RU154440U1 - VAN FLOW METER - Google Patents

VAN FLOW METER Download PDF

Info

Publication number
RU154440U1
RU154440U1 RU2015113385/28U RU2015113385U RU154440U1 RU 154440 U1 RU154440 U1 RU 154440U1 RU 2015113385/28 U RU2015113385/28 U RU 2015113385/28U RU 2015113385 U RU2015113385 U RU 2015113385U RU 154440 U1 RU154440 U1 RU 154440U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
housing
vane
transducer
section
transistor
Prior art date
Application number
RU2015113385/28U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктория Алексеевна Макурина
Лилия Евгеньевна Каткова
Лев Николаевич Шарыгин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ)
Priority to RU2015113385/28U priority Critical patent/RU154440U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU154440U1 publication Critical patent/RU154440U1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

1. Лопастной расходомер, содержащий корпус, образованный из двух сопряженных сильфоном секций, лопасть дисковой формы, преобразователь, установленный в корпусе на шарнире двуплечий рычаг, при этом лопасть дисковой формы установлена на его плече в одной секции корпуса, а преобразователь кинематически связан со вторым плечом в другой секции корпуса, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде автоколебательной системы баланс-растяжка с магнитоэлектрическим приводом с бифилярной электрической катушкой и электронной схемой формирования импульсов привода, при этом один конец растяжки закреплён неподвижно на корпусе, а второй её конец закреплен на муфте, установленной на двуплечем рычаге.2. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что шарнир двуплечего рычага выполнен в виде разделительной мембраны малой изгибной жесткости.3. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что связь муфты с двуплечим рычагом выполнена с образованием зазора.4. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь снабжен рессорой в виде упругой балки, один конец которой закреплен в поворотном шарнире, имеющем фиксатор положения, а другой закреплен на муфте.5. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что электронная схема формирования импульсов привода выполнена на основе биполярного транзистора с общим эмиттером, при этом одна секция бифилярной электрической катушки соединена с базой транзистора и общей шиной, а вторая - с коллектором транзистора и шиной питания, коллектор и база транзистора связаны конденсатором.6. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что секция корпуса с преобразова�1. A vane flow meter comprising a housing formed of two sections interfaced with a bellows, a disk-shaped blade, a transducer mounted on a hinge with a two-arm lever, and a disk-shaped blade mounted on its shoulder in one section of the housing, and the transducer is kinematically connected to the second shoulder in another section of the housing, characterized in that the converter is made in the form of a self-oscillating balance-stretching system with a magnetoelectric drive with a bifilar electric coil and an electronic form circuit drive pulses, while one end of the brace is fixedly mounted on the housing, and its second end is mounted on a clutch mounted on a two-arm lever. 2. The vane flow meter according to claim 1, characterized in that the hinge of the two shoulders of the lever is made in the form of a separation membrane of low bending stiffness. 3. The vane flowmeter according to claim 1, characterized in that the coupling with the two-arm lever is formed to form a gap. 4. The vane flow meter according to claim 1, characterized in that the transducer is provided with a spring in the form of an elastic beam, one end of which is fixed in a swivel joint having a position lock, and the other is fixed to the coupling. The vane flowmeter according to claim 1, characterized in that the electronic drive pulse generation circuit is based on a bipolar transistor with a common emitter, while one section of the bifilar electric coil is connected to the base of the transistor and the common bus, and the second to the collector of the transistor and the power bus, the collector and base of the transistor are connected by a capacitor. 6. Vane flowmeter according to claim 1, characterized in that the casing section with

Description

Полезная модель относиться к области приборостроения, а именно к приборам измерения расхода сплошной среды и может быть использована для измерения расхода жидких и газообразных сред в магистралях.The utility model relates to the field of instrumentation, namely to devices for measuring the flow of a continuous medium and can be used to measure the flow of liquid and gaseous media in highways.

Известны расходомеры с аналоговым преобразованием измерительной информации. Способ измерения расхода среды и устройство для его осуществления (патент RU 2314496 C1 МПК G01F 1/20, 15/12, опубл. 10.01.2008) предполагает создание на пути потока углубления с ассиметричной криволинейной поверхностью двойной кривизны с последующим измерением перепада между давлением в точке на исходно гладкой поверхности и в точке, находящейся на вогнутой криволинейной поверхности. Однако при кажущейся простоте конструкции технология изготовления криволинейной поверхности двойной кривизны оказывается сложной. Низка и эксплуатационная технологичность, поскольку появляющиеся отложения изменяют исходную форму поверхности;Known flow meters with analog conversion of measurement information. A method of measuring the flow rate of the medium and a device for its implementation (IPC patent RU 2314496 C1 IPC G01F 1/20, 15/12, publ. 10.01.2008) involves the creation of a recess in the path of the flow with an asymmetric curved surface of double curvature with subsequent measurement of the difference between the pressure at the point on an initially smooth surface and at a point located on a concave curved surface. However, with the apparent simplicity of the design, the manufacturing technology of a curved surface of double curvature is complex. Low and operational manufacturability, since the resulting deposits change the original surface shape;

