Вихревой расходомер Советский патент 1981 года по МПК G01F1/66 

(54) ВИХРЕВОЙ РАСХОДОМЕР

1

Изобретение относится к измери- f тельной техника и может найти приме1нение при разработке расходомеров, предназначенных для измерения расхода агрессивных взрывоопасных и других сред.

Известны вихревые расходомеры, содержащие трубопровод, тело обтекания, размещенное в контролируемом потоке и контрольно-измерительный .механизм, связанный, с телом обтекания 1 . 1

Однако : эти расходомеры обладают невысокой-эксплуатационной надежностью вслед(::твие н.аличия механических перемещающихся тел,, движение которых зависит от различных внешних

условий, :,

Наиболее близким к изобретению , по своей технической сущности является вихревой ра;сходомер, содержащий трубопровод, размещенное в трубопроводе тело обтекания, выполненное в виде трехгранной призмы, преобразователи сигналов и измерительный блок 2. .

Однако этот расходомер вследствие того, что он создает электрическое напряже.ние внутри потока, имеет ограниченный диапазон применения, особенно при контроле расхода агрессив-ных и взрывоопасных сред.

Цель изобретения -. расширение области использования расходомера. Указанная црль достигается тем, что в .расходомер введены ультразвуковой волновод и генератор, трехграннай призмажестко закреплена в узле колебаний ультразвукового вол10новода, который в двух других узлах колебаний закреплен в стенке трубопровода в направлении. Перпендикулярном потоку, при этом торцы волновода жестко связаны с преобразог

15 вателями сигналов, один из которых выполнен в виде излучающего пьезо- . элемента, подключенного к генератору, а другой - в виде приемного пьезоэлемента, соединенного с измерительным

20 блоком.

На чертеже изображена структурная схема вихревого расходомера.

Расходомер содержит трубопровод 1, в стенке которого закреплен перпен25 дикулярно контролируемому потоку ультразвуковой волновод 2, с торцами которого сочленены излучающий пьезоэлемент 3 соединенный с генератором 4 и приемный пьезоэлемент 5,

30 соединенный с измерительным блоком 6.

В узле 7 колебаний волновода 2 жестко закреплена трехгранная призг.1а 8, а волновод закреплен в трубопроводе 1, в узлах 9 и 10 колебаний.

Пьезоэлементы 3 и 5 закрыты защитными кожухами и с разъемами 12 для соединения с генератором 4 и измерительным блоком б. При этом присоединение систем электродов пьезоэлементов к генератору электрических колебаний и измерительному 5локу осуществляется через разъемы 12.

Вихревой расходомер работает следующим образом.

Излучающий пьезоэлемент 3 возбуждается от генератора 4 и обеспечивает поток ультразвуковой энергии через волновод 2 к приемному пьезоэлементу 5. Возникновение расхода и его изменение во времени приводит к образованию вихрей на противоположных гранях трехгранной призмы 8, Образование вихрей сопровождается возникновением знакопеременных перепадов давления у противоположных граней призмы 8, так как вихри образуются поочередно то у одной, то у другой грани с частотой отрыва от тела призмы, пропорциональной величине расхода. Жесткое соединение призмы 8 с волноводом 2 в узле 7 обеспечивает передачу воздействий от знакопеременных давлений на призм в знакопеременный крутящий момент,прложенный к волноводу 2, закрепленному в узлах 9 и 10, действующий в плоскости узла колебательной скорости с частотой, пропорциональной величине расхода. Таким образом, пульсации механических напряжений, локализованных в центральной части волновода и обусловленных приложенным знакопеременным крутящим моментом, приводят к модуляции потока ультразвуковой энергии между излучающим 3 -и приемным 5 пьезоэлементами, что в свою очередь, приводит к модуляции электрического сигнала, снимаемого с электродов приемного пьезоэлемента 4 и фиксируемого измерительным-блоком б.При изменении входного воздействия (расхода) изменяется частота вихреобразования и, следовательно,- частота модуляции механического состояния волновода 2

Это, в, свою очередь, приводит к изменению частоты модуляции сигнала с приемного пьезоэлемента 5, по которому судят об измеряемом расходе.

Таким Образом, в предлагаемом вихревом расходомере в потоке не содержатся элементы электрической це- пи, В потоке находятся призма и волновод, выполненные из нержавеющей стали. Это позволяет расширить область применения расходомера, применять его для контроля взрывоопасных, агрессивных сред, а также значительно повысить надежность расходомера. Отсутствие изоляционных, специальных защитных устройств для защиты токо5 проводящих элементов значительно упрощает конструкцию расходомера и требования к ней.

Формула изобретения

Вихревой расходомер, содержащий трубопровод, размещенное в трубопроводе тело обтекания, выполненное в виде трехгранной призмы, преобразователи сигналов и измерительный блок, отлича.ющийся тем, что, с целью расширения области использования., в него введены ультразвуковой волновод и генератор, трехгранная призма жестко закреплена в узле колебаний ультразвукового волновода, который в двух других узлах колебаНИИ закреплен.в стенке трубопровода

в направлении, перпендикулярном потоку, при этом торцы волновода жестко . связаны, спреобразователями сигналов, один из которых выполнен в виде излучающего пьезоэлемента, подключенного к генератору, другой - в виде приемного пьезоэлементга, соединенного с измерительным блоком.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1- Авторское свидетельство СССР № 387216, кл.С 01 F 1/00, 1972.

2. Экспресс-информация. Приборы, средства автоматизации и системы управления. ГС-6, Приборы для изерения температуры и расхода в технологических процессах. М., 1979., вып.4,с.11-13.