RU24732U1

RU24732U1 - GAS DENSITY

Info

Publication number: RU24732U1
Application number: RU2001131451/20U
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Аладышкин; Е.И. Смирнов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Арзамасское опытно-конструкторское бюро "Импульс"
Priority date: 2001-11-21
Filing date: 2001-11-21
Publication date: 2002-08-20

Abstract

Датчик для измерения плотности протекающей среды, преимущественно газа, включающий корпус, полый цилиндрический резонатор, открытый с обоих торцов, закрепленный в корпусе и омываемый протекающей средой по наружным и внутренним поверхностям, отверстия для входа и выхода протекающей среды, источники возбуждения и съема сигнала, отделенные от протекающей среды и установленные на фланце резонатора, отличающийся тем, что полый цилиндрический резонатор закреплен во втулке, в которой установлены источники возбуждения и съема сигнала, а также выполнены диаметрально расположенные сквозные отверстия, связывающие внутреннюю полость цилиндрического резонатора с выходным отверстием.A sensor for measuring the density of a flowing medium, mainly gas, including a housing, a hollow cylindrical resonator open from both ends, fixed in the housing and washed by the flowing medium along the external and internal surfaces, openings for the entrance and exit of the flowing medium, excitation and signal pickup sources, separated from the flowing medium and mounted on the resonator flange, characterized in that the hollow cylindrical resonator is fixed in the sleeve, in which the excitation and signal pickup sources are installed, and made diametrically located through holes connecting the inner cavity of the cylindrical resonator with the outlet.

Description

......„...............,МКИ G01N9/00 G01N9/36...... „..............., MKI G01N9 / 00 G01N9 / 36

ПЛОТНОМЕР ГАЗАGAS DENSITY

Полезная модель относится к приборам для измерения преимущественно плотности газа и может быть использована в различных отраслях науки и техники.The utility model relates to instruments for measuring mainly gas density and can be used in various fields of science and technology.

Известен плотномер 1, содержащий корпус, внутри которого установлен пустотелый чувствительный элемент, контактирующий с контролируемой средой, приспособление для возбуждения и измерения колебаний чувствительного элемента, сам чувствительный элемент установлен с зазором по отношению к внутренним стенкам корпуса так, что контролируемая среда омывает внутреннюю и наружную его поверхности, а приспособления для возбуждения и измерения колебаний чувствительного элемента отделены от контролируемой среды.Known densitometer 1, comprising a housing, inside which there is a hollow sensitive element in contact with the controlled environment, a device for exciting and measuring vibrations of the sensitive element, the sensitive element itself is installed with a gap with respect to the inner walls of the housing so that the controlled medium washes its internal and external surfaces, and devices for exciting and measuring the vibrations of the sensitive element are separated from the controlled environment.

Недостатком такого плотномера является снижение точности при измерении вязких жидкостей, например при пониженных температурах. Электромагнитные системы возбуждения и измерения колебаний чувствительного элемента для эффективной работы требуют малых зазоров между магнитопроводами и стенками чувствительного элемента. Эти зазоры при заполнении их вязкой жидкостью приводят к сильному демпфированию чувствительного элемента и снижению точности плотномера.The disadvantage of such a densitometer is a decrease in accuracy when measuring viscous liquids, for example at low temperatures. Electromagnetic systems of excitation and measurement of vibrations of the sensitive element for effective operation require small gaps between the magnetic circuits and the walls of the sensitive element. These gaps when filling them with a viscous liquid lead to strong damping of the sensitive element and reduce the accuracy of the density meter.