Расходомер (патент RU 2362123 C2 МПК G01F 1/20, 1/34, GO1N 9/22, опубл. 20.07.2009) также использует перепад давления. Расходомер содержит корпус из двух частей, подводящее сопло и сопло подачи измеряемой среды в приемное отверстие корпуса, выходной патрубок. Камеры корпуса разделены перегородкой и мембраной и заполнены соответственно измеряемой средой и тестовой средой (жидкостью с известной плотностью: водой, спиртом, эфиром). Мембраны с закрепленными на них телами положительной плавучести разделяют соответствующие камеры на надмембранные полости и подмембранные полости. В каналы корпуса, соединяющие подмембранные полости и полость между соплами, введены герметизирующие элементы в виде поршней, жестко закрепленных на телах положительной плавучести. Каналы корпуса объединены с двумя дифференциально-трансформаторными преобразователями перемещений мембран. Обработку сигналов первичной информации осуществляет микроконтроллер. Как видим, конструкция сложна, соответственно низка ее производственная технологичность.The flow meter (patent RU 2362123 C2 IPC G01F 1/20, 1/34, GO1N 9/22, published on July 20, 2009) also uses a differential pressure. The flow meter comprises a two-part housing, a supply nozzle and a nozzle for supplying the medium to be measured into the receiving opening of the housing, and an outlet pipe. The body chambers are separated by a partition and a membrane and are filled respectively with the measured medium and the test medium (liquid with a known density: water, alcohol, ether). Membranes with bodies of positive buoyancy fixed on them divide the corresponding chambers into the supmembrane cavities and the submembrane cavities. Sealing elements in the form of pistons rigidly fixed to bodies of positive buoyancy are introduced into the channels of the housing connecting the submembrane cavities and the cavity between the nozzles. The housing channels are combined with two differential transformer transducers of membrane movements. Signal processing of primary information is carried out by a microcontroller. As you can see, the design is complex, respectively, its production manufacturability is low.

Представляют интерес устройства, содержащие колебательные звенья, поскольку частотный сигнал квантуется с высокой точностью и надежностью. Говорят о метрологической технологичности, ибо в общей цепи преобразований сигнала часть преобразователей могут быть выполнены на типовых элементах цифровой электроники.Devices containing oscillatory links are of interest, since the frequency signal is quantized with high accuracy and reliability. They talk about metrological manufacturability, because in the general chain of signal transformations, some of the converters can be performed on typical elements of digital electronics.

Струйный датчик расхода (патент RU 2200302 C2 МПК G01F 1/20, опубл. 10.03.2003) состоит из генератора колебаний и преобразователя разности давлений. Генератор колебаний использует струйный дискретный элемент с соплом питания, рабочей камерой с наклонными стенками, разделитель с дефлектором, дренажные каналы, управляющие сопла, каналы обратной связи и выходные каналы. Гидравлическая часть датчика имеет очень сложную форму, следовательно, низкую производительную технологичность.The inkjet flow sensor (patent RU 2200302 C2 IPC G01F 1/20, published March 10, 2003) consists of an oscillation generator and a differential pressure transducer. The oscillation generator uses a discrete inkjet element with a power nozzle, a working chamber with inclined walls, a separator with a deflector, drainage channels, control nozzles, feedback channels and output channels. The hydraulic part of the sensor has a very complex shape, therefore, low productivity technology.

Известен струйный расходомер и способ его реализации (патент RU 2421690 C2 МПК G01F 1/20, 15/02, опубл.20.06.2011). Струйный расходомер (CP) содержит снабженный фланцами измерительный трубопровод с сужающим устройством в виде диафрагмы, камеры высокого и низкого давления которой соединены со струйным автогенератором (САГ), пьезоэлектрический преобразователь давления с тремя обкладками, две из которых обращены к струе, выходящей из САГ, а третья обкладка является общей, и электронный блок, в состав которого входит соединенные между собой индикатор колебания струи, включающий в себя дифференциальный усилитель, блок формирования сигнала, вторичный преобразователь сигнала и индикатор объемного расхода. В соответствующих узлах CP введены демпферы в виде листов. Соотношение толщин демпфера и каждой из стенок устройства составляет от 1 до 10. Для защиты от проникновения синфазных электрических и электромагнитных помех высокоомные входные цепи с дифференциальным усилителем размещены в дополнительном защитном экране и изолированы от местного заземления. Этой сложной конструкции свойственна также низкая производственная технологичность.Known jet flow meter and method for its implementation (patent RU 2421690 C2 IPC G01F 1/20, 15/02, publ. 20.06.2011). The jet flow meter (CP) contains a flanged measuring pipe with a constricting device in the form of a diaphragm, the high and low pressure chambers of which are connected to the jet oscillator (SAG), a piezoelectric pressure transducer with three plates, two of which are facing the jet exiting the SAG, and the third lining is common, and the electronic unit, which includes interconnected jet oscillation indicator, which includes a differential amplifier, a signal conditioning unit, a secondary pre verters indicator signal and the volume flow. Sheet dampers are introduced in the respective CP nodes. The ratio of the thicknesses of the damper and each of the walls of the device is from 1 to 10. To protect against the penetration of common-mode electrical and electromagnetic interference, high-resistance input circuits with a differential amplifier are placed in an additional protective shield and isolated from local grounding. This complex design is also characterized by low production manufacturability.

