RU2126527C1 - Расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к байпасным расходомерам и может быть использовано для измерения общего потока Q среды, проходящего через основную трубу. Конический элемент установлен в сужении (дросселе) основной трубы с возможностью перемещения относительно него за счет усилия, создаваемого пружиной в зависимости от разности давлений на сужении. В байпасной трубе установлено измерительное устройство. Электронный преобразователь сигналов компенсирует отклонение в пропорциональности измеренной части потока dQ общему потоку. Расходомер обеспечивает высокую точность измерения и имеет динамику Q_max / Q_min выше 1000:1, где Q_max, Q_min - максимальный и минимальный общий поток. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

Description

Данное изобретение касается расходомера, который позволяет измерять общий поток текучей среды, проходящий через трубу, ниже именуемую основной трубой.

Изобретение может также применяться для измерения преобладающей скорости потока, хотя для простоты расходомер будет описан ниже со ссылкой только на его альтернативную функцию измерения общего потока текучей среды.

Изобретение представляет собой дальнейшее усовершенствование расходомера, содержащее расходомерное сужение, установленное или вставленное в секцию основной трубы; измерительную трубу, проходящую параллельно этой секции основной трубы и присоединенную через сужение, причем часть потока вынуждена проходить через измерительную трубу в результате изменения давления на сужении, вызванном изменением скорости потока в секции основной трубы; измеритель части потока, связанный с измерительной трубой, и преобразователь электрического сигнала со связанным с ним корректирующим блоком, предназначенный для преобразования сигнала, переданного измерителем части потока, в пропорциональный сигнал, который соответствует общему потоку через основную трубу и который передается на средство регистрации или определения характеристики потока.

Является очевидным, что с помощью расходомеров такого типа поток, измеряемый в измерительной трубе, будет всегда иметь заданное соотношение с общим потоком, проходящим через основную трубу, и заданное второе соотношение с потоком, проходящим через расходомер, частью которой является эта секция трубы. Это первое coотношение является важным для данного изобретения.

Предшествующий уровень техники.

Расходомеры упомянутого типа известны, и их можно назвать расходомерами байпасного типа, т.к. определяемую часть общего потока, походящего через основную трубу в данный момент, вынуждают проходить через измерительную трубу, и объем этого потока определяется и пропорционален общему потоку через основную трубу. Эти известные расходомеры содержат фиксированное дроссельное отверстие большего или меньшего размера в секции основной трубы, и измерительная или ответвленная труба, присоединенная параллельно сужению, содержит расходомер, который передает сигнал, соответствующий потоку (или скорости потока) через измерительную трубу.

Для простоты этот сигнал в приведенном ниже описании представлен как общий импульс на единицу объема, проходящего через измерительную трубу.

Измеренную частоту, умноженную на объем, тогда можно считать пропорциональной байпасному потоку или проценту потока через измеритель части потока и с ним при выбранной константе, также пропорциональной общему потоку через основную трубу.

Разность давлений, возникающая в дросселе, будет возрастать с увеличением потока через сечение сквозного потока дросселя и проводить байпасный поток через измерительную трубу и измерительное устройство, а также через секцию основной трубы расходомера.

Известно, что максимально допустимая разность давлений и скорость потока в измерительной трубе и через измеритель части потока сопоставима с максимальным общим потоком через основную трубу.

Известно также использование одного и того же байпасного измерителя для различных интервалов измерения за счет соответствующего подбора размера поперечного сечения основной трубы и размера дросселя в соответствии с избранным интервалом измерения.

Помимо всего прочего необходимо обеспечить каждый расходомер максимально возможным интервалом измерений или динамикой, что более подробно будет объяснено ниже.

Что касается байпасного измерителя такого типа, как раскрыт в данной заявке и будет описан подробно ниже, известно, что когда коэффициент сопротивления дросселя и измерительной трубы вместе с байпасным измерителем равны и поток является турбулентным, отношение потока через дроссель к потоку через измерительную трубу будет постоянным и что сигнал, передаваемый расходомером в измерительной трубе, будет пропорционален сумме этих двух потоков.