Известен преобразователь измерения характеристик протекающей среды 2, имеющий резонансно вибрирующий цилиндр в качестве чувствительного элемента. Цилиндр имеет монтажное кольцо на одном конце, причем это монтажное кольцо прижато пружиной к опоре, которое является частью основного корпуса и имеет две поверхности-заплечики. Пружина не оказывает монтажное усилие сжатия на монтажное кольцо. Поверх цилиндра крепится крышка, имеющая фланец, который крепится непосредственно к основному корпусу. В преобразователе имеется устройство для возбуждения резонансного колебания указанного резонансного вибрирующего цилиндра, устройство генеррфования выходного сигнала, установленные непосредственно на резонансно вибрирующем цилиндре, они залиты эпоксидной смолой. Рабочая среда, попадая во впускное отверстие, выполненное в основном корпусе, проходит по каналам, такжеA known transducer for measuring the characteristics of a flowing medium 2 having a resonantly vibrating cylinder as a sensing element. The cylinder has a mounting ring at one end, and this mounting ring is pressed by a spring against the support, which is part of the main body and has two shoulder surfaces. The spring does not exert a mounting compression force on the mounting ring. On top of the cylinder is a lid that has a flange that attaches directly to the main body. The converter has a device for exciting resonant vibrations of the indicated resonant vibrating cylinder, a device for generating the output signal, mounted directly on the resonant vibrating cylinder, they are filled with epoxy resin. The working medium, falling into the inlet made in the main body, passes through the channels, also

выполненным в основном корнусе, омывает резонансно вибрирующий цилиндр с наружной и внутренней стороны его стенок и выходит в вынускное отверстие, также выполненное в основном корнусе.made in the main cornea, it is washed by a resonantly vibrating cylinder from the outer and inner sides of its walls and goes into the vent hole, also made in the main cornea.

Недостатком данного преобразователя является достаточно сложная конструкция, а также то что источники возбуждения и съема сигнала практически задемпфированы эпоксидной смолой, ухудшается, а значит снижается, точность измерения плотности.The disadvantage of this converter is its rather complicated design, as well as the fact that the sources of excitation and signal pickup are almost damped by epoxy resin, and the accuracy of density measurement deteriorates, and therefore decreases.

Известен датчик плотности потока 3.Known sensor density flux 3.

Датчик содержит резонансно вибрирующий цилиндр, электромагнитный экран, выполненный в виде цилиндра, коаксиально охватывающего вибрирующий цилиндр, источники возбуждения и съема сигнала, отделенные от протекающей среды, залитые эпоксидной смолой и размещенные вблизи тонкостенного вибрирующего цилиндра. Корпус, основной фланец, который соединен с корпусом. Вибрирующий цилиндр через систему деталей или уступов на верхнем его конце установлен на основном фланце. В корпусе и во фланце выполнены соответственно впускные и выпускные отверстия для движения по датчику рабочей среды. Электромагнитный экран установлен в корпусе таким образом, что рабочая среда омывает как наружную так и внутреннюю поверхности вибрирующего цилиндра и по каналам выполненным в деталях, связывающих вибрирующий цилиндр с фланцем уходит в выпускное отверстие.The sensor contains a resonantly vibrating cylinder, an electromagnetic screen made in the form of a cylinder coaxially covering the vibrating cylinder, excitation and signal pickup sources separated from the flowing medium, filled with epoxy resin and placed near a thin-walled vibrating cylinder. Housing, the main flange that is connected to the housing. A vibrating cylinder through a system of parts or ledges at its upper end is mounted on the main flange. Inlet and outlet openings are respectively made in the housing and in the flange for movement along the medium sensor. The electromagnetic screen is installed in the housing in such a way that the working medium washes both the outer and inner surfaces of the vibrating cylinder and, through the channels made in the parts connecting the vibrating cylinder with the flange, goes into the outlet.

Недостатком данного датчика плотности является то, что источники возбуждения и съема сигнала требуют близкого расположения к чувствительному элементу и это расстояние может изменяться от температуры из-за большого линейного расширения эпоксидной смолы, что увеличивает погрешность измерения плотности.The disadvantage of this density sensor is that the sources of excitation and signal pickup require close proximity to the sensitive element and this distance can vary with temperature due to the large linear expansion of the epoxy resin, which increases the error of density measurement.