Сравнительно более высокой технологичностью обладают расходомеры с поворотной лопастью. Их технологичность (в широком смысле этого термина) существенно зависит от формы обработки сигнала (аналоговая, частотная) и устройства подшипниковых узлов. При наличии постоянного (Кулонова) трения в подшипниковом узле имеет место зона застоя, определяемая коэффициентом трения fтр. В угловом выражении зона застоя равнаComparatively higher adaptability are flow meters with a rotary blade. Their manufacturability (in the broad sense of the term) essentially depends on the form of signal processing (analog, frequency) and the arrangement of bearing assemblies. In the presence of constant (Coulomb) friction in the bearing unit there is a stagnation zone, determined by the coefficient of friction f Tr. In angular terms, the stagnation zone is

Figure 00000002
Figure 00000002

При наличии зоны застоя в кинематической цепи лопасть не придет в номинальное положение. В результате в случае уменьшающихся расходов получим завышенное значение расхода (недоход сверху), а в случае возрастающих - заниженное (недоход снизу).If there is a stagnation zone in the kinematic chain, the blade will not come to its nominal position. As a result, in the case of decreasing costs, we obtain an overestimated value of the expense (non-income from above), and in the case of increasing expenses, an underestimated value (non-income from below).

В качестве прототипа принят компенсационный расходомер с поворотной лопастью марки ДРП-1 (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: справочник, 4-е изд. перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, 1989. С. 258).As a prototype, a compensation flow meter with a rotary blade of the DRP-1 brand was adopted (Kremlevsky P.P. Flow meters and quantity counters: a reference book, 4th ed. Revised and additional - L .: Mashinostroenie, 1989. P. 258).

В одной секции корпуса в потоке измеряемой среды расположена лопасть дисковой формы. Эта лопасть установлена на первом плече двуплечего рычага, который установлен в корпусе на шарнире. Второе плечо двуплечего рычага находиться в другой секции корпуса и кинематически связано с преобразователем. Преобразователь преобразует развиваемую лопастью силу гидродинамического сопротивления и передаваемую двуплечим рычагом в выходной сигнал. Секции корпуса разделены сильфоном, в результате секция с лопастью оказывается под давлением измеряемого потока, а секция с преобразователем - под атмосферным давлением.In one section of the housing in the flow of the measured medium is a disk-shaped blade. This blade is mounted on the first shoulder of the two shoulders of the lever, which is mounted on the hinge in the housing. The second shoulder of the two shoulders of the lever is located in another section of the housing and is kinematically connected with the transducer. The converter converts the hydrodynamic drag force developed by the blade and transmitted by the two-arm lever to the output signal. The housing sections are separated by a bellows, as a result, the section with the blade is under the pressure of the measured flow, and the section with the transducer is under atmospheric pressure.

Преобразователь организован на элементах пневматики. Кинематическая связь с двуплечим рычагом также пневматическая. На двуплечем рычаге установлена заслонка, взаимодействующая с соплом дросселя. При повороте двуплечего рычага дроссельное давление воздуха возрастает и проходя пневмоусилитель воздействует на сильфон обратной связи. Усилие сильфона обратной связи через рычаг и тягу создает на двуплечем рычаге противодействующий момент. Таким образом, текущий угол поворота двуплечего рычага мал. Выходной сигнал аналоговый -давление воздуха в сильфоне обратной связи.The converter is organized on pneumatic elements. The kinematic connection with the two-arm lever is also pneumatic. A two-arm lever has a damper that interacts with the throttle nozzle. When the two-arm lever is turned, the throttle air pressure increases and, passing the pneumatic amplifier, acts on the feedback bellows. The force of the feedback bellows through the lever and traction creates a counteracting moment on the two-arm lever. Thus, the current angle of rotation of the two shoulders of the lever is small. The analog output is the air pressure in the feedback bellows.

Низкая производственная технологичность рассматриваемого расходомера обусловлена высокими требованиями к шарниру двуплечего рычага по минимализации трения. Проблема трения усугубляется тем, что угол поворота двуплечего рычага соизмерим с углом застоя. Эксплуатационная технологичность лимитируется требованиями по стабильности давления воздуха в питающей магистрали преобразователя. Аналоговая форма выходного сигнала ограничивает метрологическую технологичность.The low production manufacturability of the flowmeter in question is due to the high requirements for the hinge of the two shoulders of the lever to minimize friction. The friction problem is compounded by the fact that the angle of rotation of the two shoulders of the lever is commensurate with the angle of stagnation. Operational adaptability is limited by the requirements for stability of air pressure in the supply line of the converter. The analog output waveform limits metrological manufacturability.

Техническим результатом предлагаемого решения является повышение технологичности расходомера.The technical result of the proposed solution is to increase the manufacturability of the flow meter.

