RU2691285C1 - Vortex flowmeter vortex converter - Google Patents

Vortex flowmeter vortex converter Download PDF

Info

Publication number
RU2691285C1
RU2691285C1 RU2018131320A RU2018131320A RU2691285C1 RU 2691285 C1 RU2691285 C1 RU 2691285C1 RU 2018131320 A RU2018131320 A RU 2018131320A RU 2018131320 A RU2018131320 A RU 2018131320A RU 2691285 C1 RU2691285 C1 RU 2691285C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vortex
flow
converter
base
wing
Prior art date
Application number
RU2018131320A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Дмитриевич Богданов
Константин Владимирович Конюхов
Римма Ивановна Плешанова
Александр Владимирович Конюхов
Original Assignee
Акционерное общество "Промышленная группа "Метран"
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 Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" filed Critical Акционерное общество "Промышленная группа "Метран"
Priority to RU2018131320A priority Critical patent/RU2691285C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2691285C1 publication Critical patent/RU2691285C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/20Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow
    • G01F1/32Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by detection of dynamic effects of the flow using swirl flowmeters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.SUBSTANCE: invention relates to measurement equipment and can be used in vortex flowmeters to measure volume flow using Karman vortexes. Vortex flow meter comprises flow part and streamline body installed in flow part across diameter. Flowing body generates Karman vortexes creating pressure pulsations in flow part with frequency proportional to flow rate. Vortex converter is located behind the body of the streamline in the flow direction or in the streamline body and receives the vortex pressure pulsations. Vortex converter is fixed in the flow part by means of a pressure flange. Signal from the vortex converter is transmitted via a cable. Vortex converter 4 assembly comprises cylindrical housing 8 with cavity 9 and flange 6. In lower part of housing 8 there is base 10, to surface of which on inner side sensitive element 11 is installed, on outer side of base 10 there is wing 12 interacting with flow. Wing 12 is made in the form of flat plate in one with cylindrical housing 8. Sensing element 11 is pressed to base 10 with force 13 specified at welding of cylindrical housing 8 and sensitive element 11. Monolithic structure of vortex converter 4 is provided by weld seam 14 when welding cylindrical body 8 and body 15 of sensitive element 11. Cable 7 passes through the hole of sensitive element 11.EFFECT: simplified design of converter of vortices and technology of its manufacturing at ensuring compliance with requirements for strength at action of working pressure and temperature.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в вихревых расходомерах для измерения объемного расхода с использованием вихрей Кармана.The invention relates to a measuring technique and can be applied in vortex flowmeters for measuring volumetric flow using Karman vortices.

Известен вихревой расходомер, представленный в п. РФ №2279638 «Вихревой расходомер», по кл. G01F 1/32, з. 6 августа 2004 г.Known vortex flowmeter, presented in p. RF №2279638 "Vortex flowmeter", in class. G01F 1/32, h. August 6, 2004

Известный расходомер содержит установленный в измерительной трубе корпус, в котором размещены тело обтекания, расположенное по диаметру корпуса и закрепленное в нем по крайней мере в одной точке и датчик, вставленный в отверстие в стенке корпуса за телом обтекания и закрепленный в отверстии посредством установочного фланца и прижимной гайки.The known flow meter contains a housing mounted in the measuring tube, in which the flow body is located, located along the diameter of the body and fixed therein at least at one point and a sensor inserted into an opening in the wall of the body behind the flow body and fixed in the hole by means of a mounting flange and pressure the nuts.

Датчик состоит из стержня-сенсора (крыла), двух мембран, соединенных рычагом с балансиром и пьезоэлемента, установленного на верхней мембране. Пьезоэлемент выполнен в виде плоского диска, имеющего три электрода - базовый на нижней поверхности и два электрода на верхней поверхности, симметричных относительно оси симметрии датчика и связанных с устройством обработки сигналов. Стержень-сенсор непосредственно воспринимает колебания давления за телом обтекания и передает их на нижнюю мембрану, которая передает усилия на верхнею мембрану. Пьезоэлемент преобразует механические усилия сжатия в электрический сигнал, который снимается с электродов и поступает на устройство обработки сигналов.The sensor consists of a rod-sensor (wing), two membranes connected by a lever with a balance bar and a piezoelectric element mounted on the upper membrane. The piezoelectric element is made in the form of a flat disk having three electrodes — the base one on the bottom surface and two electrodes on the top surface, symmetrical about the axis of symmetry of the sensor and connected with the signal processing device. The rod sensor directly senses the pressure oscillations behind the flow body and transmits them to the lower diaphragm, which transmits forces to the upper diaphragm. The piezoelectric element converts the mechanical forces of compression into an electrical signal, which is removed from the electrodes and fed to the signal processing device.