В патенте GB 2257/1886 раскрыто устройство, которое содержит байпасный измеритель и переменный дроссель. Т.к. этот дроссель расположен ниже байпасного измерителя, там где неизмеренный основной поток и измеренный байпасный поток соединяются, образуя единый поток, на отношение основного потока к байпасному потоку дроссель не влияет. Дроссель образован за счет подвешенной с возможностью поворота заслонки, которая служит для сохранения постоянной пропорциональности между измеренными потоками воды независимо от данного положения заслонки.

Действие заслонки заключается в том, что она вынуждает измеряемый поток проходить через байпасный измеритель, который содержит рабочее колесо, в ответ на действующее на нее давление основного потока, что приводит к не вызывающему сомнений отношению между данным давлением и созданным измерительным потоком с неизмененной слабой динамикой расходомера.

Практические испытания, проводившиеся на известных расходомерах байпасного типа, обычно показывают динамику расходомера потока порядка 50:1. Динамика расходомера порядка 100:1 является наиболее необычной, если ее вообще можно достичь, сохранив удовлетворительную линейность и соответствие другим общим требованиям.

Специалистам в данной области техники хорошо известно, что преимущества, обеспечиваемые байпасными измерителями известного типа, заключаются в возможности создавать общие расходомеры, подходящие для больших объемов при низкой стоимости, и что одним из недостатков таких расходомеров является чрезмерная ограниченность динамики расходомера.

К известному уровню относительно заявленного расходомера можно также отнести расходомеры, которые работают по другому принципу, в частности расходомеры без измерительной трубы, через которую проходит байпасный поток.

В одном из таких расходомеров используется ограничение в главной трубе, и поток измеряется путем определения разницы между давлениями с каждой стороны сужения в данный момент.

В расходомерах данного типа поток, измеряемый измерителем, пропорционален корню квадратному из разницы давлений.

Было обнаружено, что расходомеры данной категории очень точны в интервале разности давления 50:1, что соответствует динамике расходомера только 7: 1 при постоянном сечении сквозного потока, образованном сужением и полученном, например, за счет использования пластины с отверстием измерительного фланца, измерительной насадкой трубы Вентури или подобного устройства.

Принимая во внимание требование максимально допустимой разности на сужение, ранее предпринимались разные попытки увеличить диапазон измерений расходомера или увеличить динамику расходомера (Q_min:Q_max), сохраняя при этом падение давления (потери давления) в расходомере на приемлемо низком уровне.

В этом отношении известно увеличение динамики расходомера за счет сечения сквозного потока, зависящего от потока в данный момент и поэтому имеющего переменную величину. Такое измерительное устройство, связанное с системой, также измеряет поток как функцию падения давления на сужении в данный момент.

В таких расходомерах, действующих по принципу измерения разности давлений, определяется падение давления в данный момент с помощью датчика разности давлений.

Известно также, что динамику расходомера можно улучшить, если переменное сечение сквозного потока увеличивать при увеличении разности давлений и наоборот. Это достигается за счет подвижного в осевом направлении и смещаемого пружиной дроссельного элемента, помещенного в основную трубу, например дроссельного элемента такого типа, как раскрыт в патенте GB 1 566 251. Было обнаружено, что с помощью этого изобретения динамику расходомера можно увеличить до 50:1.

И в заключение можно отметить, что известно, что динамика расходомера может быть увеличена до 50:1, когда индуктивный датчик используется непосредственно в главной трубе. Однако это увеличение динамики расходомера достигается при возможности выбора текучей среды, т.к. индуктивный датчик требует присутствия электропроводящей среды.

Известен также способ, при котором принимают выходной сигнал от различных измерительных устройств с помощью электронных преобразователей сигналов и преобразуют этот сигнал в пропорциональный сигнал, соответствующий общему потоку текучей среды, в соответствии с математической функцией.

