RU212596U1

RU212596U1 - Bending moment sensor

Info

Publication number: RU212596U1
Application number: RU2022100744U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич Рогожин; Евгений Владимирович Костарев
Original assignee: Закрытое акционерное общество "Электронные и механические измерительные системы" (ЗАО "ЭМИС")
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2022-07-29

Abstract

Полезная модель относится к измерительным устройствам, а именно к датчикам изгибающего момента для вихревых расходомеров жидкости, газа и пара. Датчик изгибающего момента для вихревых расходомеров жидкости или газа, выполненный из полого цилиндрического металлического корпуса, оканчивающегося с одной стороны клиновидным крылом, а с другой стороны - герметичным вводом с электрическим кабелем, соединенным с пьезоэлектрическим узлом, расположенным внутри корпуса. Внешняя поверхность датчика снабжена металлическим буртом, выполненным с возможностью уплотнения по нижней части плоской прокладкой, а по верхней части - с возможностью контакта с прижимающей резьбовой втулкой. На корпусе выполнены пазы для ориентации, расположенные на плоскостях симметрии датчика. Достигается улучшение конструкции корпуса датчика изгибающего момента, обеспечивающей возможность ориентации датчика относительно плоскости симметрии корпуса вихревого расходомера. 5 ил.

The utility model relates to measuring devices, namely to bending moment sensors for vortex flowmeters of liquid, gas and steam. Bending moment sensor for vortex flowmeters of liquid or gas, made of a hollow cylindrical metal body, ending on one side with a wedge-shaped wing, and on the other hand, with a sealed input with an electric cable connected to a piezoelectric assembly located inside the body. The outer surface of the sensor is equipped with a metal shoulder, made with the possibility of sealing along the lower part with a flat gasket, and along the upper part - with the possibility of contact with the pressing threaded bushing. Orientation slots are made on the body, located on the planes of symmetry of the sensor. EFFECT: improved design of the body of the bending moment sensor, which makes it possible to orient the sensor relative to the plane of symmetry of the body of the vortex flowmeter. 5 ill.

Description

Полезная модель относится к измерительным устройствам, а именно к датчикам изгибающего момента для вихревых расходомеров жидкости, газа и пара.The utility model relates to measuring devices, namely to bending moment sensors for vortex flowmeters of liquid, gas and steam.

Из уровня техники известны датчики изгибающего момента вихревого расходомера, которые предназначены для определения частоты вихрей, образующихся при обтекании газом или жидкостью специальной преграды - тела обтекания, расположенной в корпусе вихревого расходомера. Корпус вихревого расходомера представляет собой трубу 1, на торцах которой сформированы поверхности 2 для соединения с трубопроводом (поверхности типа «фланец», «сэндвич», «резьбовой фитинг» или «разделка под приварку»), с узлом крепления тела обтекания 3, установленного перпендикулярно потоку проходящей жидкости или газа, узлом крепления датчика изгибающего момента 4, установленным датчиком изгибающего момента 5 и узлом крепления стойки электронного блока 6.From the prior art, sensors of the bending moment of the vortex flow meter are known, which are designed to determine the frequency of vortices formed when a gas or liquid flows around a special barrier - a bluff body located in the body of the vortex flow meter. The body of the vortex flowmeter is a pipe 1, on the ends of which surfaces 2 are formed for connection with the pipeline (surfaces of the "flange", "sandwich", "threaded fitting" or "butt welding" type), with the attachment point of the shedder body 3, installed perpendicularly the flow of a passing liquid or gas, the mount of the bending moment sensor 4, the installed bending moment sensor 5 and the mount of the electronic unit rack 6.

Данный вихревой расходомер представлен на фиг. 1. Конструкция корпуса такого вихревого расходомера и узла крепления датчика изгибающего момента 108М, применяемая в вихревых расходомерах ЗАО «ЭМИС», описана в реферате патента RU 190635 U1, 05.07.2019, и взята в качестве прототипа. Данный узел представлен сварной конструкцией корпуса вихревого расходомера, состоящей из самого корпуса и фланцевой бобышки, а также сварной конструкцией стойки электронного блока, состоящей из фланца и трубки. Бобышка используется для центрирования и фиксации датчика посредством прижима через специальную шайбу, имеющую центральное отверстие для выхода хвостовика сенсора, два сквозных симметрично расположенных относительно оси паза для насаживания детали на два штифта, установленных в соответствующие отверстия в корпусе и четыре выступа, входящих в зацепление с соответствующими пазами датчика изгибающего момента. Место соединения сенсора вихрей и корпуса прибора уплотняется с помощью плоской прокладки из меди.This vortex flowmeter is shown in Fig. 1. The design of the housing of such a vortex flowmeter and the mount of the bending moment sensor 108M, used in the vortex flowmeters of EMIS CJSC, is described in the abstract of patent RU 190635 U1, 07/05/2019, and taken as a prototype. This unit is represented by a welded structure of the vortex flowmeter body, consisting of the body itself and a flange boss, as well as a welded structure of the electronic unit rack, consisting of a flange and a tube. The boss is used for centering and fixing the sensor by pressing through a special washer that has a central hole for the sensor shank to exit, two through grooves symmetrically located relative to the axis of the groove for fitting the part onto two pins installed in the corresponding holes in the housing and four protrusions that engage with the corresponding grooves of the bending moment sensor. The junction of the vortex sensor and the body of the instrument is sealed with a flat copper gasket.