Недостатками являются сложность конструкции датчика с двумя мембранами, что увеличивает сложность изготовления и сборки. Необходимость передавать усилия между двумя мембранами снижает чувствительность датчика, так как требуется выдерживать определенное соотношение для размеров мембран по толщине. Это увеличивает затраты на изготовление, приводит к конструктивным ограничениям по размерам диаметра корпуса проточной части и ограничениям по максимальным рабочим давлениям, вызванных противоречиями по обеспечению прочности конструкции датчика и его чувствительностью.The disadvantages are the complexity of the design of the sensor with two membranes, which increases the complexity of manufacturing and assembly. The need to transfer forces between the two membranes reduces the sensitivity of the sensor, since it is required to maintain a certain ratio for the dimensions of the membranes in thickness. This increases the cost of manufacturing, leads to design restrictions on the size of the diameter of the casing of the flow part and restrictions on the maximum working pressure caused by contradictions in ensuring the durability of the sensor design and its sensitivity.

Известен датчик вихрей для вихревого расходомера с емкостным чувствительным элементом, представленный в п. США №6003384 «Vortex flow sensor with a capacitive sensing element» по кл. G01F 1/32, з. 21 декабря 1999 г.Known vortex sensor for a vortex flowmeter with a capacitive sensitive element, presented in paragraph US No. 6003384 "Vortex flow sensor with a capacitive sensing element" in cl. G01F 1/32, h. December 21, 1999

Датчик вихрей выполнен как независимый компонент и располагается либо в отверстии тела обтекания, либо за телом обтекания в отверстии проточной части вихревого расходомера.The vortex sensor is made as an independent component and is located either in the hole of the flow body or behind the flow body in the hole of the flow part of the vortex flow meter.

Датчик вихрей содержит мембрану, закрывающую отверстие в проточной части расходомера. На мембране на одной стороне имеется крыло, выступающее в поток и воспринимающая колебания давления вихрей. На противоположной стороне мембраны имеется электродная сборка в виде цилиндра с электродом. Крышка корпуса датчика закрывает электродную сборку и мембрану и закреплена на проточной части. Крышка корпуса датчика содержит внутри вторую электродную сборку со вторым электродом. В сборе крышка корпуса датчика совместно с электродными сборками образует емкостный чувствительный элемент. При работе крыло непосредственно воспринимает колебания давления за телом обтекания и передает их на мембрану, которая изгибается и заставляет перемещаться электродную сборку. За счет перемещения электродной сборки изменяется емкость чувствительного элемента, которая измеряется устройством обработки сигналов. Частота изменения емкости равна частоте колебаний давления вихрей.The vortex sensor contains a membrane that closes the opening in the flow path of the flowmeter. On the membrane on one side there is a wing protruding into the flow and perceiving the fluctuations of the pressure of the vortices. On the opposite side of the membrane there is an electrode assembly in the form of a cylinder with an electrode. The sensor housing cover closes the electrode assembly and the membrane and is fixed to the flow part. The sensor housing cover contains inside the second electrode assembly with the second electrode. Assembling the sensor housing cover together with the electrode assemblies form a capacitive sensing element. During operation, the wing directly perceives pressure oscillations behind the body of flow and transfers them to the membrane, which bends and causes the electrode assembly to move. By moving the electrode assembly, the capacitance of the sensing element is changed, which is measured by the signal processing device. The frequency of the capacitance change is equal to the frequency of the vortex pressure oscillations.