Можно внести небольшие коррективы в этот сигнал с помощью этих преобразователей электрического сигнала, чтобы компенсировать незначительные отклонения от достаточно точной пропорциональности.

Раскрытие изобретения.

Если проанализировать состояние уровня техники на сегодняшний день в соответствии с известными фундаментальными принципами измерения общего потока через основную трубу, можно заметить, что одна из признанныx технических проблем состоит в том, чтобы создать на основе байпасного расходомера расходомер, который будет обеспечивать точное измерение потока и динамику измерения потока, существенно превышающую динамику, создаваемую известными системами измерения потоков, описанными выше.

Еще одной признанной технической проблемой является необходимость усовершенствования фундаментальных условий и принципов байпасного измерителя, чтобы использовать все типы расходомеров в измерительной трубе и вносить коррективы, в которых будут учтены не только измерительное устройство, но и сечение сквозного потока на данный или текущий момент.

Можно также заметить, что существует техническая проблема реализации помимо всего прочего как первого шага к созданию расходомера, решающего упомянутые выше технические проблемы того, чтобы байпасный измеритель был дополнен зависящим от потока переменным сечением сквозного потока, в принципе ранее известным в расходомерах с дифференциальным давлением.

Еще одна техническая проблема состоит в реализации в качестве второго шага к созданию расходомера, решающего упомянутые выше технические проблемы, возможности линеаризации измеренных сигналов, полученных от измерителя части потока, чтобы затем вносить необходимые коррективы, причем сигнал может быть пропорционален общему потоку, проходящему через основную трубу, в рамках большой динамики расходомера, например выше 1000:1.

Если взять байпасный измеритель такого типа, как был описан выше и дополнить его в соответствии с вышесказанным, можно увидеть, что техническая проблема заключается в реализации возможности использовать менее строгую математическую зависимость между сигналами, полученным от измерителя части потока, и преобладающим общим потоком, причем конический элемент, расположенный в основной трубе, служит для создания большего сечения сквозного потока в ответ на увеличение разности давлений на сужении и наоборот.

В этой связи важно воспользоваться тем, что при малом общем потоке относительно большая часть этого потока будет проходить в измерительную трубу, а при большом общем потоке очень малая часть этого потока будет проходить в измерительную трубу, и добиться того, чтобы при большом потоке среды через главную трубу байпасный поток через измерительную трубу возрастал намного меньше, чем при фиксированном сечении сквозного потока, что, как показывает практика, приводит к пропорциональному увеличению потока, проходящего через измерительную трубу в данный момент и наоборот.

На этом основании можно заметить, что необходимо реализовать возможность использования компенсирующего устройства, нормально включенного в электронный преобразователь сигналов, чтобы компенсировать выходной сигнал из байпасного измерителя в ответ на текущие отклонения для достижения точной пропорциональности общему потоку, проходящему через основную трубу в данный момент.

Можно также заметить, что важно придать упомянутому выше коническому элементу конфигурацию более или менее усеченного конического элемента с вершиной конуса, обращенной в направлении потока в основной трубе и обеспечить подвижность этого конического элемента в осевом направлении относительно фиксированной дроссельной пластины, чтобы ограничить далее сечение сквозного потока, которое связано с потоком в данный момент.

Очевидно также, что важно использовать в этом применении пружинное устройство, которое действует на конический элемент, вынуждая его перемещаться в направлении к дроссельному диску или пластине с адаптированным усилием, чтобы сместить конический элемент к образованию меньших сечений сквозного потока при уменьшении потока.

Еще одна техническая проблема состоит в том, что необходимо отрегулировать усилие, создаваемое пружинным устройством, до величины, которая соответствует избранному максимальному потоку через основную трубу и секцию основной трубы, когда ее самая узкая часть расположена в области дросселя или вблизи нее или сужения при этом максимальном потоке.

