Емкостный преобразователь расхода потока Советский патент 1980 года по МПК G01F1/64 

(54) ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА ПОТОКА

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению расхода диэлектрических материалов и веществ, транспортируемых 5 внутри трубопроводов, и может быть использовано в металлургической, энергетической, строительной и пищевой промышленности .ДЛЯ контроля техноло-. гических процессов, связанных с пнев-10 матическим транспортированием сыпучих материалов.

Известны устройства, содержащие полукольцевые, плоские шайбовидные электроды, закрепленные на по верхнос- 5 ти диэлектрического основания, включенные в схему измерения емкости Щ .

Ввиду существенного различия коэффициентов линейного расширения абразивноустойчивой диэлектрической тру- 20 бы, обеспечивающей бесконтактность измерения, и металла электродов, указанные конструкции обладают низкой температурной стабильностью и не могут применяться для измерения рас- 25 хода высокотемпературных двухфазных потоков.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является расходомер, содержащий плоские электроды зо

закрепленные в горизонтальных плоскостях на поверхности диэлектрической трубы, обеспечивающей бесконтактность измерения расхода J.

Основным недостатком устройства является низкая точность измерения расхода высокотемпературного потока. Это обусловлено тем, что изменение температуры потока или окружающей среды приводят к изменению линейных размеров диэлектрической трубы, по обе стороны которой закреплены плоские электрода. Это, в свою очередь, при зодит к уменьшению начальной емкости при нагреве и ее увеличению при понижении температуры. Измене- ние расстояния имеет значительную величину, так как коэффициенты линейного расширения фторопластового трубопровода и металлов, применяемых для изготовления электродов, отличаются между собой на порядок.

Цель изобретения - повышение точности измерения высокотемпературного потока.

Поставленная цель достигается тем, что один из .электродов выпол- , яен в виде замкнутой оболочки с параллельными сторонами, внутри оболочки на одной из ее сторон укреплен диэлектрический участок трубопровода, при этрм второй электрод расположен симметрично относительно параллельных сторон первого, а в свободном зазоре между электродами размещена диэлектрическая прокладка. На фиг. 1 представлен преобразоват ель со схемой измерения емкости, общий вид; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - график относительного изменения начальной емкости преобразователя при смещении среднего электрода. Преобразователь содержит электрод 1, выполненный в виде оболочки, на одной из параллельных плоскостей которой закреплена диэлектрическая -труба 2. С ее противоположной стороны на равном расстоянии от параллель ных поверхностей электрода 1, закреп лен плоский электрод3. На его повер ности для выравнивания емкости между электродом 3 и каждой из параллельны плоскостей электрода 1 размещена ди электрическая прокладка 4. Взамен диэлектрической прокладки 4 допускается применение отрезка диэлектрической трубы 2. При этом необходимо наличие зазора над отрезком диэлектрической трубы и параллельной плоскостью электрода 1. Электроды 1 и 3 заключены в элек тростатический экран (на чертеже не показан) и включены на вход измерит ля емкости, который содержит мостовую измерительную схему 5, запитанную от генератора б. Выход мостовой схемы 5 через избирательный уси литель 7, амплитудный детектор 8 и нормирующий усилитель 9 включен на вход .регистрирующего устройства 10. Перед измерением начальная емкость между электродами 1 и 3 скомпенсиро вана элементами настройки (на черте же не показаны). Устройство работает следукидим образом. Так как электрод 3 симметрично размещен относительно параллельных плоскостей электрода 1, начальная е кость преобразователя составлена из двух равных по величине емкостей рабочей и компенсационной. Рабочая емкость Сц создается на участке между з хектродами 1 и 3 в зоне размеще ния диэлектрической трубы 2 за счет проникновения поля через диэлектрич кую «трубу 2, а компенсационная Сц йад электродом 3 в зоне размещения диэлектрической прокладки 4. Учитывая, что активные поверхности электродов 1 и 3 равны S, начальная емкость преобразователя равна Си + С k , k где k E,S ; ta - Диэлектрическая проницаемость диэлектрикаJ ЕО - диэлектрическая проницае мость воздуха; d - расстояние между электродами. Тогда Со 2-5 При увеличении температуры двухфазного потока, представляющего соой смесь частиц с воздухом, просходит нагрев диэлектрической трубы 2, приводящий к смещению электрода 3 относительно параллельных поверхностей электрода 1. Начальна я емкость преобразователя при этом изменяется на величину -ДС и равна у - у . ft 4J J o -dTId dfe 5 V откуда д ikd IX.гк c&d) ЛНДС) с а -СДо1) (5) Относительное изменение начальной емкости преобразователя за счет неравенства зазоров измерительной и компенсационной емкости равно АС .Cud) .) GO V-M 1-(Adi/c)Ha фиг. 3 показана зависимость функции ud/d . При ud d, что имеет местр при тепловой деформации диэлектрической трубы 2, вторьом членом знаменателя можно пренебречь, тогда л с (Hd ) (7) Анализ формулы (5) и ее графика (фиг. 3) показывает, что в области малых перемещений электрода 3, вызванных изменением температуры двухфазного потока, начальная емкость преобразователя Сд практически не изменяется.. Это объясняется тем, что увеличение зазора между электродами 1 и 3 при нагреве диэлектрической трубы 2 и связанное с этим уменьшение рабочей емкости преобразователя, непрерывно и автоматически компенсируется соответствующим увеличением компенсационной емкости, вследствие уменьшения зазора мё.жду электродами 3 и 1. Таким образом, при изменении температуры двухфазного потока компенсационная емкость преобразователя осуществляет непрерывную автоматическую компенсацию изменений рабочей емкости, вследствие чего начальная емкость преобразователя остается величиной постоянной при измерении расхода высокотемпературного потока. Формула изобретения Емкостной преобразователь расхода потока, содержащий диэлектрический