Наиболее близким к предполагаемой полезной модели является датчик вибрационного плотномера 4, содержащий корпус, закрепленный в нем полый цилиндрический резонатор с фланцем и пьезоэлементы, установленные на фланце резонатора. Нолый цилиндрический резонатор закреплен в корпусе с помощью полых опор.Closest to the proposed utility model is a vibration densitometer sensor 4, comprising a housing, a hollow cylindrical resonator with a flange mounted in it, and piezoelectric elements mounted on the resonator flange. The zero cylindrical resonator is fixed in the housing using hollow supports.

//3/-.С//3/-.C

Это вполне уместно, когда вибрирующий цилиндр расположен аксиально поступающей среде. В случае погружных проточных плотномеров, как, например, при работе с газовыми средами, когда вибрирующий цилиндр расположен тангенциально поступающей среде, такие опоры недостаточно надежны, могут внести дополнительную погрешность при повышении температуры, вибрациях и т.д.This is quite appropriate when the vibrating cylinder is located axially incoming medium. In the case of submersible flow densitometers, such as when working with gaseous media, when the vibrating cylinder is located tangentially to the incoming medium, such supports are not reliable enough, they can introduce additional error with increasing temperature, vibrations, etc.

Целью предполагаемой полезной модели является повышение надежности и точности при проведении измерений плотности, преимущественно газовых сред.The purpose of the proposed utility model is to increase reliability and accuracy when conducting density measurements, mainly of gas media.

Цель достигается тем, что в датчике плотности протекающей среды, преимущественно газа, включающем корпус, полый цилиндрический резонатор с фланцем, открытый с обеих торцов, закрепленный в корпусе и омываемый протекающей средой по наружной и внутренней поверхностям резонатора, отверстия для входа и выхода протекающей среды, в котором полый цилиндрический резонатор закреплен во втулке, в которой установлены источники возбуждения и съема сигнала, а также выполнены диаметрально расположенные сквозные отверстия, связывающие внутреннюю полость цилиндрического резонатора с выходным отверстием.The goal is achieved by the fact that in the density sensor of the flowing medium, mainly gas, including the housing, a hollow cylindrical resonator with a flange open from both ends, fixed in the housing and washed by the flowing medium along the outer and inner surfaces of the resonator, openings for the inlet and outlet of the flowing medium, in which the hollow cylindrical resonator is fixed in the sleeve, in which the excitation and signal pickup sources are installed, and diametrically located through holes are made that connect the internal floor spine of a cylindrical resonator with an outlet.

Новым и существенным является наличие втулки, в которой размещены источники возбуждения и съема сигнала, а также то, что отверстия, связывающие выходное отверстие с внутренней полостью резонатора выполнены диаметральными, тогда как в 2 и 3 отверстия выполнены продольными, что увеличивает массу прибора и делает более трудоемкими процесс обработки. Сама втулка позволяет более надежно закрепить резонатор и пьезоэлементы по сравнению с полыми опорами как в 4, что увеличивает точность измерения плотности.New and significant is the presence of a sleeve in which the sources of excitation and signal pickup are located, as well as the fact that the holes connecting the outlet to the internal cavity of the resonator are made diametrically, while in 2 and 3 holes are made longitudinal, which increases the mass of the device and makes it more labor-intensive processing process. The sleeve itself allows you to more securely mount the resonator and piezoelectric elements compared to hollow supports as in 4, which increases the accuracy of density measurement.

На фигЛ изображен пример выполнения предполагаемой полезной модели. На фиг.1 общий вид плотномера для измерения плотности газа без его электронной части. Плотномер для измерения плотности газа (фиг.1) содержит: корпус 1, резонатор 2, открытый с обеих торцов и закрепленный во втулке 3, и омываемый по наружной 4 и внутренней 5 поверхностям. Корпус 1, в котором закреплена втулка 3, имеет выходную кольцевую камеру 6. В корпусе 1 выполг / V5/ S/Figure L shows an example implementation of the proposed utility model. Figure 1 is a General view of the densitometer for measuring the density of a gas without its electronic part. The densitometer for measuring gas density (Fig. 1) contains: a housing 1, a resonator 2, open from both ends and fixed in the sleeve 3, and washed along the outer 4 and inner 5 surfaces. The casing 1, in which the sleeve 3 is fixed, has an output annular chamber 6. In the casing 1, it is / V5 / S /