Указанный результат достигается тем, что в лопастном расходомере, содержащем корпус, образованный из двух сопряженных сильфоном секций, лопасть дисковой формы, преобразователь, установленный в корпусе на шарнире двуплечий рычаг, при этом лопасть дисковой формы установлена на его плече в одной секции корпуса, а преобразователь кинематически связан со вторым плечом в другой секции корпуса, преобразователь выполнен в виде автоколебательной системы баланс-растяжка с магнитоэлектрическим приводом с бифилярной электрической патушкой и электронной схемой формирования импульсов привода, при этом один конец растяжки закреплен неподвижно на корпусе, а второй ее конец закреплен на муфте, установленной на двуплечем рычаге. В лопастном расходомере шарнирThis result is achieved by the fact that in a vane flow meter containing a housing formed of two sections interfaced with a bellows, a disk-shaped blade, a transducer mounted in the housing on a hinge is a two-arm lever, while a disk-shaped blade is mounted on its shoulder in one section of the housing, and the transducer kinematically connected with the second shoulder in another section of the housing, the transducer is made in the form of a self-oscillating balance-stretching system with a magnetoelectric drive with a bifilar electric wire and electric an electronic drive pulse generation circuit, with one end of the extension fixed to the housing, and the other end fixed to a clutch mounted on a two-arm lever. In paddle flow meter hinge

двуплечего рычага выполнен в виде разделительной мембраны малой жесткости, связь муфты с двуплечим рычагом выполнена с образованием зазора. Преобразователь снабжен рессорой в виде упругой балки, один конец которой защемлен в поворотном шарнире, имеющем фиксатор положения, а другой закреплен на муфте. Электронная схема формирования импульсов привода выполнена на основе биполярного транзистора с общим эмиттером, при этом одна секция бифилярной электрической катушки соединена с базой транзистора и общей шиной, а вторая - с коллектором транзистора и шиной питания, коллектор и база транзистора связаны конденстатором. Секция корпуса с преобразователем выполнена герметичной.two shoulders of the lever is made in the form of a separation membrane of low rigidity, the coupling with the two shoulders of the lever is made with the formation of a gap. The converter is equipped with a spring in the form of an elastic beam, one end of which is clamped in a swivel joint having a position lock, and the other is fixed to the coupling. The electronic drive pulse generation circuit is based on a bipolar transistor with a common emitter, while one section of the bifilar electric coil is connected to the base of the transistor and a common bus, and the second to the collector of the transistor and the power bus, the collector and base of the transistor are connected by a capacitor. Section of the housing with the Converter is sealed.

На фиг. 1 изображен осевой разрез расходомера; на фиг. 2 - разрез А-А по фиг. 1; на фиг. 3 - схема формирования импульсов привода.In FIG. 1 shows an axial section through a flow meter; in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3 is a diagram of a drive pulse formation.

Принятые обозначенияAccepted Designations

1. Корпус1. Case

2. Лопасть дисковой формы2. Disk shaped blade

3. Тяга3. Thrust

4. Двуплечий рычаг4. Two shoulders lever

5. Разделительная мембрана5. The separation membrane

6. Кольцо мембраны6. The membrane ring

7. Винты кольца7. Ring screws

8. Втулка мембраны8. The membrane sleeve

9. Растяжка9. Stretching

10. Баланс10. Balance

11. Магнитопроводная втулка баланса11. Magnetic balance sleeve

12. Плоские магнитопроводы баланса12. Flat magnetic circuits of balance

13. Постоянные магниты13. Permanent magnets

14. Противовесы14. Counterweights

15. Нижняя накладка растяжки15. Bottom stretch pad

16. Винты16. Screws

17. Кронштейн17. Bracket

18. Винты18. Screws

19. Накладка верхняя19. Overlay

20. Винты20. Screws

21. Муфта21. Coupling

22. Рессора (упругая балка)22. Spring (elastic beam)

23. Поворотный шарнир23. Swivel Joint

24. Электроизоляционная стойка24. Electrical Insulation Rack

25. Винт фиксации шарнира 23.25. Hinge fixing screw 23.

26. Бифилярная электрическая катушка26. Bifilar electric coil

27. СФИП27. SFIP

28. Накладка28. Overlay

29. Винты29. Screws

30. Кабель30. Cable

31. Электрический разъем31. Electrical connector

32. Сильфон32. Bellows

33. Резьбовая втулка сильфона33. Bellows threaded sleeve

34. Колпак34. Cap

35. Винты35. Screws

Монтажной основой расходомера служит корпус 1, при этом одна секция корпуса изготовлена в виде трубы, которая по торцам имеет фланцы для соединения с трубопроводом протекающего газа или жидкости. На части длины труба усилена по сечению с образованием плоской поверхности Б. Левее поверхности Б (см. фиг. 1) имеется другая секция корпуса, в которой размещен преобразователь.The mounting base of the flowmeter is the housing 1, while one section of the housing is made in the form of a pipe, which has flanges at the ends for connection with a pipeline of flowing gas or liquid. On a part of the length, the pipe is reinforced over the cross section to form a flat surface B. To the left of surface B (see Fig. 1) there is another section of the housing in which the converter is located.

