Шариковый расходомер жидких сред Советский патент 1981 года по МПК G01F1/32 G01F1/06 

1

Изобретение относится к тахометрической расходометрии и предназначено для измерения объемного расхода жидких сред, например хлористого винила и эмульсионной воды, являющейся сырьем химической промышленности в процессе получения поливинилхлорида.

Известен шариковый расходомер жидких сред с ультразвуковым съемом сигнала, в котором при использовании одного излучателя и приемника осуществляется многоточечный контроль перемещения шарика в камере за счет многократного отражения ультразвукот вого луча от внутренней стенки камеры с тангенциальным подводом потока, выполненной в виде многогранника 1 .

Однако выполнение внутренней баковой стенки камеры в виде многогранника приводит к ухудшению метрологических характеристик преобразователя расхода, вследствие чего уменьшается точности измерения расхода .

Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности шариковый расходомер жидких сред, содержит камеру с тангенциальным подводом

потока и помещенным в нее с возможностью вращения шаром, пьезоэлектрический излучатель, подключенный к ультразвуковому генератору, и пьезо.приемник, связанный через формирователь и усилитель с частотомером 2,

Однако расположение в известном шариковом расходомере излучателя и приемника ультразвуковой энергии на разных торцах камеры друг пратив друга приводит к большой скважности формируемых импульсов и снижению точности измерений.

Увеличение количества узлов съема сигнала позволяет уменьшить скважность выходныхимпульсов, однако усложняет конструкцию и, в конечном итоге, повышает стоимость прибора.

Цель изобретения - повышение точности измерения малых расходов.

Поставленная цель достигается тем, что в шариковом расходомере жидких сред, содержащем камеру с тангенциальным подводом потока и помещенным и нее с возможностью вращения шароМ| пьезоэлектрический, излучатель, подключенный к ультразвуковому генератору, и пьезоприемник, связанный через усилитель и формирователь с 30 частотомером, излучатель и приемник

ультразвуковой энергии установлены на одной торцевой стенке камеры, а на противоположной торцевой стенке или на обеих вдоль траектории движения шара рассредоточены образующие пары плоские отражатели, установленные между собой под прямым углом, а относительно ультразвукового луча, пронизывающего камеру, - под углом 450, причем плоские отражатели, установленные друг против друга на противоположных торцах камеры, развернуты между собой на угол 2Т/п , где п - число раз пересечения ультразвуковым лучом полости камеры.

На фиг.1 представлена конструктивная схема шарикового расходомера} на фиг. 2 и 3 - ход ультразвуковых лучей, пересекающих траекторию двих ения шара, соответственно, три раза за один оборот и четыре (показан , схематически} . г

Шариковый расходомер жидких сред содержит плоско-параллельную камеру 1 с тангенциальным подводом потока, шар 2, размещенный в ней с возможностью вращения, ограничительное кольцо 3, пьезоэлектрический излучатель 4 и приемный пьезоэлемент 5, расположенные на торцевой стенке 6 камеры 1, плоские отражатели 7 рассредоточенные на торцевой стенке 8 или на обеих стенках (6 и 8) вдоль траектории движения шара 2.

Плоские отражатели 7 образуют паоы зеокал, установленные между собой под ПРЯМЫМ углом. Относительно луча (центрального; ультразвукового излучателя 4 они ориентированы под углом 45 так, что падающий на них луч, отражаясь многократно, может вовращаться к пьезоэлементу 5. Пьезоизлучатель 4 подключен к выходу генератора ультразвуковых колебаний 9, а, пьезоприемник через усилитель 10 и формирователь 11 - к конденсаторному частотомеру 12.

Работа шарикового расходомера происходит следующим образом.

При. подаче от автогенератора 9 на пьезоэлектрический излучатель 4 электрического синусоидального напряжения резонансной частоты пьезоэлемент а последний преобразует их в ультразвуковые колебания, которые в виде ультразвукового луча проходят через стенку камеры 1,измеряемую жидкость и, пересекая полость камеры,попадают перпендикулярно на внутреннюю поверхность верхней стенки ее. Ввиду того,что на границе раздела стенка камеры - измерительная жидкость коэффициент отражения не равен единице, часть падающей ультразвуковой волны входит в материал стенки ка-меоы и, отразившись от плоских отражателей под углом вновь проходит через измерительную жидкость, пересекая ПРИ 9том ВТОРОЙ раз траекторию движения шара в диаметрально противоположном месте.Далее он проходит в нижнюю стенку и попадает на приемный пьезоэлемент 5.

Подача измеряемой среды в рабочую камеру расходомера приводит к вращению шара 2 по круговой траектории, в результате чего он периодически пересекает ультразвуковой луч, многократно преломляемый отражателями. При этом, если на стенке 8 установлена только одна пара отражателей 7, то вращающийся шар два раза за один оборот.пересекает ультразвуковые лучи, пронизывающие перпендикулярг о рабочую камеру. При пересечении вращающимся шаром ультразвукового луча на приемном пьезоэлементе модулируется амплитуда электрического сигнала за счет плохого прохождения ультразвукового луча через материал шара, который может быть выполнен полым. Периодическое появление и исчезновение электрического сигнала на приемном пьезоэлементе при помощи усилителя 10 и формирователя 11 превращается в электрические сигналы прямоугольной формы с частотой следования, соответствующей скорости вращения шара, которые подаются на конденсаторный частотомер 12, преобразующий их в ток или напряжение постоянного тока, пропорциональные и 3 меря емому р ас ходу.

Таким образом, расположение на торцевой стенке 8 одной пары плоских отражателей, ориентированной диаметрально, позволяет в два раза увеличить частоту следования выход- . ного сигнала за один оборот вращакяцегося шара.

На фиг.2 и 3 представлены схематические изображения хода ультразвуковых лучей, пересекающих через равные интервалы траекторию движения шара, соответственно, три раза за один оборот и четыре. Пунктирными линиями изображены плоские отражатели, лучи, излучающий и приемный пьезоэлементы в низшей стенке камеры жирными линиями показаны отражатели и лучи в верхней стенке камеры. Круж ки означают, что лучи проходят перпендикулярно плоскости уертежа из нижней стенки камеры в верхнюю, а звездочка наоборот - из верхней в нижнюю. Для трехкратного пересечения ультразвуковым лучом.траектории движения шара плоские отражате ли, установленные друг против друга на противостоящих стенках камеры, повернуты между собой на угол 90, а для п-кратного - на угол 2 Й/п.

В случае нечетного числа пересеений луча за один оборот вращащегося шара (фиг.2), приемный пьезоэлемент 5 также располагается на нижней стенке завихрительной камера но вне траектории движения шара.