RU27953U1

RU27953U1 - FLOW SENSOR

Info

Publication number: RU27953U1
Application number: RU2002117794/20U
Authority: RU
Inventors: Г.С. Абрамов; Д.В. Артамонов; С.Л. Баранов; В.П. Вашурин; М.И. Зимин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "Сибнефтеавтоматика"
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Датчик расхода, содержащий сквозной корпус с прямолинейным каналом и тело обтекания в виде трапецеидальной равнобокой призмы, жестко закрепленное концами в корпусе и расположенное в диаметральной плоскости перпендикулярно оси канала, а также, как минимум, два пьезоэлектрических датчика с электровыводами (за пределы корпуса) каждый, причем оба пьезоэлектрических датчика встроены в корпус за телом обтекания (по ходу потока), размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемым потоком, каждый из пьезоэлектрических датчиков встроен в соответствующее боковое отверстие корпуса посредством жестко охватывающей его втулки с кольцевой отбортовкой, отличающийся тем, что между корпусом и втулкой, коаксиально последней с зазором, определяемым размером (Δ) ее отбортовки, установлен дополнительный патрубок, жестко закрепленный в корпусе, сопряженный с втулкой по цилиндрической поверхности отбортовки и соединенный с ней сварным швом по их торцам.A flow sensor containing a through body with a straight channel and a flow body in the form of a trapezoidal equilateral prism, rigidly fixed by the ends in the body and located in the diametrical plane perpendicular to the channel axis, as well as at least two piezoelectric sensors with electrical outputs (outside the body) each, moreover, both piezoelectric sensors are built into the housing behind the flow body (upstream), are placed opposite one another and symmetrically to the diametrical plane of the flow body location with By direct contact with the measured flow, each of the piezoelectric sensors is integrated into the corresponding side opening of the housing by means of a sleeve rigidly enclosing it with an annular flange, characterized in that an additional flange is installed between the housing and the sleeve coaxially last with a gap determined by the size (Δ) of its flanging a pipe rigidly fixed in the housing, mated to the sleeve along the cylindrical flanging surface and connected to it by a weld at their ends.

Description

ДАТЧИК РАСХОДАFLOW SENSOR

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно: к первичным преобразователям (датчикам) расхода газообразных веществ, и может быть использована для учета потребления, например, сжатого воздуха, пара, углеводородных газов и т. п. при их транспортировке по трубопроводам.The utility model relates to measuring equipment, namely: to primary converters (sensors) of the flow of gaseous substances, and can be used to account for the consumption of, for example, compressed air, steam, hydrocarbon gases, etc. during their transportation through pipelines.

Общеизвестна конструкция датчика расхода 1, состоящая из встраиваемого в трубопровод проточного корпуса и тела обтекания в виде трапецеидальной призмы, жестко закрепленной в канале корпуса перпендикулярно его оси и двух пьезоэлектрических элементов, которые диаметрально противоположно друг другу размещены в корпусе заподлицо с поверхностью канала за телом обтекания по разные стороны от последнего. Работа датчика основана на зависимости частоты пульсаций давления, возникающих в потоке за телом обтекания в процессе вихреобразования, от расхода измеряемой среды в трубопроводе.The well-known design of the flow sensor 1, consisting of a flow-through housing and a flow body embedded in the pipeline in the form of a trapezoidal prism, rigidly fixed in the body channel perpendicular to its axis and two piezoelectric elements that are diametrically opposite to each other, are housed flush with the channel surface behind the flow body around different sides of the latter. The operation of the sensor is based on the dependence of the frequency of pressure pulsations that occur in the stream behind the flow body during vortex formation, on the flow rate of the measured medium in the pipeline.