Чувствительным элементом расходера служит лопасть 2 в форме диска. Лопасть с помощью тяги 3 соединена с концом двуплечего рычага 4(входным плечом), при этом между лопастью и внутренней цилиндрической поверхностью корпуса образован кольцевой зазор. Шарнир рычага выполнен упругим в виде разделительной мембраны 5. Мембрана по контуру соединена с кольцом 6 (например, закаткой), а кольцо крепится в расточке корпуса винтами 7. В центре мембраны завальцовкой закреплена втулка 8. Рычаг 4 соединен со втулкой 8, например твердым припоем.The sensitive element of the flow meter is a blade 2 in the form of a disk. The blade using the rod 3 is connected to the end of the two shoulders of the lever 4 (input shoulder), while between the blade and the inner cylindrical surface of the housing an annular gap is formed. The lever hinge is made elastic in the form of a dividing membrane 5. The membrane is connected in a loop to the ring 6 (for example, by rolling), and the ring is fastened in the housing bore with screws 7. In the center of the membrane, a sleeve is fixed by rolling 8. The lever 4 is connected to the sleeve 8, for example, by brazing .

Исполнение шарнира двуплечего рычага в виде разделительной мембраны минимализирует ее момент изгиба и сводит к нулю зону застоя (Андреева Л.Е. Упругие элементы приборов. - М.: Машгиз, 1962. - 465 с).The execution of the hinge of the two shoulders of the lever in the form of a separation membrane minimizes its bending moment and reduces the stagnation zone to zero (Andreeva L.E. Elastic elements of devices. - M .: Mashgiz, 1962. - 465 s).

Преобразователь представляет собой автоколебательную систему, составленную из осциллятора (колебательного звена) в виде упругого элемента - растяжки 9 и инерционной массы - баланса 10. Баланс составляют магнитопроводная втулка 11, по торцам которой закреплены плоские магнитопроводы 12. По концам плоских магнитопроводов встречно закреплены (например, клеем) постоянные магниты 13 осевой намагниченности с образованием магнитного зазора с однородным магнитным полем. По другим концам магнитопроводов баланса закреплены противовесы 14. Сборочная единица баланс закреплена в средней части растяжки 9 с помощью полукруглых конических штифтов. Это типовое крепление на фиг. 1 не отражено. Растяжка 9, прямоугольного сечения, одним концом (внизу) закреплена накладкой 15 с винтами 16 в кронштейне 17, закрепленном винтами 18 на плоскости Б корпуса, а вверху - накладкой 19 с помощью винтов 20 соединяется с муфтой 21. Муфта является элементом связи между рычагом 4 (выходным плечом) и регулируемой упругой опорой для верхнего крепежа растяжки. Связь муфты с рычагом 4 осуществляется с некоторым зазором. Регулируемая упругая опора представлена рессорой (упругой балкой) 22, одним концом защемленной в муфте, а другим - в поворотной фиксируемом шарнире 23. Шарнир установлен в электроизоляционной стойке 24 и в качестве элемента фиксации представлен винтом 25.The transducer is a self-oscillating system composed of an oscillator (oscillating link) in the form of an elastic element - a stretch 9 and an inertial mass - balance 10. The balance is made by the magnetic core 11, at the ends of which are fixed magnetic circuits 12. At the ends of the flat magnetic circuits are counter-mounted (for example, glue) permanent magnets 13 axial magnetization with the formation of a magnetic gap with a uniform magnetic field. Counterweights are fixed at the other ends of the balance magnetic circuits 14. The balance assembly unit is fixed in the middle part of the extension 9 with the help of semicircular conical pins. This is the typical mount in FIG. 1 is not reflected. Stretching 9, of rectangular cross section, is fixed at one end (bottom) by a cover 15 with screws 16 in an arm 17, fixed by screws 18 on the plane B of the housing, and above - by a cover 19 by means of screws 20 is connected to the coupling 21. The coupling is a communication element between the lever 4 (output shoulder) and an adjustable elastic support for the upper fastener of the extension. The coupling with the lever 4 is carried out with some clearance. An adjustable elastic support is represented by a spring (elastic beam) 22, one end pinched in a sleeve and the other in a rotatable fixed hinge 23. The hinge is installed in an insulating post 24 and is represented by a screw 25 as a fixing element.

