Следовательно, так как протекающий в катушке ток меняется в таком же отношении, как и число проходящих через нее силовых линий, то отклонение суммирующего аппарата прямо пропорционально перемещению железного сердечника. Поэтому, если устроить указатель расхода таким образом, что колебания столба жидкости будут находиться в линейном отношении к изменениям часового расхода через трубку Вентури, то суммирующий аппарат непосредственно будет указывать расход.

Чтобы избежать переменного рассеяния, вызываемого игрой железного сердечника в трубке, можно перенести движение уровня столба жидкости обычным способом, при помощи электромагнитной связи, на стрелку, прикрепленную вне пространства, находящегося под давлением, и на оси которой насажен железный сердечник, который может быть установлен непосредственно между полюсами магнита переменного тока с оставлением возможно малого воздушного зазора.

В дальнейшем развитие изобретения, принимая во внимание, что количество пара, измеряемое при помощи разности давлений потока пара в точках различных скоростей, зависит от давления и температуры пара в соответственных местах, индукция, получаемая при перемещении железного сердечника, в зависимости от количества пара, регулируется второй индукцией, зависящей от корректирующих величин (давление и температура).

Несколько примеров форм осуществления предлагаемого изобретения даны на чертеже, где фиг. 1 и 2 показывают указатель расхода с железным сердечником, который непосредственно соединен с поплавком, связанным с трубкой Вентури, изображая вертикальный разрез и план основных электромагнитных частей, с схемами соединений, фиг. 3-5 в разрезе показывают указатель расхода, в котором движение столба жидкости передается на находящийся вне камеры давления на оси стрелки железный сердечник при помощи электромагнитной связи, и детали конструкции железного сердечника, катушек и магнита переменного тока и т.д., а также схему соединений всего устройства. Фиг. 6 показывает указатель расхода с устройством, соединенным с сердечником трансформатора для корректирования величин, полученных при помощи дифференциального манометра и электромагнитного указателя в зависимости от температуры и давления пара в точках отбора. Фиг. 7-такой же указатель расхода с устройством корректирующего приспособления независимо от трансформатора.

Протекающее через трубку Вентури количество жидкости в местах отбора 1-2 (фиг. 5) дает разницу давлений, каковая при помощи поплавка 3 и стержня 4 служит для осевого перемещения железного сердечника 5 (фиг. 1 и 2) или же с промежуточным включением зубчатой передачи 6 и магнитной связи 7 служит для привода оси стрелки 8 (фиг. 3 и 4) указателя расхода. Согласно фиг. 1, железный сердечник 5 движется в трубчатой камере 9, которая сверху закрыта и сделана из плохо проводящего электрический ток материала, для того, чтобы избегнуть потерь на вихревые токи. Камера 9 охватывается прямоугольным железным ярмом 10, которое расположено горизонтально и несет две обмотки возбуждения 11, которые присоединены к источнику переменного тока 12. Ярмо 10 оканчивается двумя парами полюсных башмаков 13, 14, которые своими торцевыми поверхностями плотно прилегают к трубчатой камере 9. На верхних полюсных башмаках 13 расположено по одной обмотке 15, которые обе включены последовательно с суммирующим - аппаратом, который в данном случае должен быть электрическим счетчиком. Сердечник 5 так присоединен к поплавку 3, что в самом нижнем положении он стоит между нижними полюсными башмаками 14, в верхнем положении же между полюсными башмаками 13. Так как воздушный зазор между полюсными башмаками 13, 14 с одной стороны и сердечником 5 с другой стороны сравнительно невелик, то магнитный поток электромагнита 10 переменного тока главным образом протекает через железный сердечник 5 и в обмотке 15 индуктируется в зависимисти от его положения более или менее сильный ток.

В примере выполнения по фиг. 3 и 4 расход указывается отклонением стрелки 17, при чем соответствующей.конструкцией камер жидкости 18 и 19 достигнуто то, что отклонение стрелки 17 изменяется прямо пропорционально количеству жидкости, протекающему в час. Чтобы получить сразу цыфру количества жидкости, прошедшего через трубку Вентури в течение определенного времени, согласно изобретению, на оси стрелки 8 установлен железный сердечник 5, который вращается между полюсами переменного электромагнита 10. Полюсные башмаки этого электромагнита разделены на две половины 13, 14, из которых две, расположенные друг против друга по диагонали, половинки 13 служат для укрепления на них последовательно соединенных индукционных катушек 15, ток, индуктируемый в этих катушках 15, служит для привода суммирующего аппарата 16 (фиг. 5). Возбуждение электромагнита переменного тока 10 производится при помощи обмоток 11, присоединенных к источнику тока 12.

В изображенном положении железный сердечник находится в своем нулевом положении. В этом положении почти все силовые линии проходят через катушки 14, так что в катушках 15 ток не индуктируется. Если сердечник 5 поворачивается вправо, то силовоо поле смещается в линейной зависимости от угла поворота, и через катушки 15 проходит соответственное количество силовых линий, так что в катушках индуктируется ток, служащий для привода суммирующего аппарата 16, при чем величина тока меняется пропорционально отклонению железного сердечника, т.-е. стрелки 17 указателя расхода.

Чтобы компенсировать влияние рассеяния на обмотку 15, особенно для нулевого положения устройства, на одном из плеч электромагнита 10 устроена дополнительная обмотка 20, которая включается последовательно с обмоткой 15, но по отношению к ней наводит ток в обратном направлении. Эта обмотка противотока 20 рассчитана так, что в нулевом положении железного сердечника 5 в катушках 15 не индуктируется никакого тока.