К одному из основных недостатков этого датчика расхода следует отнести то, что информационный сигнал о расходе существенно искажают внешние акустические и вибрационные воздействия, создаваемые различными источниками: насосами и компрессорами, местными сопротивлениями, недостаточно закрепленными (и поэтому вибрирующими) участками трубопроводов и т. д., которые оказывают вредное влияние на выходной сигнал каждого из пьезоэлектрических элементов.One of the main disadvantages of this flow sensor is that the information signal about the flow significantly distort external acoustic and vibration effects created by various sources: pumps and compressors, local resistances, insufficiently fixed (and therefore vibrating) sections of pipelines, etc. which have a detrimental effect on the output signal of each of the piezoelectric elements.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому датчику расхода является датчик расхода газа вихревой по свидетельству на полезную модель 2. Работа датчика расхода также основана на зависимости частоты пульсаций давления, возникающих в потоке за телом обтекания в процессе вихреобразования, от расхода измеряемой среды в трубопроводе. Датчик расхода состоит из сквозного корпуса с прямолинейным каналом иThe closest technical solution (prototype) to the claimed flow sensor is a vortex gas flow sensor according to the certificate for utility model 2. The operation of the flow sensor is also based on the dependence of the frequency of pressure pulsations that occur in the stream behind the flow body during the vortex formation process, on the flow rate of the measured medium in the pipeline . The flow sensor consists of a through housing with a straight channel and

тела обтекания в виде трапецеидальной разнобокой призмы с жёстко закрепленными концами в корпусе и расположенным в диаметральной плоскости перпендикулярно оси канала, а также, как минимум, двух пьезоэлектрических элементов с электровыводами (за пределы корпуса) каждый. Пьезоэлектрические элементы встроены в корпус за телом обтекания (по ходу потока) и размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемым потоком. Каждый из пьезоэлектрических элементов встроен в соответствующее боковое отверстие корпуса посредством жёстко охватывающей его втулки с кольцевой отбортовкой, контактирующей с корпусом и соединённой (омоноличенной) с ним посредством, например сварного шва, при этом в зазоре между поверхностью отверстия корпуса и втулки, конструктивно обусловленном размером отбортовки втулки, размещён пластичный высоковязкий материал, например типа фторопласта или композита на его основе.the flow around the body in the form of a trapezoidal opposite prism with rigidly fixed ends in the housing and located in the diametrical plane perpendicular to the axis of the channel, as well as at least two piezoelectric elements with electrical outlets (outside the housing) each. Piezoelectric elements are built into the body behind the flow body (along the flow) and are placed opposite one another and symmetrically to the diametrical plane of the flow body location with the possibility of direct contact with the measured flow. Each of the piezoelectric elements is integrated into the corresponding side opening of the housing by means of a sleeve that rigidly encloses it with an annular flange that contacts the housing and is connected (monolithic) with it through, for example, a weld, while in the gap between the surface of the housing and the sleeve, which is structurally determined by the size of the flange bushings, a highly viscous plastic material is placed, for example, a type of fluoroplastic or a composite based on it.

Известная конструкция датчика расхода обеспечивает его нечувствительность к паразитным вибрациям от каких-либо внешних механических воздействий, но только, как показала практика, для датчиков расхода с толщиной стенки корпуса более 25 мм и при использовании на трубопроводах диаметром до 50 миллиметров включительно, что не позволяет применять известную схему крепления пьезоэлектрических элементов на типоразмерах датчика расхода для трубопроводов больших диаметров (более 50 миллиметров).The known design of the flow sensor ensures its insensitivity to spurious vibrations from any external mechanical influences, but only, as practice has shown, for flow sensors with a shell wall thickness of more than 25 mm and when used on pipelines with a diameter of up to 50 millimeters inclusive, which does not allow the use the well-known scheme for fastening piezoelectric elements on the sizes of the flow sensor for pipelines of large diameters (more than 50 millimeters).