К недостаткам прототипа можно отнести экспериментальные данные, согласно которым установлено, что при увеличении момента затяжки, необходимого для обжатия металлической прокладки, с помощью которой уплотняется стык между корпусом датчика и корпусом расходомера, наблюдается деформация корпуса датчика, что приводит к следующим последствиям:The disadvantages of the prototype include experimental data, according to which it was found that with an increase in the tightening torque necessary to compress the metal gasket, which seals the joint between the sensor housing and the flowmeter housing, deformation of the sensor housing is observed, which leads to the following consequences:

заклинивание датчика в отверстии (невозможность демонтажа без повреждения датчика) ввиду пластической деформации и возникновению трещин по границам пазов;jamming of the sensor in the hole (the impossibility of dismantling without damaging the sensor) due to plastic deformation and the occurrence of cracks along the boundaries of the grooves;

раскрытие резьбового соединения между корпусом датчика и ниппелем, что в свою очередь приводит к снижению заявленных характеристик по степени пыле- и влагозащиты (изготовителем заявляется степень пылевлагозащиты IP68);disclosure of the threaded connection between the sensor body and the nipple, which in turn leads to a decrease in the declared characteristics in terms of the degree of dust and moisture protection (the manufacturer declares the degree of dust and moisture protection IP68);

обрыв электрических проводов, т.е. отказ датчика.breakage of electrical wires, i.e. sensor failure.

Также из уровня техники известен узел крепления сенсоров в проточной части вихревого расходомера RU 185539 U1, 07.12.2018, включающий в себя закрепленную с помощью сварки в глухом отверстии толстостенного цилиндрического корпуса расходомера бобышку в виде цилиндра с внутренней резьбовой частью для закрепления в ней снабженной наружной резьбой стойки электронного блока и с центральным отверстием, в котором расположен пьезоэлектрический сенсор вихрей, зафиксированный в нем с помощью снабженного в верхней части шестигранной головкой и имеющего в его нижней части наружную резьбу цилиндрического прижима с уплотнением стыка сенсора с корпусом посредством металлической прокладки прямоугольного сечения и герметизацией внутренней полости узла, при этом стойка электронного блока выполнена тонкостенной и снабжена двумя диаметрально противоположными лысками для обеспечения необходимого момента затяжки ее в бобышке, которая выполнена толстостенной в нижней ее части, при этом диаметр центрального отверстия в верхней ее трети, где ввернута стойка и расположена верхняя часть прижима, примерно вдвое больше диаметра отверстия в ее средней части, где с помощью резьбы закреплена нижняя часть прижима, фиксация стойки и прижима относительно бобышки в резьбовых соединениях и герметизация внутренней полости узла выполнены с помощью слабого анаэробного клея-герметика, с одной стороны за прижимом в толстой стенке бобышки выполнено сквозное продольное цилиндрическое отверстие, а под ним - соосное с ним глухое отверстие в корпусе расходомера, в котором установлен датчик температуры.Also known from the prior art is a mounting assembly for sensors in the flow part of a vortex flowmeter RU 185539 U1, 12/07/2018, which includes a boss in the form of a cylinder with an internal threaded part for fixing it with an external thread, fixed by welding in a blind hole of a thick-walled cylindrical body of the flowmeter racks of the electronic unit and with a central hole in which a piezoelectric vortex sensor is located, fixed in it with the help of a cylindrical clamp provided in the upper part with a hexagonal head and having an external thread in its lower part with sealing the joint between the sensor and the housing by means of a rectangular metal gasket and sealing the inner assembly cavity, while the rack of the electronic unit is made thin-walled and equipped with two diametrically opposite flats to provide the necessary tightening torque in the boss, which is made thick-walled in its lower part, while the diameter of the central holes in its upper third, where the stand is screwed in and the upper part of the clamp is located, is approximately twice the diameter of the hole in its middle part, where the lower part of the clamp is fixed with a thread, the fixation of the stand and the clamp relative to the boss in the threaded connections and the sealing of the internal cavity of the assembly are made with using a weak anaerobic adhesive-sealant, on one side behind the clamp in the thick wall of the boss, a through longitudinal cylindrical hole is made, and under it there is a blind hole coaxial with it in the flowmeter body, in which the temperature sensor is installed.

