Устройство для измерения расхода жидкости и газа Советский патент 1982 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в технике измерения расходов жидкостей и газов. Известны устройства для измерения расхода жидкости, газа или пара с чувствительным элементом, реагирую щим на скоростной напор измеряемого потока и выполненным в виде криволинейного участка трубопровода, свободно подвешенного в . В этом приборе поток жидкости, газа или пара подводится к криволинейному участ ку трубопровода с помощью прямолиней ного трубопровода, переход между которыми осуществлен с помощью специального гибкого соединения в виде сильфона. Гибкое соединение одновременно разграничивает входную и выходную полости чувствительного элемента между собой, т.е. является гибким разделительным элементом. Реакция чувствительного элемента на ко лебания скоростного напора измеряемого потока как функция расхода жидкости, газа или пара измеряется либо путем регистрации перемещения чувствительного элемента, либо компенсационным методом с помощью известных пневматических или электрических устройств СТ. Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная наличием сил упругости сильфона. Известно также устройство для измерения расхода жидкости и газа, содержащее корпус с подводящим и отводящим патрубками, внутри которого размещен чувствительный элемент в виде Z-образной трубки. Подводящий и отводящий неподвижные патрубки соединены с подвижным чувствительным элементом с помощью гибких соединений в виде сильфонов, которые одновременно разделительными элементами полостей чувствительного элемента. Для компенсации реакций гибких разделительных элементов, выполненных в виде сильфонов,- чув ствительный элемент связан дополнительно с компенсационными сильфонами 2. Однако использование сильфонов, распбложенных на концах Z-образного патрубка, приводит к снижению точности измерения расхода за счет упругости сильфонов. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается, тем, что в устройстве для измерения расхода жидкости и газа, содержащеМ корпус с подводящим и отводящим патрубками, внутри.которого размещен чувствительный элемент в виде Z-образной трубки, установленной с возможностью поворота относительно оси, расположенной в плоскости симметрии трубки, разделительный элемент, установленный между корпусом и Z-образной. трубкой, уравновешивающую пружину и индикатор поворота трубки разделительный элемент выполнен в виде гибкой диафрагмы, обхватывающей трубку и закрепленной в плоскости ос ее поворота, причем ось .поворота выполнена в виде двух полуосей, установленных диаметрально противоположно за внешней кромкой диафрагмы, при этом трубка установлена на полуосях посредством П-образной вилки, жестко связанной с нею своей средней частью Повышение точности измерения за счет установки гибкой диафрагмы в плоскости оси поворота Z-образной трубки обусловлено тем, что момент сил от действия статического давления на диафрагме, стремящихся развернуть чувствительный элемент в одном направлении, уравновешивается моментом этих же сил, стремящихся развернуть чувствительный элемент в обратном направлении То есть результирующий момент сил равен нулю, а перепад статического давления перед диафрагмой и после нее не вносит погрешность в показания.устройства. На фиг. 1 изобрежено устройство, фронтальная проекция; на фиг. 2 то же, осевое сечение. Устройство состоит из корпуса 1 с подводящим 2 и отводящим 3 патруб ками. Внутри корпуса 1 на оси 4, выполненной в виде двух полуосей (фиг.1), свободно расположен чувствительный подвижный элемент 5. пред 9 4 ставляющий собой Z-образную проточную трубку, в которой ось поворота находится в центре ее тяжести. Подвеска чувствительного эяемента 5 на ось осуществляется с помощью П-образной вилки 6 с цапфами 7 и 8 на ее концах. В плоскости оси . Ц поворота в пространстве между чувствительным элементом 5 и корпусом 1 расположен гибкий разделительный элемент, выполненный в виде диафрагмы 9. Диафрама 9 -расположена между цапфами 7 и 8 витки 6. Она изготовлена из гибкого материала и в свободном состоянии является плоской. Своим внутренним периметром диафрагма обхватывает чувствительный элемент 5, а наружным соединена непосредственно с корпусом 1. Вилка 6 проходит в пространство над и под диафрагмой 9 через отверстия 10 в корпусе 1, кото-t рые гep eтизиpoвaны колпаками 1 1 и 12, несущими на себе полуоси оси А поворота. Один конец Z-образной трубки связан с датчиком 13- перемещения, снабженным пружиной 14. Датчик 13 перемещения и пружина 1 герметизированы колпаком 15, в котором имеется смотровое окно для снятия показаний датчика 13. Диафрагма 9 установлена так, что в свободном состоянии ее собственная ось симметрии.совпадает с осями симметрии поперечных сечений корпуса 1 и чувствительного элемента 5 в его нейтральном положении, а ось t поворота чувствительного элемента проходит по оси симметрии диафрагмы, т.е. находится в одной плоскости с нею. Устройство работает следующим обрйзом. Измеряемый поток жидкости или газа через патрубок 2 поступает в чувствительный элемент 5, пройдя который, через патрубок 3 выходит из прибора. При двукратном изменении направления движения в канале чувствительного элемента 5 измерямый поток двукратно вызывает появление реактивного момента сил, стремящихся повернуть чувствительный элемент 5 в направлении сжатия пружины 1k. Для данной плотности жидкости или газа реактивный момент сил пропорционален массовому расходу измеряемого потока. Чувствительный элемент 5 свободно поворачивается на оси под действием реактивных моментом сил

измеряемого потока, сжимая пропорционально величине этих моментов пружину 1. Угол поворота чувствительного элемента 5 измеряется датчиком 13 перемещения.

Поскольку патрубки 2 и 3 не связа ны с чувствительным элементом 5, жид кость или газ) через свободные промежутки между ними заполняет пространство между чувствительным элементом. 5 и корпусом 1 по обе стороны гибкой диафрагмы 9, которая препятствует перетеканию потока.

При повороте чувствительного элемента 5 вместе с ним несколько проворачивается и внутренний периметр диафрагмы 9 относительно наружного неподвижного ее периметра. При этом, ввиду того, что диафрагма расположены в плоскости оси, сопротивление повороту будет минимальным.

Экономический эффект изобретения определяется повышением точности и упрощением конструкции устройства.

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода жидкости и газа, содержащее корпус

с подводящим и отводящим патрубками, внутри которого размещен чувствительный элемент в виде Z-образной трубки установленной с возможностью поворо- та относительно оси, расположенной в плоскости симметрии трубки, разде лительный элемент, установленный, между корпусом и Z-образной трубкой уравновешивающую пружину и индикатор поворота трубки, от л и ч а ю |ц е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, разделительный элемент выполнен в виде гибкой диафрагмы, обхватывающей трубку и закрепленной в плоскости оси ее поворота, причем ось поворота выполнена в виде двух полуосей, установленных диаметрально противоположно за внешней кромкой диафрагмы, при этом трубка установлена на полуосях посредством П-образной вилки, жестко связанной с нею своей средней частью.,

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ П8323, кл. G 01 F 1/20, 28.03.57.

2.Патент США h 3538769, кл. 73-228, 1970 (прототип).