Таким образом, цель создания заявляемой конструкции датчика расхода (иначе - требуемый технический результат) заключается в обеспечении известному техническому решению более высоких потребительских свойств, а именно: в уменьшении зависимости выходного сигнала датчика расхода от акустических и вибрационных помех, вThus, the goal of creating the claimed design of the flow sensor (otherwise, the required technical result) is to provide a well-known technical solution of higher consumer properties, namely: to reduce the dependence of the output signal of the flow sensor on acoustic and vibration interference,

2 повышении его (сигнала) стабильности и информативности показаний2 increase its (signal) stability and information content of readings

датчика расхода вне зависимости от диаметра трубопровода и размеров корпуса.flow sensor, regardless of the diameter of the pipeline and the size of the housing.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном датчике расхода, согласно прототипу, содержащем сквозной корпус с прямолинейным каналом и тело обтекания в виде трапецеидальной равнобокой призмы, жестко закрепленное концами в корпусе и расположенное в диаметральной плоскости перпендикулярно оси канала, а также, как минимум, два пьезоэлектрических элемента с электровыводами (за пределы корпуса) каждый, причем оба пьезоэлектрических элемента встроены в корпус за телом обтекания (по ходу потока), размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемым потоком, каждый из пьезоэлектрических элементов встроен в соответствующее боковое отверстие корпуса посредством жестко охватывающей его втулки с кольцевой отбортовкой, при этом между корпусом и втулкой, коаксиально последней с зазором, определяемым размером ее отбортовки, установлен дополнительный патрубок, жестко закрепленный в корпусе, сопряженный с втулкой по цилиндрической поверхности отбортовки и соединенный с ней сварным швом по их торцам.The required technical result is achieved by the fact that in the known flow sensor, according to the prototype, comprising a through body with a straight channel and a flow body in the form of a trapezoidal equilateral prism, rigidly fixed by the ends in the body and located in the diametrical plane perpendicular to the channel axis, as well as at least two piezoelectric elements with electrical outputs (outside the housing) each, and both piezoelectric elements are built into the housing behind the flow body (upstream), placed opposite one to the other and symmetrically to the diametrical plane of the location of the flow body with the possibility of direct contact with the measured flow, each of the piezoelectric elements is embedded in the corresponding side hole of the housing by means of a sleeve rigidly enclosing it with an annular flange, while between the housing and the sleeve coaxially last with a gap defined by size its flanging, an additional pipe is installed, rigidly fixed in the housing, mated to the sleeve along a cylindrical surface o beads and a weld connected to it at their ends.

На фигуре 1 приведен (схематично) общий вид датчика расхода; на фигуре 2 - выносной элемент I из фигуры 1.The figure 1 shows (schematically) a General view of the flow sensor; figure 2 is a remote element I of figure 1.

Датчик расхода состоит из (смотри фиг. 1) сквозного корпуса 1 с прямолинейным каналом 2, внутри которого размещены тело обтекания 3 и два пьезоэлектрических элемента 4 и 5 с электровыводами 6 и 7 соответственно, расположенных симметрично продольной оси тела обтекания; каждый из пьезоэлектрических элементов встроен в (см. фиг. 2) соответствующее боковое отверстие 8 корпуса посредством жестко охватывающей его втулки (позиции 9 и 10 соответственно). Каждая из втулокThe flow sensor consists of (see Fig. 1) a through case 1 with a rectilinear channel 2, inside of which a flow body 3 and two piezoelectric elements 4 and 5 with electrical outputs 6 and 7, respectively, located symmetrically to the longitudinal axis of the flow body are placed; each of the piezoelectric elements is embedded in (see Fig. 2) the corresponding side hole 8 of the housing by means of a sleeve rigidly enclosing it (positions 9 and 10, respectively). Each sleeve

M-mw0M-mw0

3 В верхней своей части снабжена отбортовкой 11, по цилиндрической3 In its upper part it is equipped with a flange 11, along a cylindrical

поверхности 12 которой втулка сопряжена с патрубком 13 и скреплена с ним сварным швом 14 по их торцам. Пьезоэлектрический элемент (каждый в отдельности) установлен внутри втулки на уступе 15 и закреплен с помощью резьбового элемента 16; уплотнительное кольцо 17 из мягкого металла обеспечивает герметичность установки пьезоэлектрического элемента внутри втулки. Два электровывода, 6 и 7, пьезоэлектрических элементов пропущены внутри полой стойки и поступают в электронный измерительный блок, жестко закрепленный на конце полой стойки (на фиг. 1 дополнительно изображены тонкой линией, и отдельными позициями не показаны).the surface 12 of which the sleeve is associated with the pipe 13 and fastened with it by a weld seam 14 at their ends. The piezoelectric element (each separately) is installed inside the sleeve on the ledge 15 and secured with a threaded element 16; a soft metal O-ring 17 provides for a sealed installation of the piezoelectric element inside the sleeve. Two electrical outputs, 6 and 7, of the piezoelectric elements are passed inside the hollow rack and enter the electronic measuring unit, which is rigidly fixed to the end of the hollow rack (in Fig. 1 they are additionally shown with a thin line and are not shown in separate positions).