И, наконец, очевидно, что необходимо использовать электронный преобразователь сигналов, который после калибровки будет преобразовывать каждый поток, проходящий в данный момент через измерительную трубу, и соответствующий выходной сигнал байпасного расходомера в величину, которая соответствует общему потоку, проходящему в данный момент через основную трубу.

В основу данного изобретения положена задача решить одну или несколько упомянутых выше проблем на основе расходомера такого типа, в котором используется сужение, расположенное в секции основной трубы и ограничивающее сечение сквозного потока в ней; измерительная труба, которая присоединена параллельно через это сужение, причем байпасный поток вынужден проходить через измерительную трубу в результате разности давлений на сужение, обусловленнoй потоком в секции основной трубы; измерительное устройство, установленное в измерительной трубе, и электронный преобразователь сигналов, который служит для преобразования сигнала, передаваемого из измерительного устройства в сигнал, который соответствует общему потоку через основную трубу.

Поставленная задача решается тем, что предлагается регулировать сечение сужения основной трубы за счет конического элемента, которые размещается в основной трубе, чтобы обеспечить увеличение сечения сквозного потока в ответ на увеличение разности давлений на сужении или увеличение потока через сечение сквозного потока или наоборот.

Использование подвижного конического элемента в фиксированном сужении привeдeт к увеличению потока, проходящего через основную трубу в данный момент, за счет одновременного перемещения конического элемента, так, при сильном потоке через измерительную трубу в данный момент будет возрастать в меньшей степени, чем это было бы при фиксированном сечении сквозного потока через сужение, что на практике приводит к точной пропорциональности (без конического элемента и фиксированного сужения или с фиксированным коническим элементом).

Кроме того, использование конического элемента, который способен перемещаться в фиксированном сужении, обязательно подразумевает использование сложного компенсирующего устройства, нормально объединенного с электронным преобразователем сигналов, которое способно полностью компенсировать сигнал, полученный от байпасного расходомера в ответ на текущие отклонения от пропорциональности общему потоку через основную трубу. Следовательно, регулирование или адаптация происходит в данном случае при уменьшении потоков в данный момент.

В предлагаемых вариантах, которые подпадают под объем идеи изобретения, предлагается, чтобы конический элемент был усеченным или по меньшей мере частично усеченным, а его вершина обращена в направлении потока в секции основной трубы, и чтобы конический элемент мог перемещаться относительно фиксированного сужения.

Предлагается также пружинное устройство для направления конического элемента к фиксированному сужению регулируемым образом за счет регулирования усилия, создаваемого пружинным устройством в соответствии с выбранными минимальным и максимальным потоками через основную трубу.

И, наконец, предлагается, чтобы упомянутый выше электронный преобразователь сигналов присваивал путем калибровки каждому выбранному байпасному потоку, измеренному расходомером, величину, соответствующую преобладающему общему потоку или потоку в данный момент, с учетом расположения конического элемента.

Преимущества, обеспечиваемые заявленным расходомером, в первую очередь состоят в создании условий, которые позволяют существенно увеличить динамику расходомера, которые работает на принципе измерения потока, проходящего в данный момент через измерительную трубу, присоединенную параллельно через сужение в секции основной трубы, а также в создании расходомера, выходной сигнал которого имеет линейную зависимость с общим потоком, проходящим через основную трубу, благодаря специальной компенсации, обеспечиваемой специальным преобразованием сигналов.

Основные отличительные признаки предложенного расходомера определены в отличительной части пункта I патентной формулы.