Недостатками являются сложность конструкции датчика с емкостным чувствительным элементом, так как при изготовлении и сборке требуется выдерживать минимальный зазор между электродными сборками с целью обеспечить требуемую чувствительность, что увеличивает сложность изготовления и сборки датчика. Сложность изготовления датчика объясняется необходимостью изготовления единой детали, состоящей из мембраны, крыла и электродной сборки. Кроме того, конструкция датчика с мембраной имеет ограничениям по максимальному рабочему давлению, так как необходимо иметь достаточно тонкую по толщине и большую по площади мембрану для обеспечения чувствительности и в тоже время необходимо иметь требуемый запас по прочности мембраны при воздействии рабочих давлений.The disadvantages are the complexity of the design of the sensor with a capacitive sensitive element, since in the manufacture and assembly it is required to maintain a minimum gap between the electrode assemblies in order to provide the required sensitivity, which increases the complexity of manufacturing and assembling the sensor. The complexity of manufacturing the sensor due to the need to manufacture a single part, consisting of a membrane, a wing and an electrode assembly. In addition, the sensor design with a membrane has limitations on the maximum working pressure, since it is necessary to have a membrane that is rather thin in thickness and larger in area to ensure sensitivity, and at the same time it is necessary to have the required margin of membrane strength when exposed to working pressures.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой конструкции является преобразователь вихрей для вихревого расходомера, представленный в п. США №6352000 «Vortex flow sensor», по кл. G01F 1/32, з. 5 марта 2002 г. и выбранный в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed design is a vortex transducer for a vortex flowmeter, presented in paragraph US No. 6352000 "Vortex flow sensor", cl. G01F 1/32, h. March 5, 2002 and selected as a prototype.

В патенте описан преобразователь вихрей вихревого расходомера для измерения скорости и/или расхода потока рабочей среды, протекающей через проточную часть расходомера. Проточная часть содержит тело обтекания для создания вихрей Кармана и преобразователь вихрей, установленный в проточной части за телом обтекания и воспринимающий пульсации давления вихрей. Преобразователь вихрей установлен таким образом, что его плоскость симметрии, совпадает по направлению с вертикальной плоскостью, проходящей через ось проточной части и плоскость симметрии тела обтекания.The patent describes a vortex vortex flow transducer for measuring the velocity and / or flow rate of the working medium flowing through the flow-through part of the flow meter. The flow part contains a wrap body to create Pocket vortices and a vortex converter installed in the flow part behind the wrap body and perceiving the vortex pressure pulsations. The vortex converter is installed in such a way that its plane of symmetry coincides in direction with the vertical plane passing through the axis of the flow part and the plane of symmetry of the body of flow.

Преобразователь вихрей имеет мембрану, герметично закрывающее отверстие в проточной части расходомера. На поверхности мембраны со стороны потока имеется крыло в виде жесткой плоской пластины. На внутренней поверхности мембраны установлен пьезоэлемент, который прижат к ней через контактную шайбу с помощью фланцев, втулки и крепежа. Контактная шайба выполнена из изолирующего материала, например, керамики. Герметичность соединения обеспечивается кольцевой прокладкой, зажатой в канавке кольцевой части мембраны.The vortex converter has a membrane, hermetically closing the opening in the flow part of the flowmeter. On the membrane surface, on the flow side, there is a wing in the form of a rigid flat plate. A piezoelectric element is mounted on the inner surface of the membrane, which is pressed against it through a contact washer with the help of flanges, bushings and fasteners. The contact washer is made of an insulating material, for example, ceramics. The tightness of the connection is provided by an annular gasket, clamped in the groove of the annular part of the membrane.

Пьезоэлемент выполнен в виде плоского диска, имеющего три электрода - базовый на нижней поверхности и два разделенных электрода на верхней поверхности. Разделенные электроды расположены симметрично относительно плоскости крыла.The piezoelectric element is made in the form of a flat disk having three electrodes — the base one on the lower surface and two separated electrodes on the upper surface. Separated electrodes are located symmetrically relative to the plane of the wing.

При работе расходомера создаются вихри Кармана, которые воздействуют на крыло и вызывают колебание в направлении, перпендикулярном его плоским поверхностям. Эти колебания передаются мембраной на пьезоэлемент в виде усилий сжатия-расширения. Пьезоэлемент преобразует механические усилия сжатия-расширения в электрический сигнал, который снимается с электродов и поступает на устройство обработки сигналов.During the operation of the flow meter, Karman vortices are created, which act on the wing and cause oscillations in the direction perpendicular to its flat surfaces. These vibrations are transmitted by the membrane to the piezoelectric element in the form of compression-expansion forces. The piezoelectric element converts the mechanical forces of compression-expansion into an electrical signal, which is removed from the electrodes and fed to the signal processing device.