Недостатками данного узла крепления является отсутствие устройства для ориентации крыла (лопатки) пьезоэлектрического сенсора вихрей относительно плоскости симметрии корпуса вихревого расходомераThe disadvantages of this mount is the lack of a device for orienting the wing (blade) of the piezoelectric vortex sensor relative to the symmetry plane of the vortex flowmeter body

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание устройства, а именно датчика изгибающего момента, которое не имело бы недостатков известного уровня техники.The task to be solved by the claimed utility model is the creation of a device, namely a bending moment sensor, which would not have the disadvantages of the known prior art.

Технический результат заявляемой полезной модели заключается в улучшении конструкции корпуса датчика изгибающего момента, обеспечивающей возможность ориентации датчика относительно плоскости симметрии корпуса вихревого расходомера.The technical result of the claimed utility model is to improve the design of the bending moment sensor housing, which makes it possible to orient the sensor relative to the symmetry plane of the vortex flowmeter housing.

Кроме того, конструкцией заявляемой полезной модели обеспечивается возможность ориентации датчика относительно плоскости симметрии корпуса расходомера.In addition, the design of the claimed utility model provides the ability to orient the sensor relative to the plane of symmetry of the flowmeter body.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что датчик 5 изгибающего момента для вихревых расходомеров жидкости или газа, выполненный из полого цилиндрического металлического корпуса 7, оканчивающегося с одной стороны клиновидным крылом 8, а с другой стороны - герметичным вводом 9 с электрическим кабелем 10, соединенным с пьезоэлектрическим узлом, расположенным внутри корпуса 7, согласно полезной модели на внешней поверхности датчика 5 выполняется металлический бурт 11, по нижней части которого производится уплотнение плоской прокладкой 12, а по верхней части производится силовое воздействие прижимающей резьбовой втулкой 13.The claimed technical result is achieved due to the fact that the bending moment sensor 5 for vortex flowmeters of liquid or gas, made of a hollow cylindrical metal body 7, ending on one side with a wedge-shaped wing 8, and on the other hand, in a sealed input 9 with an electric cable 10 connected with a piezoelectric assembly located inside the housing 7, according to the utility model, a metal shoulder 11 is made on the outer surface of the sensor 5, along the lower part of which a flat gasket 12 is sealed, and on the upper part a force is applied by a pressing threaded sleeve 13.

Также датчик изгибающего момента, дополнительно содержит на корпусе пазы 14 для ориентации, расположенные на плоскостях симметрии датчика 5Also, the bending moment sensor, additionally contains grooves 14 on the body for orientation, located on the planes of symmetry of the sensor 5

Такое решение с введением дополнительного бурта 11 на внешней поверхности датчика позволяет изменить конструкцию узла крепления датчика путем удаления специальной шайбы и штифтов, используемых для ориентации датчика в корпусе вихревого расходомера.Such a solution with the introduction of an additional shoulder 11 on the outer surface of the sensor allows you to change the design of the sensor mount by removing a special washer and pins used to orient the sensor in the vortex flowmeter housing.

Кроме того, данное решение позволяет исключить возможность деформации корпуса датчика, приводящую к отказу датчика и, как следствие, вихревого расходомера. Узел крепления датчика представляет собой конструкцию, в которой датчик устанавливается в корпус вихревого расходомера с использованием плоской прокладки (металлической или из эластичного материала).In addition, this solution eliminates the possibility of deformation of the sensor housing, leading to failure of the sensor and, as a result, the vortex flowmeter. The sensor mount is a design in which the sensor is installed in the body of the vortex flowmeter using a flat gasket (metal or elastic material).

При этом во всех вариантах верхняя часть уплотнительного бурта используется для контакта с прижимающей резьбовой втулкой, вкручивающейся по резьбе во фланцевой бобышке, приваренной к корпусу или выполненной непосредственно в корпусе вихревого расходомера.At the same time, in all variants, the upper part of the sealing collar is used for contact with the clamping threaded sleeve, which is screwed into the thread in the flange boss welded to the body or made directly into the body of the vortex flowmeter.

Также задача ориентации датчика в корпусе вихревого расходомера решается путем использования специального ключа, применяемого при установке датчика. Так, ключ представляет собой трубку, на одном из концов которой расположены выступы для соединения с ответными пазами на датчике, на другом конце расположено устройство для ориентации ключа и, соответственно, датчика относительно оси вращения. Устройство может представлять собой шестигранник, две плоскости которого параллельны плоскости симметрии, проходящей через выступы. Также устройство ориентации ключа может быть выполнено в виде направляющего стержня, ось которого должна быть также параллельна плоскости симметрии, проходящей через выступы, и которую необходимо выставлять параллельно оси трубы корпуса вихревого расходомера.Also, the problem of orientation of the sensor in the body of the vortex flowmeter is solved by using a special key used when installing the sensor. So, the key is a tube, at one end of which there are protrusions for connecting with reciprocal grooves on the sensor, at the other end there is a device for orienting the key and, accordingly, the sensor relative to the axis of rotation. The device may be a hexagon, two planes of which are parallel to the plane of symmetry passing through the protrusions. Also, the wrench orientation device can be made in the form of a guide rod, the axis of which must also be parallel to the plane of symmetry passing through the protrusions, and which must be set parallel to the axis of the vortex flowmeter housing pipe.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 представлено общий принцип работы вихревого расходомера.In FIG. 1 shows the general principle of operation of a vortex flowmeter.