Краткое описание чертежей.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретным вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает принципиальную схему расходомера, содержащего секцию основной трубы с фиксированным сужением и измерительную трубу, присоединенную параллельно через сужение, в которой измеряется байпасный поток, причем данное изобретение включает дальнейшее развитие показанного варианта;
фиг. 2A - расходомер, выполненный в соответствии с принципом определения разности давлений в данный момент на каждой стороне фиксированного ограничения на основной трубе;
фиг. 2B - схема в соответствии с фиг. 2A, где используемое сужение имеет переменное сечение сквозного потока, причем сечение сквозного потока возрастает с увеличением потоков через основную трубу и наоборот;
фиг. 3 - схематически расходомер, который работает так же, как расходомер на фиг. 1, но который помимо прочего дополнен признаками, показанными на фиг. 2B, чтобы позволить изменять сечение сквозного потока в зависимости от потока, проходящего через основную трубу в данный момент;
фиг. 4 - диаграмма ряда кривых, представляющих изменение разности давлений без компенсации относительно общего потока для расходомеров, показанных на фиг. 1, 2A, 2B;
фиг. 5 - диаграмма, которая включает кривые, показывающие изменение байпасного потока без компенсации и с компенсацией относительно общего потока;
фиг. 6 - диаграмма, показывающая объем известного байпасного измерителя и байпасного измерителя согласно данному изобретению относительно общего потока;
фиг. 7 - диаграмма, показывающая изменение частоты сигнала относительно общего потока в соответствии с известными технологиями и согласно данному изобретению.

Вариант наилучшего осуществления изобретения.

На фиг. 1 изображен схематически расходомер 1, который включает секцию 2a основной трубы 2. Секция трубы 2a содержит в себе фиксированное сужение 3, и измерительная или байпасная труба 4 присоединена параллельно через это сужение. Разность давлений, возникающих на сужении 3 в результате скорости потока среды в секции 2a основной трубы, вынуждает байпасный поток проходить через измерительную трубу 4.

Измерительная труба 4 содержит измерительное устройство 5, с которым связан электронный преобразователь сигналов 6, преобразующий выходной сигнал устройства 5 в сигнал, соответствующий общему потоку Q, проходящему через основную трубу 2. В изображенном варианте байпасный поток и главный поток и сигналы по существу пропорциональны.

Таким образом, расходомер 1 включает секцию 2a основной трубы 2; фиксированное сужение 3, которое установлено в секции 2a и которое ограничивает сечение сквозного потока 3a; измерительную трубу 4, которая присоединена параллельно через сужение 3; измерительное устройство 5, соединенное с измерительной трубой и способное передавать сигнал, характеризующий количественно байпасную часть потока, и электронный преобразователь сигналов 6, передающий на линию 6a сигнал, пропорциональный потоку через основную трубу 2.

Для простоты этот сигнал показан как электрический импульс, количественно характеризующий байпасную часть потока через измерительную трубу.

Изобретение основано на допущении, что расходомер будет работать безошибочно, если измерительное устройство 5 содержит известные средства, такие как флуидисторный осциллятор (fluidistor oscillator) 5a, вращаемое рабочее колесо, индуктивный датчик или подобные средства. Т.к. эти устройства известны, они не описаны подробно в данной заявке.

Достаточно сказать, что устройство 5 содержит средство (5a), которое способно определять байпасный поток dQ, проходящий в данное время, за счет выдачи импульса, например электрического импульса, для каждой измеренной количественно части потока, которая проходит через измерительную трубу, и соответствующий общий поток Q, протекающий в данный момент через основную трубу 2, рассчитывается в зависимости от измеренной частоты импульсов, поступившей из электронного преобразователя сигналов, и путем пропорционализации и, возможно, незначительной коррекции.

В варианте, показанном на фиг. 1, общее измерительное отношение (Q_mах - Q_min) для потока Q, проходящего через основную трубу, будет равно общему измерительному отношению, применимому для используемого измерительного устройства. Динамика потока (Q_max - Q_min) для этой технологии составляет 50:1 - 100:1.

Следует отметить, что это отношение является общим отношением, независимо от того, какое использовано средство 5a - механический измеритель (рабочее колесо) или флуидисторный осциллятор.

На фиг. 2A подобным образом показан расходомер, который работает на других принципах и условиях, чем описанные со ссылкой на фиг. 1.

В варианте, изображенном на фиг. 2A, расходомер измеряет разность давлений в данный момент P1 - P2 = dP между давлениями, действующими ниже и выше фиксированного сужения 3', установленного в главной трубе 2' известным способом.