Недостатками известного преобразователя вихрей является сложная конструкция мембраны с крылом и кольцевой частью, как единой детали, и сложность конструкции преобразователя вихрей, требующая большого количества крепежных деталей, что увеличивает себестоимость изготовления, трудоемкость сборки и настройки. Конструкция преобразователя вихрей имеет ограничения по максимальным рабочим давлениям и температурам, вызванных противоречиями по обеспечению прочности и чувствительности. Для обеспечения чувствительности необходимо иметь достаточно тонкую по толщине и большую по площади мембрану и в тоже время необходимо иметь требуемый запас по прочности мембраны при воздействии максимальных рабочих давлений и температур.The disadvantages of the known transducer vortex is a complex membrane design with a wing and an annular part, as a single part, and the complexity of the design of the transducer vortexes, which requires a large number of fasteners, which increases the cost of manufacture, the complexity of assembly and configuration. The design of the vortex transducer has limitations on the maximum working pressures and temperatures caused by contradictions in ensuring strength and sensitivity. To ensure sensitivity, it is necessary to have a membrane that is rather thin in thickness and larger in area, and at the same time it is necessary to have the required margin of membrane strength when exposed to maximum working pressures and temperatures.

Задачей является упрощение конструкции преобразователя вихрей и технологии его изготовления при обеспечении соответствия требованиям по прочности и чувствительности при воздействии рабочего давления и температуры.The task is to simplify the design of the vortex converter and its manufacturing technology while ensuring compliance with the requirements for strength and sensitivity when exposed to working pressure and temperature.

Поставленная задача решается тем, что в вихревом расходомере, включающем проточную часть, содержащую тело обтекания для создания вихрей Кармана, и преобразователь вихрей с крылом в виде плоской жесткой пластины со стороны потока, установленный за телом обтекания таким образом, что его плоскость симметрии совпадает с вертикальной плоскостью, проходящей через ось проточной части и плоскость симметрии тела обтекания, и содержащий чувствительный элемент с пьезоэлементом, СОГЛАСНО ИЗОБРЕТЕНИЮ, преобразователь вихрей выполнен в виде единой неразъемной и соединенной с помощью сварки конструкции, состоящей из полого цилиндрического корпуса с основанием, фланцем и крылом, воспринимающим вихри Кармана и расположенным на наружной стороне основания, и чувствительного элемента цилиндрической формы со сквозным отверстием для кабеля, установленного внутри полого цилиндрического корпуса, и имеющего снизу пьезоэлемент, металлический контакт и керамический изолятор, прижатые к основанию внутри полости цилиндрического корпуса с заданным усилием при сварке.The problem is solved by the fact that in a vortex flowmeter, including a flow part, containing a wrap body to create Pocket vortices, and a vortex converter with a wing in the form of a flat rigid plate on the flow side, installed behind the wrap body in such a way that its plane of symmetry coincides with the vertical the plane passing through the axis of the flow part and the plane of symmetry of the body of the flow, and containing a sensitive element with a piezoelectric element, ACCORDING TO THE INVENTION, the vortex converter is made in the form of a single one-piece and welded construction consisting of a hollow cylindrical body with a base, a flange and a wing that perceives Pocket vortices located on the outer side of the base, and a cylindrical sensing element with a through hole for a cable installed inside the hollow cylindrical body and having a bottom a piezoelectric element, a metal contact and a ceramic insulator, pressed against the base inside the cavity of the cylindrical body with a predetermined welding force.

Выполнение преобразователя вихрей в виде единой монолитной конструкции из полого цилиндрического корпуса с основанием, фланцем и расположенным на наружной стороне основания крылом, и установленного в этом же корпусе чувствительного элемента цилиндрической формы позволяет обойтись без отдельной мембраны и элементов крепления к ней пьезоэлемента, что упрощает конструкцию преобразователя и технологию его изготовления, а размещение снизу чувствительного элемента пьезоэлемента, металлического контакта и керамического изолятора, прижатых к основанию внутри полости цилиндрического корпуса с заданным усилием при сварке, убирает противоречия между требованиями к необходимой чувствительности преобразователя и его прочности.Performing a vortex transducer as a single monolithic structure of a hollow cylindrical body with a base, a flange and a wing located on the outer side of the base, and a cylindrical sensing element installed in the same body eliminates the need for a separate membrane and fastening elements of the piezoelectric element to it. and the technology of its manufacture, and the placement of the sensitive element of the piezoelectric element, the metal contact and the ceramic insulator, to the base inside the cavity of the cylindrical body with a given force during welding, removes contradictions between the requirements for the required sensitivity of the transducer and its strength.

