Расходомер Советский патент 1950 года по МПК G01F1/37 G01F1/56 G01L9/14 

Известен расходомер, содержании -образныГ1 жидкостный манометр, соединенный с нлюсовой и минусовой камерами дроссельного органа, и поплавок, находящийся в колене манометра, соединенном с областью повышенного давления, несущий на себе сердечник дифференциального трансформатора, вторичные обмотки которого включены на вход усилителя.

Предлагаемый расходомер отличается от известного тем, что, с целью обеснечения линейной зависимости между величиной измеряемого расхода и величиной тока, протекаюнхего через электроизмери тельные приборы, последовательно с ними на выходе усилителя включена катушка соленоида, сердечник которого связан с поплавком таким образом, что при перемещении поплавка электромагнитная сила, создаваемая катушкой, направлена в сторону, противоположную направлению перемещения поплавка.

На чертеже изображена принципиальная схема расходомера.

Расходомер состоит из V-образного сосуда /, соединенного с дросселирующим органом; в сосуд наливается ртуть, разделяющая его на полости низкого и высокого давлений. В полости высокого давления находится поплавок 2, несущий на себе сердечник основного соленоида 3, а также сердечники 4 и 5 регулирующего трансформатора.

Вся подвижная система удерживается от сонрнкосновення со стенками сосуда при помощи двух центрирующих плоских пружин 6 (верхней) и 7 (нижней) и имеет возмол-сность перемещаться лищь вдоль оси сосуда /. Ход подвижной системы ограничивается несколькими десятыми долями миллиметра при помощи упоров 8 и 9.

Полость высокого давления оканчивается трубкой W из немагнитной стали, на которую насажена катущка основного соленоида // и магнитопроводы 12 и регзлирующего трансформатора. Регулирующий трансформатор состоит из двух магнитных систем, на каждой из кото№ 86272- 2 -

рых намотано по две катушки (по од1:ой псрничио; и одной вторичпо ). Первичные катушки 14 и 15 обеих систем соединены последовательно и подключены к сети переменного тока.

Вторичные кату1нки 16 и 17 также соединены последовательно, но их электродвижуидие силы направлены встречно.

Разность электродвижуншх сил катун1ек 16 и 17 подается на вход усилителя 18.

, В цепь выхода усилителя включены последовательно: катун1ка соленоида //, линия связи и измерительные приборы.

При симметричном расположении сердечников 4 и 5 относительно магнитопроводов 12 и 13, электродвижун,ие силы катушек 16 и /7 равны и, следовательно, на вход усилителя подается электродвижуш,ая сила равная нулю. При этом сила тока iia выходе усилителя также равна нулю. Если переместить сердечники 4 и 5, то нарушится симметрия потоков в. магнитопроводах J2 и /о и на вход усилителя будет подано какое-то напряжение. Б цепи выхода нри этом будет протекать некоторый ток.

Параметры регулирующего трансформатора и усилителя подобраны так, что при перемеш,еиии сердечпиков 4 и 5 на несколько десятых долей миллиметра от нулевого положения, сила тока в цепи выхода усилителя достигает макеимальной величины. От усилителя не требуется сохранения ненз.мениым коэффициента усиления. Необходимо лишь, чтобы он давал достаточ)1у1о мощность на вы.ходе нри напряжении на входе, равном нескольким вольтам, и устойчиво сохранял О нри отсутствии напряжения на входе.

Катушка соленоида 11 и сечение сердечника соленоида 3 подобраны так, что при силе тока усилителя, равном примерно половине максимального, сила тяги соленоида становится равной весу всей подвижной системы. Вся система работает следуюш,им образом. При равенстве давлений в обоих полостях сосуда / поплавок с сердечниками подняты до верхнего упора 8.

Для условия равновесия подвижной системы можно написать следуюш,ее равенство:

где Р - вес подвижной системы,

d - диаметр поплавка,

Y - удельный вес ртути.

Н - глубина погружения нонлавка.

В TaKOjM положении по катушке соленоида // ток не протекает, так как напряжение ма входе усилите,1я равно нулю.

При появлении некоторого нерепада давления Л уровень ртути в полости высокого давления понизится на некоторую величину /ii, а в полости низкого давления повысится на величину /г.

При этом: hi hz -- h(см. черт.)

Подъемная сила поплавка уменьшится на величину

вследствие чего подвижная система с сердечниками 4 т 5 опустится, нарушится равенство магнитных потоков регулируюш,его трансформатора и па вход усилителя 18 будет подана некоторая электродвижуш,ая сила, которая вызовет появление и нарастание тока в цепи выхода усилителя, в которую включена катушка соленоида //.

Р .,Н,

Электрический ток, проходя по катушке соленоида //, создает добавочное усиление F, действующее через сердечник соленоида 3 на подвижную систему.

При ненасыщенном сердечнике это усилие равно , где / - сила тока.

С - постоянный коэффициент, зависящий от числа витков и формы катушки и от сечения, формы и материала сердечника.

При нарастании тока растет усилие F и как только сила F достигает величины,равной

№ 86272

подвижная система вновь приобретает плавучесть и начнет подниматься. При этом уменьщится электродвижущая сила на входе усилителя и начнет уменьшаться сила тока на выходе. Поплавок вновь опустится и т. д.

Миллиамперметр, включенный последовательно с соленоидом // может быть отградуирован в единицах расхода, и деления шкалы при этом будут равномерные.

Для получения суммарного расхода за какой-либо промежуток времени в линию последовательно с миллиамперметром включается счетчик ампер-часов, который будет учитывать объемные или весовые количества протекшей жидкости.

Для суммирования показаний нескольких приборов достаточно сложить любым из известных способов токи отдельных датчиков и измерить суммарный ток миллиамперметром. Возможно таклсе включение на суммарный ток счетчика ампер-часов, который в этом случае будет учитывать общее количество жидкости (или газа), прошедо1ее через все приборы.

Произведение расхода на давление можно измерить при помощи ваттметра или счетчика электрической энергии, у которых последовательная обмотка включается в цепь соленоида //, а параллельная получает питание от манометра с электрическим датчиком какой-либо подходящей системы (например, реостатной).

Предмет и з о б ) е т е н и я

Расходомер, содержащий V-образный жидкостный манометр, соединенный с плюсовой или минусовой камерами дроссельного органа, и поплавок, находящийся в колене манометра, соединенном с областью повыщенного давления, и несущий на себе сердечник дифференциального трансформатора, вторичные обмотки которого включены на вход усилителя, отличающийся тем, что, с целью обеспечения линейной зависимости между величиной измеряемого расхода и величиной тока, протекающего через электроизмерительные приборы, последовательно с ними на выходе усилителя включена катушка соленоида, сердечник которого связан с поплавком таким образом, что при перемещении поплавка электромагнитная сила, создаваемая катущкой, направлена в сторону, противоположную направлению перемещения поплавка.

fr

.J I.

-ЛЕ

innZZT:.;I I