Массовый расходомер Советский патент 1977 года по МПК G01F1/78 

1

Изобретение относится к приборостроению и предназначено чтя измерения расхода жидкости.

Известны массовые расходомеры, содержащие датчик, выходным параметром которого является угол поворота вала чувствительного элемента от скорости закрутки потока жидкости.

Такие расходомрры имеют недостаточную точность и надежность устройств преобразования угла поворота вала чувстватещ ного элемента к виду, удобному для инд{ кации расхода и, кроме того, в них отсутсвует возможность индикации мгновенного расхода из-за отсутствия следящей системы отработки угла поворота выходного вала чувствительного элемента в угол поворота указателя l, 2 . .

Из известных расходомеров наиболее близким по технической сгушности к предлагаемому является массовый расходомер, в котором используется принудительное закручивание крыльчатки, вращаемой с постоянной угловой скоростью для создания 1нерционного усилия жидкостью на другой

заторможенной крыльчатке; угол поворота заторможенной крыльчатки пропорционален массовому расходу З .

Расходомер содержит сельсинно-следящую систему, поворотную лопасть с катушкой индуктивности, в плоскости которой распоп ложена другая катушка индуктивности и лопасть с постоянными магнитами, вращаемая синхронным электродвигателем, подключенным параллельно с электродвигате;лем ведущей крыльчатки датчика к источнику питания. Укрепленный на лопасти магнит наводит в катушках индуктивности импульсы напряжения, сдвинутые относитеаъ но друг друга на время, пропорциональное расходу жидкости..

Такие расходомеры имеют недостаточную точность и надежность измерения.

Цель изобретения - повышение точности измерения массового расхода.

