Измерительный прибор для определения расходаСРЕды Советский патент 1981 года по МПК G01F1/32 

Изобретение относится к средствам для измерения расхода.

Известны измерительные приборы дл определения расхода среды,протекакще через заданное сечение, в которых по действием протекающей среды осуществляется пропорциональное количеству среды -отклонение измерительного элемента от начального положения

Недостатком таких приборов является низкая точность измерения, обусловленная наличием гистерезисных явлений.

Известен измерительный прибор для определения расхода среды, протекающей через заданное сечение, содержащий упруго закрепленную перпендикулярно к направлению потока плоскую сужающуюся к концу пластину, жестко связанную с силовым компенсационным устройством посредством Перпендикулярного ее плоскости плеча, и индикатор величины расхода по затрачиваемой энергии компенсации 2.

Недостатком данного прибора является низкая точность, обусловленная непригодностью использованного в нем силового компенсационного устройства

для измерения быстро изменяющихся потоков.

Цель изобретения - повышение точности прибора для определения расхода среды.

Поставленная цель достигается те что в измерительный прибор для определения расхода среды, протекающей через заданное сечение, содержащий упруго закрепленную перпендикулярно к направлению потока плоскую сужающуюся к концу пластину, жестко связанную с силовым компенсационным устройством посредством перпендикулярного ее плоскости плеча, и индикатор величины расхода по затрачиваемой энергии компенсации, введен магнитоиндукционный датчик скорости качаний пластины, выполненный в виде неподвижного магнита с выходной .обмоткой, имекицего рабочий зазор, в котором расположен с возможностью перемещения конец сужающейся пластины, снабженный наконечником из ферромагнитного материала высокой магнитной проницаемости, причем пластина закреплена на торсионной пружине, расположенной диаметрально сечению потока, а силовое компенсационное устройство выполнено в виде неподвижно установленного электромаг нита постоянноготока с магнитопрово дом, имекздим рабочий зазор, и размещенной в нем с возможностью поворота в плоскости рабочего зазора плоской обмотки из ряда проводников, нанесенных на пластинку, закрепленную на перпендикулярном плече сужающейся пластины, воспринимающей дей|ствие потока, при этом обмотка магни тоиндукционного датчика скорости качания по одной цепи связана через уси литель с плоской обмоткой силового компенсационного устройства, а по др гой - через компаратор, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, с катушкой электромагнита силового компенсационного ус ройства. Для предотвращения обратного течения среды перед пластиной, воспри нимающей действие потока, по оси последнего установлен направляющий аппарат, выполненный в виде обтекате с радиально расположенными (с возможностью упругого поворота) пружинящими лопастями, изогнутыми под углом к потоку. На фиг. 1-4 представлены конструк тивные схемы выполнения измерительного прибора для определения расхода среды и его узлов; на фиг. 5 и 6 направляющий аппарат; на фиг. 7 и 8электрическая блок-схема измерительного прибора для определения расхода варианты. Измерительный прибор для определе ния расхода содержит трубопровод 1, через поперечное сечение КОТОРОГО протекает контролируемый поток, в. котором на жестко закрепленной с дву сторон торсионной пружине 2 установлена с возможностью упругого поворота пластина 3, воспринимающая действие потока. Пластина выполнена сим-, метричной относительно места закрепления ее и сужающейся к концам по мере удаления от центральной оси поперечного сечения потока. По меньшей мере на одном конце пластины 3 закреплен наконечник 4 из материала с высокой магнитной проницаемостью. На стенке трубопровода 1 неподвижно установлен магнитоиндукционный датчи скорости качаний пластины, имеющий постоянный магнит 5 и обмотку 6. В рабочем зазоре магнита 5 расположен с возможностью возвратно-поступатель ного перемещения наконечник 4 пласти ны 3. По оси .потока к сужакщейся нластине 3 прикреплено перпендикуляр ное плечо, несущее на себе пластинку 7 (фиг. 2) с расположенной на ней . плоской обмоткой 8 в видеряда парал лельных проводников. Пластинка 7 помещена в рабочий зазор неподвижного магнитопровода 9 электромагнита с обмоткой 10, характер распределения силовых линий поля в котором определяется полюсными наконечниками 11 и 12, имеющими высокую магнитную проницаемость. В поперечном сечении потока 1 на держателе 13 установлен обтекатель 14, который освобождает от протекающей среды заранее определенную центральную область поперечного сечения потока. Обтекатель 14 может быть выполнен в виде направляющего аппарата (фи.г. 5 и б), состоящего из пружиняющих пластинок 15, радиально закрепленных на обтекателе 14. На фиг. 5. показаны две пластинки 15. Концы 16 пластинок 15 загнуты под углом, к направлению потока и под действием последнего могут отгибаться в положение 16, изображенное пунктирной линией (фиг. 6). Обмотка б датчика скорости качаний пластины, обмотка 9 электромагнита и плоская обмотка 8 включены в блок схему (фиг. 7) Обмотка б датчика скорости качаний подключена через опера ционный -усилитель 17 к плоской обмотке 8 силового компенсационного устройства, а по другой цепи - через компаратор 18, одновибратор 19, управляющий реверсивным счетчиком 20, преобразователь код-частота 21, цифроаналоговый преобразователь 22, RCцепь и операционный усилитель 23 связана с обмоткой 10 электромагнита компенсационного устройства, механически соединенного с воспринимающей действие потока сужающейся пластиной 3. В