RU207419U1

RU207419U1 - Ультразвуковой датчик расхода газа

Info

Publication number: RU207419U1
Application number: RU2021100407U
Authority: RU
Inventors: Владимир Васильевич Майстренко; Станислав Васильевич Мажирин; Иван Владимирович Леганов; Людмила Николаевна Леганова; Алексей Викторович Юровский
Original assignee: Акционерное общество Омское производственное объединение "Радиозавод им. А.С. Попова" (РЕЛЕРО)
Priority date: 2021-01-11
Filing date: 2021-01-11
Publication date: 2021-10-28

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике и может найти применение для измерения расхода газообразных сред в составе устройств измерения потребления газа индивидуальными потребителями в жилищно-коммунальном и бытовом хозяйстве. Ультразвуковой датчик расхода газа включает термодатчик, тройник с входным и выходным участками, имеющими круглое сечение, пьезоэлектрические ультразвуковые датчики, имеющие V-образное расположение в измерительном тракте тройника. При этом термодатчик установлен в измерительный тракт тройника. Основание имеет сквозное отверстие, обеспечивающее контакт измеряемой среды с термодатчиком. Конструктивные параметры для измерительного тракта тройника, имеющего сужение прямоугольного сечения, выполненное равно симметрично относительно центра тройника, определены соотношением Sсуж=К⋅SДу, где Sсуж- площадь поперечного сечения участка сужения, К - коэффициент сужения, находящийся в пределах 0,6<К<0,9, SДу- площадь поперечного сечения входного участка сужения. Технический результат заключается в улучшении метрологических и технических характеристик, а именно увеличение точности измерения, уменьшение падения давления, уменьшение габаритных размеров и массы устройства. 3 ил.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может найти применение для измерения расхода газообразных сред в составе устройств измерения потребления газа индивидуальными потребителями в жилищно-коммунальном и бытовом хозяйстве.

Наиболее близким к предложенному ультразвуковому датчику расхода газа является счетчик газа ультразвуковой GSN-6T. Счетчик имеет моноблочное исполнение и состоит из корпуса, измерительного трубопровода и измерительно-вычислительного блока с жидкокристаллическим индикатором. В измерительном трубопроводе расположены электроакустические преобразователи и термодатчик. Счетчик газа имеет функцию термокоррекции. Недостатком счетчика газа является высокое падение давления равное 600 Па, значительные габаритные размеры 225×85×85 и масса 0,93 кг.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в улучшении метрологических и технических характеристик, а именно увеличение точности измерения, уменьшение падения давления, уменьшение массогабаритных характеристик устройства.

Заявленный технический результат был достигнут за счет того, что в ультразвуковой датчик расхода газа (далее датчик) дополнительно включены: тройник с входным и выходным участками, имеющими круглое сечение, пьезоэлектрические ультразвуковые датчики, имеющие V-образное расположение в измерительном тракте тройника; термодатчик, установленный в измерительном тракте тройника; конструктивные параметры для измерительного тракта тройника, имеющего сужение прямоугольного сечения, выполненное равно симметрично относительно центра тройника, определены соотношением

S_суж=К⋅S_Ду,

где S_cyж - площадь поперечного сечения участка сужения;

К - коэффициент сужения, находящийся в пределах 0,6<К<0,9;

S_Дy - площадь поперечного сечения входного участка сужения.

Заявляемое техническое решение поясняется следующими чертежами:

фиг. 1 - конструкция ультразвукового датчика расхода газа;

фиг. 2 - конструкция ультразвукового датчика расхода газа в продольном сечении;

фиг. 3 - поперечный разрез ультразвукового датчика расхода газа.

Датчик состоит из корпуса 1, цельнометаллического измерительного участка трубопровода - тройника 2, имеющим круглое сечение на входном 3 и выходном 4 участке, термодатчика 5, основания 6 под пьезоэлектрические ультразвуковые датчики 7 и 8, которые расположены под углом друг к другу и фиксируются в основании 6 при помощи прижимов 9 и 10 и прокладки 11, герметизирующей крышку 12 с тройником 2.

Конструкция измерительного тракта датчика представляет собой входной участок 3 и выходной участок 4, имеющие круглое сечение, линейный участок сужения рассчитанной и фиксированной длины равно симметричный относительно центра всего измерительного участка. Участок сужения имеет прямоугольное поперечное сечение, которое обеспечивает необходимую плоскостность участка отражения для приема/передачи сигналов от пьезоэлектрических ультразвуковых датчиков 7 и 8, имеющих V-образное расположение в измерительном тракте. Участок сужения введен в конструкцию тракта с целью повышения чувствительности измерения при малых расходах. Принцип действия сужающего участка в устройстве заключается в следующем: скорость потока газа увеличивается при переходе из входного участка 3 тройника 2 в сужающий участок тройника 2. При последующем переходе от сужающего участка в выходной участок 4 тройника 2 скорость потока газа уменьшается и становится равной скорости потока газа на входном участке тройника 2. Применение линейного участка сужения увеличивает скорость прохождения потока газа, повышая чувствительность и увеличивая точность результатов измерения.

Конструктивные параметры для измерительного тракта определены соотношением:

где S_cyж - площадь поперечного сечения участка сужения,

К - коэффициент сужения,

S_Ду - площадь поперечного сечения входного участка. Площади поперечного сечения входного и выходного участка датчика равны.

Для обеспечения высокого уровня чувствительности измерений при малых расходах коэффициент К данной конструкции должен находиться в пределах 0,6<К<0,9. Высокий уровень чувствительности измерений обеспечивает высокую точность измерений.

Конструкция ультразвукового датчика расхода газа имеет V-образное расположение пьезоэлектрических ультразвуковых датчиков 7 и 8, такой способ их расположения не препятствует свободному прохождению потока газа через измерительный тракт.

Также для повышения точности результатов измерения в состав конструкции был добавлен термодатчик 5, для осуществления функции термокоррекции и приведения результатов измерения к нормальным условиям по температуре.

Принцип действия данного ультразвукового датчика расхода газа основан на измерении разности между временем прохождения ультразвуковых импульсов по направлению потока газа и против него. По разности времени прохождения ультразвуковых импульсов датчик определяет скорость проходящего газа и его объем при рабочих условиях. Используя значения температуры встроенного термодатчика 5, рассчитывается объем газа, приведенный к нормальным условиям по температуре.

Таким образом, представленный ультразвуковой датчик расхода газа позволяет увеличить точность измерения, уменьшить падение давления до 25 Па, уменьшить массогабаритные характеристики.

Claims

Ультразвуковой датчик расхода газа, включающий термодатчик, отличающийся тем, что в него включены тройник с входным и выходным участками, имеющими круглое сечение, пьезоэлектрические ультразвуковые датчики, имеющие V-образное расположение в измерительном тракте тройника; при этом термодатчик установлен в измерительный тракт тройника; а конструктивные параметры для измерительного тракта тройника, имеющего сужение прямоугольного сечения, выполненное равно симметрично относительно центра тройника, определены соотношением S_суж=К⋅S_Ду, где S_суж - площадь поперечного сечения участка сужения; К - коэффициент сужения, находящийся в пределах 0,6<К<0,9; S_Дy - площадь поперечного сечения входного участка сужения.