Для обеспечения автоколебательного движения баланса используется магнитоэлектрический привод, в который входит кроме магнитной системы баланса, где удобно видеть отмеченный выше магнитный зазор, бифилярная (намотанная в два провода) бескаркасная катушка 26, управляемая схемой формирования импульсов привода СФИП 27. Катушка 26 закреплена на стойке 23 с помощью накладки 28 и винтов 29. Схема формирования импульсов привода (фиг. 3) в простейшем случае представляет собой электронный ключ, на основе транзистора VT, в базовой цепи которого включена секция W0 бифилярной катушки, а в коллекторной - другая Wu. Для сбоя возникающей высокочастотной генерации за счет взаимоиндукции предусмотрена цепь отрицательной обратной связи на конденсаторе C. Элементы СФИП смонтированы методом навесного монтажа на боковой поверхности стойки 23 и соединяются кабелем 30 с электрическим разъемом 31. Разъем закреплен на плоскости Б корпуса, а кабель перед ним уложен в паз корпуса и залит компаундом.To ensure self-oscillating movement of the balance, a magnetoelectric drive is used, which includes, in addition to the magnetic balance system, where it is convenient to see the magnetic gap noted above, a bifilar (wound in two wires) frameless coil 26, controlled by the pulse formation circuit of the SIPIP drive 27. The coil 26 is mounted on a rack 23 using pads 28 and screws 29. The drive pulse formation circuit (Fig. 3) in the simplest case is an electronic key based on a VT transistor, in the base circuit of which it is connected with the projection W 0 of the bifilar coil, and in the collector coil, another W u . To prevent the occurrence of high-frequency generation due to mutual induction, a negative feedback circuit is provided on the capacitor C. The SFIP elements are mounted by mounting on the side surface of the rack 23 and are connected by a cable 30 to an electrical connector 31. The connector is fixed on the plane B of the housing, and the cable in front of it is laid in groove of the body and filled with compound.

Изложенная конструкция преобразователя представляет собой автономную сборочную единицу, что обеспечивает технологичность. В сборочную единицу входят все элементы, закрепленные на монтажной основе кронштейн 17 - стойка 24. Автономность преобразователя позволяет выставить симметричное положение катушки 26 в магнитном зазоре баланса 10, а поворотом шарнира 23 реализовать предварительное натяжение F0 растяжки 9 и проверить работу привода со схемой СФИП.The stated design of the converter is an autonomous assembly unit, which ensures manufacturability. The assembly unit includes all the elements fixed on a mounting base bracket 17 - rack 24. The autonomy of the transducer allows you to set the symmetrical position of the coil 26 in the magnetic balance gap 10, and by turning the hinge 23 to implement the preliminary tension F 0 of the stretch 9 and check the operation of the drive with the SFIP circuit.

Учитывая избыточное давление потока измеряемого вещества с целью понижения дополнительной деформации разделительной мембраны в предлагаемом расходомере предусмотрено выравнивание давления по разные стороны мембраны 5, Эту функцию выполняет сильфон малой жесткости 32. Сильфон с помощью промежуточной резьбовой втулки 33 закреплен на корпусе 1. Такое конструктивное решение выравнивает давления в секции трубопровода, где находится лопасть 2, и в секции преобразователя, обьем последнего герметирован колпаком 34 с применением крепежных винтов 35.Given the excess pressure of the flow of the measured substance in order to reduce the additional deformation of the separation membrane, the proposed flowmeter provides pressure equalization on opposite sides of the membrane 5. This function is performed by a low-rigidity bellows 32. The bellows is mounted on the housing 1 using an intermediate threaded sleeve 33. Such a design equalizes the pressure in the section of the pipeline where the vane 2 is located, and in the converter section, the volume of the latter is sealed with a cap 34 using fixing screws 35.

Определим функцию преобразования расходомера. Под действием потока измеряемого вещества сверху вниз (ориентация чертежа) возникающая под действием гидродинамического давления потока сила R образует момент вращения M рычага 4Define the conversion function of the flowmeter. Under the action of the flow of the measured substance from top to bottom (drawing orientation), the force R arising under the action of the hydrodynamic pressure of the flow forms the rotation moment M of the lever 4

Figure 00000003
Figure 00000003

где l1 - плечо силы R - расстояние от точки подвеса лопасти до точки вращения центра мембраны;where l 1 - shoulder strength R is the distance from the point of suspension of the blade to the point of rotation of the center of the membrane;

Figure 00000004
Figure 00000004

здесь φл - коэффициент сопротивления лопасти;here φ l is the coefficient of resistance of the blade;

ρ - плотность вещества потока;ρ is the density of the substance of the stream;

V - скорость потока;V is the flow rate;

fл - площадь лопасти;f l - the area of the blade;

Q0 - объемный расход;Q 0 - volumetric flow rate;

S - площадь трубопровода.S is the area of the pipeline.

Момент вращения М преобразуется в частотный электрический сигнал преобразователем.The torque M is converted into a frequency electrical signal by a converter.

После предварительной юстировки собранного преобразователя круговая (циклическая) частота колебаний баланса составляетAfter preliminary adjustment of the assembled transducer, the circular (cyclic) balance oscillation frequency is

Figure 00000005
Figure 00000005

где в числителе под радикалом жесткость растяжки на кручение, а в знаменателе момент инерции баланса относительно центральной оси - Ib. Обозначено в формуле (4):where in the numerator under the radical is the torsional tension stiffness, and in the denominator the moment of inertia of the balance relative to the central axis is I b . It is indicated in the formula (4):

b, s, l - соответственно, ширина, толщина сечения растяжки прямоугольного сечения и ее длина;b, s, l - respectively, the width, thickness of the cross section of the stretch of rectangular section and its length;

G - модуль сдвига материала растяжки;G is the shear modulus of the stretch material;

F0 - сила предварительного натяжения растяжки.F 0 is the tensile pre-tension force.

