Устройство для измерения сплошности потока жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01N22/04 

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для измерения параметров потока двухфазных сред, транспортируемых по трубопроводам, в частности для опрела ления сплошности потоков неполярных и слабополярных жидкостей.

Известно устройство для измерения сплошности потока жидкости, содержащее цилиндрический корпус с размещенным внутри его мерного участка чувствительным элементом, точки перегибов которого расположены на лучах двух радиальных симметричных координатных решеток, установленных в противоположйых, перпендикулярных оси корпуса плоскостях мерного участка, выходную шину, входную шину, расположенную на одной из координатных решеток соосно цилиндрическому корпусу, причем диаметр входной шины составляет 0,2 - 0,3 диаметра цилиндрического корпуса, а чувствительный элемент выполнен в виде соединенных электрически параллельно отрезков, начала которых подключены к входной шине, а концы к выходной шине 1 .

Однакд известное устройство для измерения сплошности потока жидкости

имеет невысокую точность измерения, обусловленную неравномерностью электромагнитного поля внутри мерного участка устройства.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

Для достижения цели в устройство для измерения сплошности потока Q жидкости, содержащее цилиндрический корпус с размещенным внутри его мерного участка чувствительным элемен-. том, точки перегибов которого расположены на лучах двух радиальных симметричных координатных решеток,

15 установленных в противоположных, перпендикулярных оси корпуса плоскостях мерного участка, выходную шину, входную шину, расположенную на одной из координатных решеток

20 соосно цилиндрическому корпусу, причем диаметр входной шины составляет 0,2 - 0,3 диаметра цилиндрического корпуса, а чувствительный элемент выполнен в виде соединенных электри25чески, параллельно отрезков, начала которых подключены к входной шине, а концы к выходной шине, введены два кольца, охватывгиощие координатные решетки и расположенные на кон30цах мерного участка, заподлицо с внутренним диаметром цилиндрическог корпуса, при этом на кольцах выполнены радиальные выступы, расположен ные в середине соответствующих секторов, между лучами координатных решеток, а на радиальных выступах закреплены точки перегибов дополнительных отрезков чувствительного эл мента, причем одно из колец является Выходной шиной. На чертеже представлена конструк тивная схема -предлагаемого устройст Устройство для измерения сплошности потока жидкости содержит цилиндрический корпус 1, чувствительн элемент 2, выполненный в виде соеди ненных электрически параллельно отрезков (на чертеже показано размеще ние только одного отрезка чувствительного элемента 2), входную шину 3, выходную, шину 4, мерный участок ограничен с торцов цилиндрического корпуса секторами 5 и 6, образованными соседними лучами 7 и 8 координатной решетки 9 и соседними,-лучами Ю и 11 координатной решетки 12, кольца 4 и 13 (кольцо 4 является одновременно выходной шиной) радиальные выступы 14 и 15, участок 16 каждого отрезка чувствительного элемента 2, ограниченный точками перегибов 17 и 18, расположен от стенки цилиндрического корпуса 1 на расстоянии 0,5 - 0,8 а, где а расстояние от стенки цилиндрическог корпуса 1 до ближайшей к ней точки перегиба 17 и 18,. фторопластовую прокладку 19, гермовыводы 20 и 21. Устройство соединяется с магистральным трубопроводом с. помощью сварки или фланцевого соединения. Чувствительный элемент 2 выполняется, например, из медных проводо ПЭТВ или проволоки из стали 12Х18Е1 диаметром 0,11 - 0,51 мм. Координатные решетки 9 и 12 изготавливают ся из диэлектрического материала/ например .керамических пластин марки 22ХС. Кольца 4 и 13 с радиальными выступами 14 и 15 изготавливаются из стали марки 12Х18Н10Т. Ширина кольца (вдоль образующей) находится в диапазоне 5 - 15 мм (в зависимост от типоразмера устройства). Устройство работает следующим образом. Электромагнитная система чувстви тельного элемента 2 возбуждается внешним источником (не показан), включающим генератор высокочастотны колебаний. Мерный участок заполняют жидкостью, сплошность которой необходимо измерить. При возбуждении резонанса в указанной системе резонансная частота зависит от количест ва диэлектрической-жидкости, заполняющей мерный участок. Резонансная частота такой системы монотонно и практически линейно изменяется при изменении количества жидкой фазы, заполняющей цилиндрический корпус 1 или, что то же, сплошности потока. Резонансная частота, измеренная внешней системой регистрации, и является мерой сплошности среды. Использование предлагаемого устройства для измерения сплошности потока жидкости позволяет устранить имеющуюся у прототипа зону минимальной чувствительности, которая обуславливает неизбежность ошибки при измерении сплошности для целого ряда режимов течения, т.е. повысить точность измерения в сравнении с устройствами того же назначения. Верхний предел О,8 о. выбранного расстояния, равного 0,5 - О,во. от стенки цилиндрического корпуса 1 участка 16 отрезка чувствительного элемента 2, определяется тем, что возбуждаемая в чувствительном элементе 2 электромагнитная волна создает минимум напряженности электрического поля вблизи выходной шины 4, поэтому, как показали исследования, чтобы добиться большой равномерности напряженности электрического поля в рассматриваемой области мерного участка, следует расположить участки 16 отрезков чувствительного элемента 2 не далее 0,8о. от стенки корпуса устройства. Также эмпирически установлено, что нижний предел упомянутого выше расстояния, равный 0,5oi.. достаточен для того, чтобы исключить возможность замыкания чувствительного элемента 2 на корпус датчика в процессе работы. Расположение заподлицо с внутренним диаметром кольца 4, являющегося выходной шиной, позволяет снизить гидравлическое сопротивление устройства, что также повышает точность измерения, поскольку исключает воздействие выходной шины 4 на измеряемый параметр. Формула изобретения Устройство для измерения сплошности потока жидкости, содержащее цилиндрический корпус с размещенным внутри его мерного участка чувствительным элементом, точки перегибов которого расположены на лучах двух радиальных симметричных координатных рещеток, установленных в противоположных, перпендикулярных к оси корпуса плоскостях мерного участка, выходную шину, входную шину, расположенную на одной из координатных решеток соосно цилиндрическому корпусу, причем диаметр входной шины составляет 0,2 - 0,3 диаметра цилиндрического корпуса, а чувствительный элемент выполнен в виде соединенных электрически параллельно отрезков, начала которых подключены к входной шине, а концы - к выходной шине, Отличающеес я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены два кольца, охватывающие координатные решетки и расположенные на концах мерного участка заподлицо с внутренним диа-т метром цилиндрического Корпуса, при этом на кольцах выполнены радиальные выступы, расположенные в середине

соответствующих секторов, между лучами координатных решеток, а на радиальных выступах закреплены точки перегибов дополнительных отрезков чувствительного элемента, причем одно из колец является выходной шиной.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке 2466307/18-25, кл. G 01 N 21/12, G 01 N 27/02, 1977 (прототип).

Л 8 W г

/ /б

/3 Ю

18

15