нено выходное отверстие 7, сообщающееся с выходной камерой 6. Источники возбуждения и съема сигнала, в данном случае нъезонакеты (на фиг. 1 не ноказаны), помещены в отверстия 8 втулки 3 и, таким образом, отделены от нротекающей среды, но прижаты ко фланцу резонатора. Выходное отверстие 7 сообщается с внутренней полостью резонансно вибрирующего цилиндра 2, в данном случае через выходную камеру 6 и отверстия 9 во втулке 3. Входная камера 10 образована при соединении корпуса 1 и стакана 11 и имеет сообщение с входным отверстием 12 и с полостью, образованной внутренней поверхностью 13 стакана 11 и наружной поверхностью 4 вибрирующего цилиндра 2 при помощи отверстий 14.the outlet 7 is connected, which communicates with the output chamber 6. The sources of excitation and signal pick-up, in this case no knobs (not shown in Fig. 1), are placed in the holes 8 of the sleeve 3 and are thus separated from the flowing medium, but are pressed against the flange resonator. The outlet 7 communicates with the inner cavity of the resonantly vibrating cylinder 2, in this case, through the outlet chamber 6 and the holes 9 in the sleeve 3. The inlet chamber 10 is formed by connecting the housing 1 and the cup 11 and has a message with the inlet 12 and with the cavity formed by the inner the surface 13 of the glass 11 and the outer surface 4 of the vibrating cylinder 2 using the holes 14.

Газ по датчику движется следующим образом: входит в отверстие 12 через входную камеру 10 и отверстие 14, проходит между внутренними стенками 13 стакана 1 и наружной поверхностью 4 вибрирующего цилиндра 2. Затем проходит по внутренней полости вибратора 2, через отверстия 9, выходную камеру 6 и выходное отверстие 7 выходит из датчика.The gas moves along the sensor as follows: enters the hole 12 through the inlet chamber 10 and the hole 14, passes between the inner walls 13 of the glass 1 and the outer surface 4 of the vibrating cylinder 2. Then passes through the inner cavity of the vibrator 2, through the holes 9, the outlet chamber 6 and outlet 7 exits the sensor.

Конструкция датчика лишена вертикальных каналов, при этом уменьшаются габариты, упрощается технологический процесс изготовления, крепление резонатора втулкой, в которой расположены источники возбуждения и съема сигнала, прижаты к фланцу резонатора, повышает надежность и точность измерений.The design of the sensor is devoid of vertical channels, while the dimensions are reduced, the manufacturing process is simplified, the resonator is mounted with a sleeve, in which the excitation and signal pickup sources are located, pressed to the resonator flange, which increases the reliability and accuracy of measurements.

Литература:Literature:

1.Патент СССР 633500 GO IN 9/00,1. USSR patent 633500 GO IN 9/00,

2.Заявка на патент GB 2027886 G01N 9/10, G01N 27/00 от 27.02.1980 г.2. Patent application GB 2027886 G01N 9/10, G01N 27/00 of 02/27/1980

3.Патент GB 1.385.686 G01N 29/10 от 26.02.1975 г.3.Patent GB 1.385.686 G01N 29/10 dated 02.26.1975

4.Патент РФ N2024841 GO IN 9/324. RF patent N2024841 GO IN 9/32

Авторы:/1П - Аладышкин Ю.В.Authors: / 1P - Aladyshkin Yu.V.

./ ././ ./

Claims

A sensor for measuring the density of a flowing medium, mainly gas, including a housing, a hollow cylindrical resonator open at both ends, fixed in the housing and washed by the flowing medium along the external and internal surfaces, openings for the entrance and exit of the flowing medium, excitation and signal pickup sources, separated from the flowing medium and mounted on the resonator flange, characterized in that the hollow cylindrical resonator is fixed in the sleeve in which the sources of excitation and signal pickup are installed, as well as made diametrically located through holes connecting the inner cavity of the cylindrical resonator with the outlet.