Технический результат - упрощение конструкции преобразователя и технологии его изготовления при соответствии требованиям прочности и необходимой чувствительности.The technical result is to simplify the design of the converter and its manufacturing technology in accordance with the requirements of strength and the required sensitivity.

Заявляемый преобразователь вихрей обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как выполнение преобразователя вихрей в виде единой неразъемной и соединенной с помощью сварки конструкции, состоящей из полого цилиндрического корпуса с основанием, фланцем и воспринимающим вихри Кармана крылом, расположенным на наружной стороне основания, установка чувствительного элемента цилиндрической формы со сквозным отверстием для кабеля внутри полого цилиндрического корпуса, размещение с нижней стороны чувствительного элемента пьезоэлемента, металлического контакта и керамического изолятора, прижатых к основанию внутри полости цилиндрического корпуса с заданным усилием при сварке, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.The inventive vortex converter has a novelty in comparison with the prototype, differing from it by such essential features as the execution of the vortex converter in the form of a single one-piece and welded construction consisting of a hollow cylindrical body with a base, a flange and a Karman vortex wing located on the outer side base, installation of a cylindrical sensing element with a through hole for the cable inside the hollow cylindrical body, placement from the bottom the side of the sensitive element of the piezoelectric element, the metal contact and the ceramic insulator, pressed against the base inside the cavity of the cylindrical body with a predetermined welding force, which together ensure the achievement of the specified result.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, которые обеспечивали бы в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый преобразователь вихрей вихревого расходомера соответствует критерию «изобретательский уровень».The applicant is not aware of technical solutions with these distinctive features that would ensure in the aggregate the achievement of a given result, so he believes that the claimed vortex flowmeter vortex converter meets the criterion of "inventive step".

Заявляемый преобразователь вихрей может найти широкое применение в измерительной технике, а именно в вихревых расходомерах, и потому соответствует критерию «промышленная применимость».The inventive vortex converter can be widely used in measurement technology, namely in vortex flowmeters, and therefore meets the criterion of "industrial applicability".

Изобретение иллюстрируется чертежами, где представлены на:The invention is illustrated in the drawings, which are presented on:

- фиг. 1 - общий вид вихревого расходомера с преобразователем вихрей;- FIG. 1 is a general view of a vortex flowmeter with a vortex converter;

- фиг. 2 - преобразователь вихрей в сборе;- FIG. 2 - transducer vortex assembly;

- фиг. 3 - чувствительный элемент преобразователя вихрей;- FIG. 3 - sensitive element of the vortex converter;

- фиг. 4 - сигналы с преобразователя вихрей, полученные при испытаниях;- FIG. 4 - signals from the vortex converter, obtained during the tests;

- фиг. 5 - таблица и график с результатами испытаний.- FIG. 5 is a table and graph with test results.

Вихревой расходомер (фиг. 1) содержит проточную часть 1 и тело 2 обтекания, установленное в проточной части 1 поперек диаметра. Тело 2 обтекания генерирует вихри Кармана, создающие пульсации 3 давления в проточной части 1 с частотой, пропорциональной скорости потока. Преобразователь 4 вихрей расположен за телом 2 обтекания по направлению потока 5 или в теле 2 обтекания и воспринимает пульсации 3 давления вихрей. Преобразователь 4 вихрей 4 закреплен в проточной части 1 с помощью прижимного фланца 6. Сигнал с преобразователя 4 вихрей передается по кабелю 7.The vortex flow meter (Fig. 1) contains a flow-through part 1 and a flow body 2 installed in the flow-through part 1 across the diameter. The body 2 of the flow around generates Karman vortices that create pulsations 3 of pressure in the flow part 1 with a frequency proportional to the flow velocity. Converter 4 vortices located behind the body 2 flow in the direction of flow 5 or in the body 2 flow and perceives pulsations 3 pressure vortices. The transducer 4 vortexes 4 is fixed in the flow part 1 by means of a pressure flange 6. The signal from the transducer 4 vortices is transmitted through the cable 7.