Датчик расхода устанавливают (смотри фиг. 1) в виде вставки в трубопровод соединением типа «сандвич с помощью двух фланцев 18 и необходимого количества щпилек 19, с уплотнениями 20.The flow sensor is installed (see Fig. 1) in the form of an insert into the pipeline by a connection of the type “sandwich using two flanges 18 and the required number of pins 19, with seals 20.

Работает датчик по известному принципу: при обтекании потоком с обеих сторон тела обтекания 2 попеременно возникают срывающиеся вихри (создавая так называемую «вихревую дорожку Кармана). Пульсации давления в «дорожке Кармана воспринимаются пьезоэлектрическими элементами 4 и 5, преобразуются каждым из них в электрический сигнал и далее поступают на обработку и вычисление расхода в электронный измерительный блок и представляются пользователю в виде соответствующего показания в стандартных единицах измерения расхода.The sensor works according to the well-known principle: when a stream flows around both sides of a body around a stream 2, torn eddies alternately arise (creating the so-called "Karman vortex track). Pressure pulsations in the “Pocket path” are perceived by the piezoelectric elements 4 and 5, are converted by each of them into an electric signal and then they are processed and calculated by the flow rate into an electronic measuring unit and presented to the user in the form of a corresponding indication in standard flow measurement units.

Как выяснилось в ходе сравнительных и экспериментальных работ, заявляемый датчик расхода, как совокупность существенных признаков (в том числе и отличительных), обеспечивает требуемый технический результат при использовании, соответствует критериям «полезной модели по сущности технического решения при сравнении его с современной (известной) конструкцией датчика-прототипа запущенного в серийное производство и с его потребительскими свойствами, в связи с чем предлагается к защите соответствующим охранным документом (свидетельством) РФ.As it turned out during the comparative and experimental work, the claimed flow sensor, as a combination of essential features (including distinctive ones), provides the required technical result when used, meets the criteria of a “utility model by the nature of the technical solution when comparing it with a modern (known) design a prototype sensor launched into serial production and with its consumer properties, in connection with which it is proposed to be protected by an appropriate security document (certificate) P F.

источники ИНФОРМАЦИИ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ:sources of INFORMATION USED WHEN DRAWING UP A DESCRIPTION OF A USEFUL MODEL:

1.ТУ 39-0148346-001-92 «Счетчики газа вихревые СВГ. Технические условия (Приложение Б).1. TU 39-0148346-001-92 "Vortex gas meters. Technical conditions (Appendix B).

2.РФ, Описание полезной модели по свидетельству № 18852, М. кл.О01Р1/32, приоритет 12.01.2001, прототип.2.RF, Description of the utility model according to certificate No. 18852, M. cl. O01R1 / 32, priority 12.01.2001, prototype.

Claims

A flow sensor containing a through body with a straight channel and a flow body in the form of a trapezoidal equilateral prism, rigidly fixed by the ends in the body and located in the diametrical plane perpendicular to the channel axis, as well as at least two piezoelectric sensors with electrical outputs (outside the body) each, moreover, both piezoelectric sensors are built into the housing behind the flow body (upstream), are placed opposite one another and symmetrically to the diametrical plane of the flow body location with By direct contact with the measured flow, each of the piezoelectric sensors is integrated into the corresponding side opening of the housing by means of a sleeve rigidly enclosing it with an annular flange, characterized in that an additional flange is installed between the housing and the sleeve coaxially last with a gap determined by the size (Δ) of its flanging a pipe rigidly fixed in the housing, mated to the sleeve along the cylindrical flanging surface and connected to it by a weld at their ends.