Эта цель достигается тем, что в уст ройство введены датчик нулевого угла, механически связанный с сельсин-приемником и шаговым двигателем, генератор импульсов, преобразователь ксм -частота, схе ма ковтропя питаввя, измерЕтелъвые вхопы доторой соедвнены с врточнвком питакхщего найряжения, а утфавляюший вход - с выходом датчика нулевого угла, логические элементы И к ИЛИ в реверсивный , причем Ёыход сложения фазового импульсного дшгкрнминатора соединен с входами сложения схемы управления шаговым двигателем и реверсивного счетчика . через первый элемент И, а выход вычвта-ния фаз(жог6 импульсного дискриминатора соединен с входом вычитания реверсивного счетчика через второй логический элемент И, а с входом вычитания схемы управления шаговым двигателем через последовательно соединенные второй логический эле« мент И и ИЛИ, выход генератора импульсов соединен со вторым входом логическог элемента ИЛИ, вторые входы логических элементов И, вход сброса реверсивного счетчика к управляющий вход генератора импульсов соединены с выходом схемы кон роля питания, а. выходы реверсивного счет чика соединены с входом индикатора интег льного расхода через преобразователь кодчастота. На чертеже представлена блок-схема описываемого расходомера, Массовый расходомер содержит чувствительный .элемент 1, находящийся в потоке жидкости, сельсин-датчик 2, механически связанный с чувствительным элементом 1 и электрически связанный с сел син-приемником 3, фазовый импульсный дискриминатор 4 подключенный к сельсинприемнику 3, схему 5 управления шаговым двигателем, связанную по каналу сложения с фазовым дискриминатором 4 через схему И 6, а по каналу вычитания - через схему И 7 и схему | ИЛ И 8, шаговый двигатель 9, подключенный к выходу схемы 5 управления шаговым двигателем и механически связанный с сельсин-приемником 3, датчиком нулевого угла 10 и ин- дикатором мгновенного расхода 11. Элементы 2-9 образуют контур системы, рле дящей за угловым положением выходного вала элемента 1, чувствительного к изменению мгновенного расхода жидкости. Для измерения суммарного расхода жидкости в устройство расходомера введены реверсивный счетчик импульсов 12, вход сложения которого подключен к рыходу схемы И 6, а вход вычитания - к выходу схемы И 7, преобразователь код-частота 13, связанный с кодовыми выходами реверсивного счетчика 12, индикатор суммарного расхода 14, подключенный к выходу преобразователя год-частота 13. Для повышения надежности работы, расходомера при аварийных отключениях питания сети используется схема контроля на пряжений питания 15, измерительные вхопц которой подключены к источнику ntrraioших на1фяжений 16, а управляющий вход - к датчику нулевого угла 10, генератор импульсов 17, вход которого подключен г выходу схемы 15, а выход соединен с вх дом схемы ИЛИ 8. К выходу схемы 15 подключены также вход реверсивного счет чика 12 и схемы И 6 и 7. Массовый расходомер работает слецу1бщим образом. При включении источника питания 16 и при условии нормальной его работы срабатывает схема контроля питания 15, На ее выходе формируется сигнал, который запирает схемы И 6 и 7, что приводит к размыканию контура следящей системы (элементы 2-9), выставляет реверсив1 Ый счетчик 12 на нуль, что приводит к прекращен кию поступления импульсов на индикатор суммарного расхода 14, запускает генер ор импульсов 17, импульсы которого через схему ИЛИ 8 поступают на вычитающий вход схемы 5 управления шаговым цвигателем; при этом связанный с ней шаговый иБигатель начинает вращаться в направлении, при котором жестко связанные с ним сельсин-приемник 3 и датчик нулрвого угла 10 поворачиваются в сторону нулевого положения. В момент прохох дения ими нулевого положения срабатывает датчик нулевого утла 10. При этом на его выходе формируется импульс напряжения, воздействие которого на управляющий вход схемы контроля питания 15 приводит к появлению на выходе последней сигнала, который снимает потенциал с реверсивного счетчика 12, отпирает схемы И 6 и 7, и выключает генератор импульсов 17. Состояние массового расходомера, при котором сельсин-приемник 3, датчик нулевого угла 10 и индикатор мгновенногр расхода 11 находятся в нулевом положении, следящая система замкнута и реверсивный счетчик 12 выставлен на нуль, является исходным. При наличии положительного згглового разбаланса сельсин-датчика 2 и сельсинприемника 3 с выхода сложения фазового импульсного дискриминатора 4 импульсы напряжения поступают на вход сложения схемы 5 управления шаговым двигателем и на вход сложения реверсивного счетчика 12 до тех пор, пока следящая система не отработает угол разбаланса сельсин- оатчнка 2 в сельсин-приемника 3. При это на аыхопе реверсивного счетчика 12 устанавливается код, соответствующий мгновенному расходу. Этот код является управляющим для преобразователя код-частота 13 и определяет частоту следования импул сов с выхода преобразователя 13 на вход индикатора суммарного расхода 14, показания которого зависят от общего колйчесч ва импульсов, поступивших на его вход за время работы расходомера. При отрицательном угловом разбалансе между сельсин-датчиком и сельсин-приемником с выхода вычитания фазового дискри минатора 4 импульсы напряжения поступают на входы вычитания схемы 5 управления шаговым двигателем и реверсивного счетчика 12 до тех пор, пока следящая система не отработает отрицательный угловой разбаланс сельсин-датчика 2 и сельсин приемника 3. При этом на выходе реверсивного счетчика 12 устанавливается код, соответствующий новому значению мгновенного расхода, а на выходе преобразователя код-частота 13 устанавливается новая частота следования импульсов, поступающих на индикатор суммарного расхода 14. Формула изобретения Массовый расходомер, содержащий чув ствительный элемент, находящийся в потоке жидкости, сельсинно-след5пцую систему, включающую сельсин-датчик, сельсин приемник и последовательно соециненные фазовый импульсный дискриминатор, схему управления шаговым двигателем, жестко связанный с сельсин-прнемнико шаговый двигатель, соециненный с шаговым двигателем индикатор мгновенного расхода, индикатор интегрального расхода| источник питающего напряжения о т л вч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены датчик нулевого угла, механически связанный с сельсин-приемником и шаговым двигателем, генератор импульсов, преобразователь код-частота, схема контроля питания, измерительные входы которой соединены с источником питакзщего напряжения, а управляющий вход - с выходом датч ка нулевого угла, логические элементы И и ИЛИ и реверсивный счетчик, причем выход сложения фазового импульсного дискриминатора соединен с входами сложения сх мы управления шаговым двигателем и р&версивного счетчика через первый элемент. И, а выход вычитания фазового импульсного дискриминатора соединен с входом вычитания реверсивного счетчика через второй логический элемент И, а с входом вычитания схемы управления шаговым двигателем через последовательно соединенные второй логический элемент И и ИЛИ выход генератора импульсов соединен Со вторым входом логического элемента ИЛИ, вторые входы логических элементов И, вход сброса реверсивного счетчика и управляющий вход генератора импульсов соединены с выходом схемы контроля питания, а выходы реверсивного счетчика соединены с входом индикатора интегрального расхода через преобразователь код-частота. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство СССР № 337649, М. KnJ-C О1 f 1/76, 70. 2.Авторское свидетельство СССР № 416569, Л. Кл.(3 01 F 1/12, 71. 3.Авторское свидетепьство СССР № 372451, М. Кп. G 01 Т 1/08, 71. (npOTOTini),

Ш

16