блок-схеме, изображенной на фиг.. 8, обмотка б датчика скорости связана с плоской обмоткой 8 через формирователь импульсов 24, а управление реверсивным счетчиком 20 осуществляется с помощью .RC-триггера 25 (вместо одновибратора) .. Устройство работает следующим образом. Газообразная или жидкая среда, протекающая через поперечное сечение трубопровода 1, воздействует на обе симметричные части пластины 3, в связи с чем тормозятся постоянные периодические собственные ее колебания. Потеря пластиной 3 энергии колебания за продолжительность периода в результате воздействия протекающей среды пропорциональна произведению собственной скорости Vg и количества протекаквдей в единицу времени среды. При известной собственной скорости Ve по количеству подведенной энергии к пластине 3 можно определить количество среды, протекающей в единицу времени. Для этого с помощью датчика скорости качаний собственная скорость Vg пластины 3 путем воздействия ее наконечника 4 на величину сопротивления маг-нитной цепи постоянного магнита 5 преобразуется в напряжение U обмотки 6. Это напряжение, пропорциональное собственной скорости качаний пла тины 3, усиливается в операционном усилителе 17 (фиг. 7) и подается на плоскую обмотку 8 пластинки 7 компен сационного устройства, расположенной в рабочем зазоре магнитопровода 9 его электромагнита. .Кроме того, напряжение UYQсравнивается с опорным напряжением в компараторе 18. на выходе которого включен одновибратор 19, управляющий реверсивным счетчиком 20, и в преобразователе кодчастота 21 превращается в частоту, пропорциональную количеству протекающей . среды. Эта частота в цифроаналоговом преобразователе 22 снова превращается в напряжение, которое через RC-цепь и операционный усилитель 23 подается на обмотку 10, с помощью которой создается магнитное поле В, напряженность которого пропорциональна количеству, протекающей среды. В результате этого на электри ческие проводники плоской обмотки 8 воздействует ускоряющий момент М, который компенсирует тормозящее действие потока на пластину 3. Цифроаналоговый преобразователь 2 имеет полевой транзистор 26,затвор которого подсоединен непосредственно к выходу преобразователя код-частоTa j и полевой транзистор 27, затвор которого подсоединен к выходу этого же преобразователя через инвертор 28 В зависимости от того, какой из поле вых транзисторов открывается, выход цифроаналогового преобразователя 22 подключается к источнику опорного на пряжения Uuep. или к корпусу. 3 блок-схеме, представленной на фиг. 8, напряжение Uve . пропорционал ное,собственной скорости пластинки подается на вход Формирователя импул сов 24, на выходе которого получается напряжение прямоугольной формы постоянной амплитуды, поступаюцее на плоскую обмотку 8. Управление же реверсивным счетчиком 20 осуществляется вместо одновибратора Р, С-триггером 25. При движении среды концы 16 пластинок 15 под действием потока отгибаются в положение 16, изображенное пунктирной линией. Если появится обратное течение среды (против потока), то концы 16 пластинок 15 загибаются против основного потока настолько, что почти полностью перекрывают поперечное сечение трубопровода. Такое устройство необходимо лишь в том случае, когда следует определить количество среды, протекающей в основном направлении потока. Предлагаемое устройство по сравне нию с известным позволяет повысить точность измерения расхода среды. Формула изобретения 1.Измерительный прибор для определения среды, протекающей через заданное сечение, содержащий упруго закрепленную перпендикулярно к направлению потока плоскую сужающуюся к концу пластину, жестко связанную с силовым компенсационным устройством посредством плеча, установленного перпендикулярно ее плоскости, и индикатор величины расхода по затрачиваемой энергии компенсации, о т личающийся тем,что, с целью повышения точности, в него введен магнитоиндукцирнный датчик скорости качаний пластины, выполненный в виде неподвижного магнита с выходной обмоткой, имеющего рабочий зазор, в котором расположен с возможностью перемещения конец сужающейся пластины, снабженный наконечником из ферромагнитного материала высокой магнитной проницаемости, причем пластина закреплена на торсионной пружине, расположенной диаметрально сечению потока, а силовое компенсационное устройство выполнено в виде неподвижно установленного за сужаквдейся пластиной электромагнита постоянного тока с магнитопроводом, имеющим рабочий зазор, и размещенной в нем с возможностью поворота в плоскости рабочего зазора плоской обмотки из ряда проводников, нанесенных на пластинку, закрепленную на перпендикулярном плече сужающейся пластины, воспринимающей действие потока, при этом обмотка магнитоиндукционного датчика скорости качаний по одной цепи связана через усилитель с плоской обмоткой силового компенсационного устройства, а по другой - через компаратор, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, с катушкой электромагнита силового компенсационного устройства. 2.Измерительный прибор по п. 1, отличающийсятем, что перед пластиной, воспринимающей действие потока, по оси последнего установлен направляющий аппарат, выполненный в виде обтекателя с радиально, расположенными (с возможностью поворота) пружинящими пластинками, изогнутыми под углом к потоку. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Агейкин Д.И., Костина Е.Н. и Кузнецова Н.Н. Датчики контроля и регулирования. М., Машиностроение, 1965, с. 717, фиг. YI , 33. 2.Шапов Н.М. Гидрометрия гидротехнических сооружений и гидромашин. М.-Л. , Госэнергоиздат, 1957, с. 148150, рис. 200 (прототип).

u

Фиг. /2

ffi

/6

15

f

f .5

Фи2.5

fJ

17

18

26

28

lnf 22