Давление P1, действующее выше ступени 3', распространяется через узкий канал 5a' к измерителю разницу давления 5', в то время как давление P2, действующее ниже ограничения З', распространяется через узкий канал 5b, к измерителю разности давлений 5' с каждой стороны мембраны, которая перемещается в ответ на разность давления. Эта мембрана взаимодействует с излучателем сигнала 5c' известным образом.

Показанный расходомер 1' содержит известный измеритель разности давлений 5', который связан с электронным преобразователем сигналов 6'. Электронный преобразователь сигналов 6' способен преобразователь полученный сигнал в соответствии с квадратичной функцией и таким образом передавать на линию 6a' сигнал, пропорциональный и соответствующий общему потоку Q'.

В данном варианте достигается динамика расходомера только порядка 7:1.

На фиг. 2B показан известный вариант введения элемента 10, который при увеличении потока (Q') будет увеличивать сечение сквозного потока в результате смещения вниз в осевом направлении и наоборот. Хотя этот элемент дает нелинейный выходной сигнал, было обнаружено, что он увеличивает динамику расходомера.

Практические эксперименты показали, что при включении в основную трубу 2' элемента 10, который способен перемещаться в направлении продольной оси основной трубы, динамика потока (Q_max/Q_min) может достигать 50:1 благодаря измерению давления в трубах 5a' и 5b'.

На фиг. 3 показан вариант расходомера согласно данному изобретению, который содержит компоненты, показанные на фиг. 1. Существенным признаком варианта, изображенного на фиг. 3, является то, что измерительная труба 4 содержит небольшой расходомер 5, который принципиально такого же типа, как расходомер, изображенный на фиг. 1.

В этом случае необходимое сужение состоит из пластины 3 с отверстием и конического элемента 11, которые установлены в секции 2a основной трубы так, что самая широкая часть 11a конического элемента будет прилегать к поверхности внутренней кромки 3a' пластины 3 при отсутствии потока, что создает малое или нулевое сечение сквозного потока 3a.

Начиная с выбранного потока, можно установить, что когда поток Q возрастает, конический элемент 11 будет отжиматься вправо, чтобы увеличить сечение сквозного потока (определенную кромкой 3a' и периферией конического элемента), и что когда поток Q уменьшается, конический элемент 11 будет отжиматься влево под действием пружины 12, чтобы уменьшить сечение сквозного потока 3a.

Как можно видеть на фиг. 3, когда поток Q через основную трубу мал, площадь сквозного потока мала или рaвна 0, так что весь поток или по меньшей мере большая часть потока основной трубы 2 будет проходить через измерительную трубу 4.

Если через основную трубу 2 проходит большой поток Q, сечение сквозного потока 3A будет также большим и меньшая часть dQ общего потока Q будет проходить через измерительную трубу 4.

Эти условия более ясно показаны на фиг. 6.

Следовательно, конический элемент 11 предназначен для увеличения сечения сквозного потока в основной трубе в ответ на увеличение потока, что приводит только к незначительному увеличения разности давлений в измерительной трубе 4, т.к. конический элемент 11 движется вправо (фиг. 3) и пружина 12 сжимается. Это значит, что пропорциональное отношение, показанное на фиг. 1, между частью потока dQ в измерительной трубе 4 и потоком Q через основную трубу более не существует.

Когда расходомер включает сужение 3 и конический элемент, расположенный в этом сужении, пропорциональная зависимость между частью потока dQ и общим потоком Q изменится таким образом, что при большом потоке часть потока dQ не будет расти так радикально, а через измерительную трубу 4 будет протекать небольшой поток относительно главного потока Q, протекающего в данный момент через секцию 2a основной трубы.

Показанный конический элемент 11 имеет форму усеченного конуса, причем его вершина обращена в направлении потока через основную трубу 2, и он способен перемещаться в осевом направлении в секции 2a основной трубы относительно фиксирующего сужения 3 и расположен в центре 2a этой трубы.