Преобразователь 4 вихрей в сборе (фиг. 2) содержит цилиндрический корпус 8 с полостью 9 и фланцем 6. В нижней части корпуса 8 имеется основание 10 к поверхности которого с внутренней стороны установлен чувствительный элемент 11, на наружной стороне основания 10 имеется крыло 12, взаимодействующее с потоком. Крыло 12 выполнено в виде плоской пластины заодно с цилиндрическим корпусом 8. Чувствительный элемент 11 прижат к основанию 10 с усилием 13, заданным при сварке цилиндрического корпуса 8 и чувствительного элемента 11. Монолитность конструкции преобразователя 4 вихрей обеспечивается сварным швом 14 при сварке цилиндрического корпуса 8 и корпуса 15 чувствительного элемента 11. Кабель 7 проходит насквозь через отверстие чувствительный элемент 11.The vortex converter assembly 4 (FIG. 2) includes a cylindrical body 8 with a cavity 9 and a flange 6. In the lower part of the body 8 there is a base 10 to the surface of which a sensing element 11 is installed on the inner side, on the outside of the base 10 there is a wing 12, which interacts with the flow. The wing 12 is made in the form of a flat plate at the same time with the cylindrical body 8. The sensing element 11 is pressed to the base 10 with a force of 13, specified when welding the cylindrical body 8 and the sensitive element 11. The solidity of the design of the vortex converter 4 is provided by a weld 14 when welding the cylindrical body 8 and the housing 15 of the sensing element 11. The cable 7 passes through the hole through the sensing element 11.

Чувствительный элемент 11 (фиг. 3) состоит из корпуса 15 цилиндрической формы с отверстием для кабеля 7. В верхней части корпуса 15 имеется выступ 16 для приварки к цилиндрическому корпусу 8 преобразователя. В нижней части корпуса 15 установлены пьезоэлемент 17 в виде плоского диска с отверстием, металлический контакт 18 и керамический изолятор 19. Сборка из пьезоэлемента 17, контакта 18 и изолятора 19 прижимается к нижней части корпуса 15 с усилием 13 при сварке преобразователя 4 вихрей.The sensing element 11 (Fig. 3) consists of a cylindrical body 15 with an opening for the cable 7. In the upper part of the body 15 there is a protrusion 16 for welding to the cylindrical body 8 of the converter. A piezoelectric element 17 in the form of a flat disk with a hole, a metal contact 18 and a ceramic insulator 19 are installed in the lower part of the housing 15. The assembly of the piezoelectric element 17, contact 18 and insulator 19 is pressed against the lower part of the housing 15 with a force of 13 when welding the 4 vortex converter.

Толщина основания цилиндрического корпуса 8 преобразователя выбирается из условия обеспечения требуемой прочности при воздействии давления среды и одновременном обеспечении требуемой величины деформации основания и цилиндрического корпуса. Толщина стенок цилиндрического корпуса 8 выбирается из условия обеспечения требуемой прочности при воздействии давления среды и обеспечения требуемой чувствительности при совместной деформации основания и стенок цилиндра. При этом толщина стенки цилиндра может быть больше толщины основания 10 за счет большой деформируемой площади, что позволяет расширить диапазон максимальных рабочих давлений преобразователя вихрей при обеспечении заданной чувствительности.The thickness of the base of the cylindrical body 8 of the transducer is selected from the condition of ensuring the required strength when exposed to pressure of the medium and at the same time ensuring the required amount of deformation of the base and the cylindrical body. The wall thickness of the cylindrical body 8 is selected from the condition of ensuring the required strength when exposed to pressure of the medium and providing the required sensitivity with joint deformation of the base and walls of the cylinder. The thickness of the wall of the cylinder can be greater than the thickness of the base 10 due to the large deformable area, which allows you to expand the range of maximum operating pressure of the vortex converter while ensuring a given sensitivity.

При работе расходомера создаются вихри Кармана, которые воздействуют на крыло 12 преобразователя вихрей и вызывают колебание в направлении, перпендикулярном его плоским поверхностям. Колебания крыла 12 вызывают деформацию основания 10 и цилиндрического корпуса 8 и воздействие циклических усилий сжатия-расширения на пьезоэлемент 17, что приводит к деформации пьезоэлемента 17 и появление переменного напряжения, соответствующего частоте вихрей на выходе пьезоэлемента 17, которое через кабель 7 поступает на схему обработки сигналов расходомера (на чертежах не показана).When the flow meter is created, Karman vortices are generated that act on the wing 12 of the vortex converter and cause oscillation in the direction perpendicular to its flat surfaces. Fluctuations of the wing 12 cause deformation of the base 10 and the cylindrical body 8 and the effect of cyclic compression-expansion forces on the piezoelectric element 17, which leads to deformation of the piezoelectric element 17 and the appearance of an alternating voltage corresponding to the frequency of the vortices at the output of the piezoelectric element 17, which through the cable 7 enters the signal processing circuit flow meter (not shown in the drawings).