Так как величина рассеяния изменяется у различных аппаратов в определенных границах, желательна возможность некоторой регулировки компенсирующей катушки 20. Учитывая, что изменение самой катушки 20 сравнительно неудобно, для этой цели употребляют вторую компенсирующую катушку 21 (фиг. 1 и 2), включенную последовательно с первой и с обмоткой 15, и расположенной на особом ярме 22, лежащем параллельно магнитному потоку электромагнита, и могущую по нему передвигаться. Смотря по тому, надвинута ли катушка 21 на ярмо 22 больше или меньше, ее действие сильнее или слабее. Катушка 21 может быть закреплена в установленном положении винтом или другим подходящим способом. Чтобы компенсировать сопротивление трения суммирующего аппарата, как видно из изображения на фиг. 5, для ускорения суммирующего аппарата 16 по проводам 23 подводится ток в такой мере, чтобы преодолеть как-раз сопротивление трения. Для выключения катушки 15 может быть предусмотрен контакт 24 (фиг. 4), который освобождается железным сердечником 5 недалеко от нулевого положения, и тем самым разрывает цепь индукционной катушки 15.

В форме выполнения изобретения, согласно фиг. 6, трансформаторное ярмо 10 указателя расхода изменено. Железный сердечник 5, соединенный через стержень 4 с поплавком, находящимся в зависимости от дифференциального манометра, движется между полюсными башмаками 25, 26, из которых последний несет вторичную обмотку 15, в то время, как присоединенная к источнику переменного тока 12 первичная обмотка трансформатора 11 прикреплена на кольцевом магните 10, как на ярме трансформатора. Этот кольцевой магнит 10 (фиг. 6) снабжен, кроме того, двумя отростами 27, 28, между противолежащими концами которых движется железный сердечник 30 в зависимости от приборов, измеряющих давление и температуру, через который ответвляется магнитный поток, проходящий через плечи 27 и 28. Если температура или давление пара в точках отбора 1 и 2 меняется, то якорь 30 поворачивается. Одновременно меняется и поток рассеяния, проходящий через ответвление электромагнита 27 и 28, и в соответствии с этим также и вторичный ток, индуктированный во вторичной обмотке 15.

Корректирующее приспособление можно устроить и независимо от трансформаторного ярма 10, согласно фиг. 7. Например, ток, индуктированный во вторичной обмотке 15, можно заставить протекать через обмотку 31 дроссельной катушки, части ярма которой 32 и 34, производящие замыкание силового потока через соединительный мостик 33, устроены в точках 35 и 36 вращающимися. Вращающаяся часть ярма 32 соединена со стрелкой 37 манометра, а вращающаяся часть 34 - со стрелкой 38 измерительного прибора для температуры. При изменениях давления и температуры сопротивление магнитной цепи и вместе с тем самоиндукция катушки 31 при поворачивании частей ярма 32 и 34 по направлению к части ярма 33 или по направлению обратному то увеличивается, то уменьшается, Благодаря чему испытывают воздействие приборы для измерения протекающего в данный момент количества пара, а также указатель расхода 16.

1. Указатель расхода жидкости, пара или газа, протекающих через трубку Вентури, в котором применено электрическое суммирование: протекающего количества, характеризующийся тем, что железный сердечник 5, передвигаемый в зависимости от уровня столба жидкости в указателе расхода, устроен перемещающимся по отношению одной или нескольких катушек, в цепь которых включен счетчик 16 таким образом, чтобы число проходящих через катушку или катушки магнитных силовых линий, индуктирующих рабочий электрический ток в цепи электрического счетчика, была пропорционально смещению железного сердечника 5 (фиг. 3, 4 и 5).

2. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 указателя при применении железного сердечника, непосредственно соединенного с поплавком, движущимся при изменении давления в трубке Вентури и подвижного по отношению к ярму, несущему первичную и вторичную обмотки, отличающаяся тем, что к трубке 9 из немагнитного и плохо проводящего электрический ток материала, содержащей подвижной железный сердечник 5, прилегают две пары полюсных башмаков 13 и 14 электромагнита переменного тока, одна из которых снабжена соединенными со счетчиком 16 вторичными обмотками 15, каковой подвижной железный сердечник 5 рассчитан таким образом, чтобы он перемещался только в пределах полюсных башмаков и распределял постоянный магнитный поток между двумя парами полюсов.

3. Форма выполнения охарактеризованного в п. 1 указателя, отличающаяся тем, что железный сердечник 5 укреплен на оси 8 стрелки 17 вне камеры для жидкости между полюсами электромагнита 10 переменного тока, которые разделены на две части 13 и 14, служащие для приема вторичных обмоток 15, 15 (фиг. 3 и 4).

4. В охарактеризованном в п.п. 1-3 указателе применение дополнительной обмотки 20 на ярме 10, включенной последовательно с обмотками 15 и служащей для компенсирования индуктированных в катушках 15 потоками рассеяния токов при нулевом положении железного сердечника, каковая обмотка 20 может быть устроена, с целью регулирования ее действия, передвижной по отношению к ярму 10 (фиг. 1, 2 и 4).

5. В охарактеризованном в п.п. 1 и 3 указателе применение контактного приспособления 24, включенного в цепь счетчика 16 и размыкаемого сердечником 5 вблизи его нулевого положения (фиг. 4).

6. В охарактеризованном в п.п. 1 и 2 указателе применение в электромагните 10 магнитного шунта 27, 28, могущего изменяться при вращении сердечника 30, соединенного с прибором, измеряющим температуру, давление или т.п., с целью введения поправок на температуру, давление и т.п.в показания счетчика (фиг. 6).

7. В охарактеризованном в п.п. 1 и 2 указателе применение, с целью введения поправок в показания счетчика, включенной в цепь катушек 15 реактивной катушки 31-36, изменение самоиндукции которой находится в зависимости от показаний измерительных приборов для корректируемых величин (напр., давления, температуры) (фиг. 7).