Пружинное устройство прижимает описанный выше конический элемент 11 к сужению 3, при этом усилие, создаваемое этим пружинным средством 12, адаптировано к выбранному минимальному и максимальному потоку через основную трубу 2.

Минимальный поток - это поток, при котором работает расходомер, и в условиях минимального потока конический элемент 11 нормально располагается в положении, в котором его периферическая поверхность ограничивает небольшое сечение сквозного потока 3a поверхностью кромки 3a' фиксированного сужения 3.

При максимальном потоке конический элемент 11 будет располагаться в положении справа от сужения, при котором он ограничивает большое сечение сквозного потока 3a.

Электронный преобразователь сигналов 6'' также выполнен таким образом, что он может присваивать путем калибровки каждому определенному байпасному потоку dQ, проходящему через измерительную трубу 4, величину, которая соответствует общему потоку Q, протекающему в данный момент (с учетом влияния конического элемента 11 в его данном положении).

Кривые на диаграмме фиг. 4 показывают динамику (Q_max/Q_min) расходомеров, показанных на фиг. 1, 2A и 2B.

Кривые выбраны таким образом, что Q_max показывает максимальное и такое же падение давления dP на расходомере 5, 5'.

Кривая A показывает пропорциональную зависимость падения давления с общим потоком для расходомера, показанного на фиг. 1.

На практике требуется только незначительная коррекция в этом случае, т. к. эта кривая по существу является прямой линией.

Кривая B показывает квадратичную зависимость падения давления с объемом потока для измерителя части потока по фиг. 2A, имеющего фиксированное сужение 3'.

На практике математический расчет и корректировка требуются, чтобы установить пропорциональность.

Кривая C показывает зависимость, которая существует при переменном сечении сквозного потока согласно фиг. 2B.

На практике точная корректировка требуется в этом случае, чтобы сигнал был пропорционален общему потоку, протекающему в данный момент.

На фиг. 5 показана кривая D, которая характеризует данное изобретение.

Кривая D показывает зависимость между объемом байпасного потока и объемом общего потока при использовании измерительного устройства согласно данному изобретению, при котором динамика расходомера может достигать 2500:1.

На фиг. 5 показано, что выходной сигнал, который получен от измерителя 5 части потока и не скорректирован, можно считать соответствующим кривой D, и что поэтому необходимо ввести корректировку к прямой линии D', чтобы установить пропорциональность между полученным выходным сигналом и общим потоком, протекающим в данный момент.

Можно по меньшей мере допустить, что динамика расходомера превышает 1000: 1, и величина около 1500:1 очевидно будет соответствующей. Также считается, что наиболее подходящий выбор диапазона динамики расходомера лежит в пределах 1000:1 - 2000:1.

В этой связи следует отметить, о чем свидетельствует фиг. 5, что эта зависимость не является линейной, но что электронный преобразователь сигналов 6'' должен содержать необходимые средства для компенсации текущих отклонений при достаточно малом разрешении с помощью процедуры калибровки.

Следует отметить, что динамика расходомера может быть увеличена до верхнего предела за счет использования расходомера 5, который имеет исключительно малое падение внутреннего давления, такой как индуктивный датчик потока.

Компенсация, необходимая согласно данному изобретению, теперь будет пояснена более подробно со ссылкой сначала на фиг. 6, где показано, что в случае байпасного измерителя такого типа, как показано на фиг. 1, в котором существует точная пропорциональность между потоком, проходящим через измерительную трубу и потоком, проходящим через основную трубу, небольшой байпасный поток или определенные количественно (л/имп. - "l/p") части потока, измеренные в измерительной трубе 4, постоянны независимо от общего потока, протекающего в данный момент через основную трубу 2.

Это показано прямой линией 20 на фиг. 6.