Проведенные испытания подтвердили работоспособность преобразователя вихрей. В таблице (фиг. 4) приведены примеры сигналов для преобразователя вихрей при работе в вихревом расходомере условным диаметром 150 мм при испытаниях по воде для скорости потока 7 м/с.The tests carried out confirmed the efficiency of the vortex converter. The table (Fig. 4) shows examples of signals for a vortex converter when operating in a vortex flowmeter with a nominal diameter of 150 mm for water tests for a flow rate of 7 m / s.

Дополнительно в таблице и на графике (фиг. 5) приведены результаты испытаний преобразователя вихрей при работе в вихревом расходомере с условным диаметром 150 мм при испытаниях по воде для скоростей потока от 0,47 до 7 м/с.Additionally, the table and graph (Fig. 5) show the results of tests of the vortex converter when operating in a vortex flow meter with a nominal diameter of 150 mm when tested in water for flow rates from 0.47 to 7 m / s.

Проведенные испытания подтвердили работоспособность преобразователя вихрей и показали хорошую линейность выходного сигнала преобразователя вихрей для всего диапазона рабочих скоростей вихревого расходомера.The tests carried out confirmed the operability of the vortex converter and showed good linearity of the output signal of the vortex converter for the entire range of operating speeds of the vortex flowmeter.

В сравнении с прототипом заявляемый преобразователь вихрей имеет более простые конструкцию и технологию ее изготовления и обеспечивает соответствие конструкции требованиям чувствительности и прочности при воздействии рабочего давления и температуры.In comparison with the prototype, the inventive vortex converter has a simpler design and manufacturing technology and ensures that the design complies with the requirements of sensitivity and strength when exposed to working pressure and temperature.

Claims (1)

Преобразователь вихрей вихревого расходомера, включающий проточную часть, содержащую тело обтекания для создания вихрей Кармана, и преобразователь вихрей с крылом в виде плоской жесткой пластины со стороны потока, установленный за телом обтекания таким образом, что его плоскость симметрии совпадает с вертикальной плоскостью, проходящей через ось проточной части и плоскость симметрии тела обтекания, и содержащий чувствительный элемент с пьезоэлементом, отличающийся тем, что преобразователь вихрей выполнен в виде единой неразъемной и соединенной с помощью сварки конструкции, состоящей из полого цилиндрического корпуса с основанием, фланцем и крылом, воспринимающим вихри Кармана и расположенным на наружной стороне основания, и чувствительного элемента цилиндрической формы со сквозным отверстием для кабеля, установленного внутри полого цилиндрического корпуса, и имеющего снизу пьезоэлемент, металлический контакт и керамический изолятор, прижатые к основанию внутри полости цилиндрического корпуса с заданным усилием при сварке.Vortex transducer for a vortex flowmeter, including a flow part containing a flow body to create Pocket vortices, and a vortex transducer with a wing in the form of a flat rigid plate on the flow side, mounted behind the flow body in such a way that its plane of symmetry coincides with the vertical plane passing through the axis the flow part and the plane of symmetry of the body of flow, and containing a sensitive element with a piezo element, characterized in that the vortex converter is made in the form of a single one-piece and Welded design, consisting of a hollow cylindrical body with a base, a flange and a wing, receiving Pocket vortices located on the outer side of the base, and a cylindrical sensing element with a through hole for a cable installed inside the hollow cylindrical body, and having a piezoelectric element at the bottom, a metal contact and a ceramic insulator, pressed against the base inside the cavity of the cylindrical body with a predetermined welding force.
RU2018131320A 2018-08-30 2018-08-30 Vortex flowmeter vortex converter RU2691285C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018131320A RU2691285C1 (en) 2018-08-30 2018-08-30 Vortex flowmeter vortex converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018131320A RU2691285C1 (en) 2018-08-30 2018-08-30 Vortex flowmeter vortex converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691285C1 true RU2691285C1 (en) 2019-06-11