Соответственно, собственная частота равнаAccordingly, the natural frequency is

Figure 00000006
Figure 00000006

После присоединения преобразователя к корпусу, при котором рычаг 4 входит в отверстие муфты 21, образуется измерительная цепь. В этой цепи происходит преобразование силы гидродинамического давления потока R (3) в частоту колебаний баланса.After attaching the transducer to the housing, in which the lever 4 enters the hole of the coupling 21, a measuring circuit is formed. In this chain, the hydrodynamic pressure force of the flow R (3) is converted to the frequency of the balance oscillations.

При наличии расхода Q0 появляется сила R - формула (3) -гидродинамического сопротивления лопасти 2, за счет этой силы увеличивается натяжение растяжки 9 на величину Fизм.In the presence of flow rate Q 0 , a force R appears - the formula (3) of the hydrodynamic resistance of the blade 2, due to this force, the tension of the stretch 9 increases by the value of F ISM .

Условие равновесия рычага 4Leverage 4 Equilibrium Condition

Figure 00000007
Figure 00000007

где F=F0+Fизм where F = F 0 + F ISM

l2 - плечо рычага 4 от точки вращения мембраны 5 до муфты 21. Очевидно по условию равновесия рычага 4l 2 is the shoulder of the lever 4 from the point of rotation of the membrane 5 to the sleeve 21. Obviously by the condition of balance of the lever 4

Figure 00000008
Figure 00000008

С учетом формул (2-5) получим текущее значение частоты f в зависимости от расхода Q0 Given the formulas (2-5), we obtain the current value of the frequency f depending on the flow rate Q 0

Figure 00000009
Figure 00000009

Введем обозначения через первичные параметрыWe introduce the notation through the primary parameters

Figure 00000010
;
Figure 00000010
;

Figure 00000011
;
Figure 00000011
;

Figure 00000012
.
Figure 00000012
.

Тогда формула (8) примет видThen formula (8) takes the form

Figure 00000013
Figure 00000013

Формула (9) представляет собой функцию преобразования, т.е она устанавливает связь между измеряемым параметром Q0 и выходным параметром f.Formula (9) is a conversion function, i.e., it establishes a relationship between the measured parameter Q 0 and the output parameter f.

Применяют предлагаемый лопастной расходомер либо в составе измерительно-вычислительного комплекса, либо в варианте автономного прибора. Во втором случае целесообразно дополнить расходомер электронным блоком, например на основе микроконтроллера, во флеш память которого «зашивается» функция преобразования (9).The proposed paddle flow meter is used either as part of a measuring and computing complex, or as a stand-alone device. In the second case, it is advisable to supplement the flowmeter with an electronic unit, for example, based on a microcontroller, into the flash memory of which the conversion function is "sewn up" (9).

Работает расходомер следующим образом. При появлении расхода Q0 возникает сила гидродинамического давления R (формула 3), действующая на лопасть 2. Эта сила рычагом 4 изменяет предварительное натяжение растяжки F0 на величину Fизм (формула 7), что приводит к изменению частоты выходного сигнала СФИП преобразователя. Это изменение частоты обрабатывается электронным блоком расходомера по формуле (9).The flow meter operates as follows. When flow rate Q 0 appears, the hydrodynamic pressure force R (formula 3) acts on the blade 2. This force by lever 4 changes the tensile preload F 0 by the value of F ISM (formula 7), which leads to a change in the frequency of the output signal of the SIPP converter. This frequency change is processed by the electronic block of the flowmeter according to the formula (9).

Заметим, что нижней границе диапазона измерения соответствует условиеNote that the condition

Figure 00000014
Figure 00000014

а верхняя граница определится по механическим напряжениям в элементах кинематики, прежде всего в растяжке.and the upper boundary is determined by mechanical stresses in the elements of kinematics, especially in stretching.

Таким образом, предлагаемая конструкция лопастного расходомера высокотехнологична на всех этапах жизненного цикла. Блочная конструкция позволяет вести проектирование и обработку гаммы расходомеров параллельно. Производственная технологичность реализуется простой формой деталей, широким применением типовых элементов - комплектующих, проката. В эксплуатации отсутствует необходимость обслуживания кинематических пар трения. Значение частоты выходного сигнала при отсутствии измеряемого потока служит критерием для очередной метрологической поверки. Частотный выходной сигнал квантуется с высокой точностью и надежностью, что упрощает последующее использование информации. Требования к стабильности электропитания минимальны.Thus, the proposed design of the blade flowmeter is high-tech at all stages of the life cycle. The block design allows the design and processing of a range of flow meters in parallel. Manufacturing manufacturability is realized by the simple form of parts, the widespread use of standard elements - components, rolled products. In operation, there is no need to maintain kinematic friction pairs. The value of the frequency of the output signal in the absence of a measured flow serves as a criterion for the next metrological verification. The frequency output signal is quantized with high accuracy and reliability, which simplifies the subsequent use of information. Power stability requirements are minimal.