На фиг. 2 представлен вышедший из строя датчик из-за повышенного момента затяжки прижимающей втулки, которая раздавила корпус датчика.In FIG. 2 shows a failed sensor due to the increased tightening torque of the clamping sleeve, which crushed the sensor housing.

На фиг. 3 представлен датчик изгибающего момента согласно заявляемой полезной модели.In FIG. 3 shows a bending moment sensor according to the claimed utility model.

На фиг. 4 представлена схема взаимодействия узла крепления датчика в вихревом расходомере.In FIG. 4 shows a diagram of the interaction of the sensor mount in a vortex flowmeter.

На фиг. 5 представлены вспомогательные инструменты, необходимые для ориентации датчика изгибающего момента.In FIG. 5 shows the auxiliary tools needed to orient the bending moment transducer.

Узел крепления датчика (фиг. 4) представляет собой конструкцию, в которой датчик 5 устанавливается в корпус вихревого расходомера 1 с использованием плоской прокладки 12 (металлической или из эластичного материала). При этом во всех вариантах верхняя часть уплотнительного бурта используется для контакта с прижимающей резьбовой втулкой 13, вкручивающейся по резьбе во фланцевой бобышке 15, приваренной к корпусу 1 или выполненной непосредственно в корпусе вихревого расходомера.The sensor mounting assembly (Fig. 4) is a design in which the sensor 5 is installed in the body of the vortex flowmeter 1 using a flat gasket 12 (metal or elastic material). In all cases, the upper part of the sealing shoulder is used for contact with the pressing threaded sleeve 13, which is screwed into the thread in the flange boss 15, welded to the body 1 or made directly in the vortex flowmeter body.

Для возможности ориентации датчика 5 в корпусе 1 вихревого расходомера необходимо использовать следующие инструменты в следующем порядке, так на фиг. 5 ключ 16 представляет собой трубку, на одном из концов которой расположены выступы 17 для соединения с ответными пазами 14 на датчике 5, на другом конце расположено устройство 18 для ориентации ключа 16 и, соответственно, датчика 5 относительно оси вращения. Устройство 18 может представлять собой шестигранник, две плоскости которого параллельны плоскости симметрии, проходящей через выступы 17. Также устройство ориентации ключа может быть выполнено в виде направляющего стержня 19, ось которого должна быть также параллельна плоскости симметрии, проходящей через выступы, и которую необходимо выставлять параллельно оси трубы корпуса вихревого расходомера.To be able to orient the sensor 5 in the body 1 of the vortex flowmeter, the following tools must be used in the following order, so in FIG. 5, the key 16 is a tube, at one end of which there are protrusions 17 for connection with reciprocal grooves 14 on the sensor 5, at the other end there is a device 18 for orienting the key 16 and, accordingly, the sensor 5 relative to the axis of rotation. The device 18 can be a hexagon, the two planes of which are parallel to the plane of symmetry passing through the protrusions 17. Also, the key orientation device can be made in the form of a guide rod 19, the axis of which must also be parallel to the plane of symmetry passing through the protrusions, and which must be set parallel axis of the vortex flowmeter body pipe.

Таким образом, улучшенная конструкция корпуса датчика изгибающего момента, обеспечивает возможность увеличения усилия прижатия плоской прокладки (металлической или из эластичного материала), устанавливаемой между корпусом датчика изгибающего момента и корпусом вихревого расходомера с сохранением возможности ориентации датчика.Thus, the improved design of the bending moment sensor housing makes it possible to increase the pressing force of a flat gasket (metal or elastic material) installed between the bending moment sensor housing and the vortex flowmeter housing while maintaining the possibility of sensor orientation.

Claims

A bending moment sensor for vortex flowmeters of liquid or gas, made of a hollow cylindrical metal case ending on one side with a wedge-shaped wing, and on the other side with a sealed inlet with an electric cable connected to a piezoelectric assembly located inside the case, characterized in that the outer surface The sensor is equipped with a metal collar, made with the possibility of sealing along the lower part with a flat gasket, and along the upper part - with the possibility of contact with the pressing threaded bushing, while orientation grooves are made on the body, located on the symmetry planes of the sensor.