Family

ID=66947693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018131320A RU2691285C1 (en) 2018-08-30 2018-08-30 Vortex flowmeter vortex converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691285C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195982U1 (en) * 2019-11-12 2020-02-12 Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" FIXING UNIT FOR VORTEX AND TEMPERATURE SENSORS IN THE FLOWING PART OF THE VORTEX FLOW METER
RU197044U1 (en) * 2019-11-29 2020-03-26 Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" (АО "ПГ "Метран") VORTEX CONVERTER WITH INTEGRATED FLANGE
RU2737418C1 (en) * 2020-05-12 2020-11-30 Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" Piezoelectric vortex converter
RU201794U1 (en) * 2020-07-07 2021-01-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Flow meter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6003384A (en) * 1996-11-08 1999-12-21 Endress +Hauser Flowtec Ag Vortex flow sensor with a capacitive sensing element
US6352000B1 (en) * 1998-08-12 2002-03-05 Flowtec Ag Vortex flow sensor
RU2279638C2 (en) * 2004-08-06 2006-07-10 Владимир Викторович Ветров Vortex flow meter
US8683874B2 (en) * 2009-03-12 2014-04-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Vortex flow measuring device for monitoring and/or measuring flow of distributed particles and/or droplets
US20180266240A1 (en) * 2015-12-16 2018-09-20 Halliburton Energy Services, Inc. Modular electro-optic flowmeter system for downhole

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6003384A (en) * 1996-11-08 1999-12-21 Endress +Hauser Flowtec Ag Vortex flow sensor with a capacitive sensing element
US6352000B1 (en) * 1998-08-12 2002-03-05 Flowtec Ag Vortex flow sensor
RU2279638C2 (en) * 2004-08-06 2006-07-10 Владимир Викторович Ветров Vortex flow meter
US8683874B2 (en) * 2009-03-12 2014-04-01 Endress + Hauser Flowtec Ag Vortex flow measuring device for monitoring and/or measuring flow of distributed particles and/or droplets
US20180266240A1 (en) * 2015-12-16 2018-09-20 Halliburton Energy Services, Inc. Modular electro-optic flowmeter system for downhole

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU195982U1 (en) * 2019-11-12 2020-02-12 Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" FIXING UNIT FOR VORTEX AND TEMPERATURE SENSORS IN THE FLOWING PART OF THE VORTEX FLOW METER
RU197044U1 (en) * 2019-11-29 2020-03-26 Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" (АО "ПГ "Метран") VORTEX CONVERTER WITH INTEGRATED FLANGE
RU2737418C1 (en) * 2020-05-12 2020-11-30 Акционерное общество "Промышленная группа "Метран" Piezoelectric vortex converter
RU201794U1 (en) * 2020-07-07 2021-01-13 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Flow meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2691285C1 (en) Vortex flowmeter vortex converter
JP5394506B2 (en) Vortex flowmeter with vortex vibration sensor plate
US6352000B1 (en) Vortex flow sensor
US7779700B2 (en) Pressure sensor
RU2709430C1 (en) Bending moment sensor for vortex flowmeters
WO2000055580A1 (en) Rocker style sensor system for use in a vortex shedding flowmeter
EP2597432A1 (en) Construction for mounting ultrasonic transducer and ultrasonic flow meter using same
EP2009406B1 (en) Explosion-proof high temperature compatible, multi-vortex flow meter
JPS63193018A (en) Vortex meter sensor
RU47097U1 (en) VORTEX FLOW METER SENSOR (OPTIONS)
JPH07198434A (en) Current meter
JP3533941B2 (en) Ultrasonic flow meter
RU2737418C1 (en) Piezoelectric vortex converter
JP3049176B2 (en) Vortex flowmeter and vortex sensor
RU2279638C2 (en) Vortex flow meter
JP4648625B2 (en) Vortex flow meter
RU218160U1 (en) PIEZOELECTRIC VORTEX DETECTOR
RU2739150C1 (en) Ultrasonic piezoelectric transducer
RU45522U1 (en) PRESSURE PULSATION SENSOR
EP0077764A1 (en) Piezoelectric pressure sensor
JP3038497B2 (en) Piezoelectric differential pressure vortex sensor
CN1206517C (en) Fixed type self vibration damping difference flow sensor
JPS6244338Y2 (en)
RU43637U1 (en) VORTEX FLOW SENSOR
JPS59180435A (en) Karman vortex flowmeter