Можно также установить, что увеличение общего потока приводит к увеличению байпасного потока через измерительную трубу и что, следовательно, частота сигналов, передаваемых расходомером 5, будет возрастать и наоборот.

Выходные импульсы расходомера 5 имеют частоту f, которая изменяется в линейной зависимости с изменениями объема потока, протекающего в данный момент через основную трубу.

Это показано наклонной прямой линией 30 на фиг. 7.

При рассмотрении данного изобретения, показанного на фиг. 6 и 7, можно заметить, что байпасный поток или каждая количественная определенная (л/имп. ) часть потока, измеренная в измерительной трубе 4, будет представлять разные общие потоки в соответствии с линией 21.

Следовательно, из фиг. 6 можно сделать вывод, что измеренный поток через измерительную трубу 4 в районе Q_min представляет небольшой общий поток Q. Тогда можно установить отношение 1:1.

В зависимости помимо прочего от формы конического элемента это отношение будет расти с линией 21 при возрастании потоков Q таким образом, что поток, измеренный в измерительной трубе 4 будет представлять больший общий поток Q, проходящий через основную трубу 2.

Соответствующее сравнение с фиг. 7 показывает, что генерированная частота импульсов будет больше и меньше пропорциональной согласно линии 31.

В результате сравнения с известной конструкцией, показанной на фиг. 1, можно заключить следующее: при данном общем потоке Q' через основную трубу 2 предлагаемый расходомер обеспечит путем корректировки величину Q'', которая рассчитана из определенной количественно части потока и которая меньше или больше, чем полученная при использовании известных конструкций, и из частоты, которая больше или меньше, чем полученная при использовании ранее известных конструкций.

Это значит, что при потоке Q'', протекающем в данный момент и при увеличении волюметрического потока или текущего потока, проходящего через основную трубу 2, новая величина потока, протекающего в данный момент, приводит к меньшему увеличению байпасного потока dQ через измерительную трубу 4, чем при использовании фиксированного сужения, благодаря увеличению сечения сквозного потока.

И, наконец, следует отметить, что показанный конический элемент имеет такую форму, которая обеспечивает данную зависимость между его перемещением в осевом направлении и увеличением сечения сквозного потока, и что такая форма недорога в изготовлении.

Однако ничто не мешает придать коническому элементу другую форму, которая создаcт другую зависимость и потребует меньшей электронной компенсации, хотя можно ожидать, что стоимость производства при этом возрастет.

Следует понимать, что данное изобретение не ограничивается представленным выше описанием, которое служит примером его варианта, и что возможны модификации в рамках идеи изобретения, определенной в предлагаемой ниже патентной формуле.

Claims (4)

1. Расходомер, содержащий сужение, установленное в секции основной трубы, присоединенную параллельно измерительную трубу, через которую проходит байпасный поток dQ из потока в секции основной трубы под действием разности давлений на сужении, измерительное устройство, установленное в измерительной трубе, и электронный преобразователь сигналов, служащий для преобразования сигнала измерительного устройства в сигнал, соответствующий потоку Q, проходящему через основную трубу, отличающийся тем, что в сужении расположен конический элемент, установленный в секции основной трубы с возможностью перемещения относительно сужения таким образом, чтобы увеличить сечение сквозного потока в ответ на увеличение разности давлений на сужении, и тем, что расходомер содержит объединенное с электронным преобразователем компенсирующее устройство, которое компенсирует сигнал, полученный от измерительного устройства, в ответ на возникающие отклонения в пропорциональности потоку через основную трубу.

2. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что конический элемент имеет форму усеченного конуса, вершина которого обращена к направлению движения потока через основную трубу.

3. Расходомер по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит пружинное устройство для направления движения конического элемента к сужению, при этом усилие, создаваемое пружинным устройством, адаптировано к максимальному потоку через основную трубу.

4. Расходомер по любому из пп.1 - 3, отличающийся тем, что его динамика Q_max/Q_min выше 1000 : 1, где Q_max,Q_min - максимальный и минимальный потоки.

Images