Claims (6)

1. Лопастной расходомер, содержащий корпус, образованный из двух сопряженных сильфоном секций, лопасть дисковой формы, преобразователь, установленный в корпусе на шарнире двуплечий рычаг, при этом лопасть дисковой формы установлена на его плече в одной секции корпуса, а преобразователь кинематически связан со вторым плечом в другой секции корпуса, отличающийся тем, что преобразователь выполнен в виде автоколебательной системы баланс-растяжка с магнитоэлектрическим приводом с бифилярной электрической катушкой и электронной схемой формирования импульсов привода, при этом один конец растяжки закреплён неподвижно на корпусе, а второй её конец закреплен на муфте, установленной на двуплечем рычаге.1. A vane flow meter comprising a housing formed of two sections interfaced with a bellows, a disk-shaped blade, a transducer mounted on a hinge with a two-arm lever, and a disk-shaped blade mounted on its shoulder in one section of the housing, and the transducer is kinematically connected to the second shoulder in another section of the housing, characterized in that the converter is made in the form of a self-oscillating balance-stretching system with a magnetoelectric drive with a bifilar electric coil and an electronic form circuit drive pulses, while one end of the brace is fixedly mounted on the housing, and its second end is mounted on a clutch mounted on a two-arm lever. 2. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что шарнир двуплечего рычага выполнен в виде разделительной мембраны малой изгибной жесткости.2. The vane flowmeter according to claim 1, characterized in that the hinge of the two shoulders of the lever is made in the form of a dividing membrane of low bending stiffness. 3. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что связь муфты с двуплечим рычагом выполнена с образованием зазора.3. The vane flowmeter according to claim 1, characterized in that the coupling with the two-arm lever is formed to form a gap. 4. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что преобразователь снабжен рессорой в виде упругой балки, один конец которой закреплен в поворотном шарнире, имеющем фиксатор положения, а другой закреплен на муфте.4. The vane flowmeter according to claim 1, characterized in that the transducer is provided with a spring in the form of an elastic beam, one end of which is fixed in a swivel joint having a position lock, and the other is fixed to the coupling. 5. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что электронная схема формирования импульсов привода выполнена на основе биполярного транзистора с общим эмиттером, при этом одна секция бифилярной электрической катушки соединена с базой транзистора и общей шиной, а вторая - с коллектором транзистора и шиной питания, коллектор и база транзистора связаны конденсатором.5. The vane flow meter according to claim 1, characterized in that the electronic drive pulse generation circuit is based on a bipolar transistor with a common emitter, while one section of the bifilar electric coil is connected to the base of the transistor and the common bus, and the second to the collector of the transistor and the bus The power supply, collector and base of the transistor are connected by a capacitor. 6. Лопастной расходомер по п. 1, отличающийся тем, что секция корпуса с преобразователем выполнена герметичной.
Figure 00000001
6. The vane flowmeter according to claim 1, characterized in that the section of the housing with the transducer is sealed.
Figure 00000001
RU2015113385/28U 2015-04-10 2015-04-10 VAN FLOW METER RU154440U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015113385/28U RU154440U1 (en) 2015-04-10 2015-04-10 VAN FLOW METER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015113385/28U RU154440U1 (en) 2015-04-10 2015-04-10 VAN FLOW METER

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU154440U1 true RU154440U1 (en) 2015-08-27

Family

ID=54015820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015113385/28U RU154440U1 (en) 2015-04-10 2015-04-10 VAN FLOW METER

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU154440U1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU194999U1 (en) * 2019-11-06 2020-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Flow meter for low pressure pipelines

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU194999U1 (en) * 2019-11-06 2020-01-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Владимирский Государственный Университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых" (ВлГУ) Flow meter for low pressure pipelines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09512341A (en) Coriolis mass flow meter
US4823614A (en) Coriolis-type mass flowmeter
US4831885A (en) Acoustic wave supressor for Coriolis flow meter
US2865201A (en) Gyroscopic mass flowmeter
US4957005A (en) Coriolis-type flowmeter
CN108548573B (en) Differential pressure flowmeter
JPS60501972A (en) Eddy flow quality flowmeter for plane measurement
JPH04505056A (en) Vortex generation flowmeter
US3138955A (en) Fluid measuring apparatus
US3115777A (en) Mass flowmeter
RU154440U1 (en) VAN FLOW METER
US4169376A (en) External sensing system for vortex-type flowmeters
US3693437A (en) Movable venturi type tube flow meter
JPS5858603B2 (en) displacement transducer
CN203216542U (en) Novel plug-in type vortex street flowmeter
KR101763871B1 (en) 3D flowmeter using bimorph and flow-measuring method using the flowmeter
CN101476905A (en) Intelligent uniform-velocity target type flowmeter
RU194999U1 (en) Flow meter for low pressure pipelines
JPS58160813A (en) Vortex flow meter
JPH11258016A (en) Vortex flow meter
CN108871480B (en) Dynamic sealing hinge tube type coriolis mass flowmeter
JPH10104040A (en) Mass flowmeter converter
JPH11125552A (en) Coriolis-type mass flowmeter
JPS5928342Y2 (en) force detector
JPS5880525A (en) Karman vortex flowmeter

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20170411