RU31280U1 - Датчик расхода - Google Patents

Description

ДАТЧИК РАСХОДА

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно: к датчикам расхода жидких и газообразных веществ, и может быть использована для учета потребления, например, воды, сжатого воздуха, перегретого пара, углеводородных газов и т. п. при их транспортировке по трубопроводам.

Общеизвестна конструкция датчика расхода газа 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 датчиков пульсаций давления, которые размещены в корпусе диаметрально противоположно друг другу заподлицо с поверхностью канала за телом обтекания.

Принцип работы датчика расхода заключается в формировании в измеряемом потоке вихревой дорожки Кармана, преобразовании возникающих при этом пульсаций давления в электрический сигнал, выделении из полученного сигнала информационной (частотной) составляющей и формировании выходного нормированного сигнала.

К основным недостаткам этого датчика расхода следует отнести то, что электрический сигнал с датчиков пульсаций давления существенно искажают следующие факторы:

-внешние акустические и вибрационные воздействия, создаваемые различными источниками: насосами и компрессорами, местными сопротивлениями, незакрепленными участками трубопроводов и т. п.;

-конденсатообразование в трубопроводе и наличие конденсата при измерении расхода газообразных сред;

-грязевые отложения в канале датчика расхода, создающие пристеночные шумы и др.

2003108605

igHiiiiiiiiniiMiiiiH

2003ioB6as

М.кл.О01Р1/32

В связи с этим затруднено, а порой и невозможно, выделение информационной составляющей этого сигнала.

Наиболее близким техническим решением (нрототипом) к заявляемому датчику расхода является датчик расхода 2, состоящий из сквозного корпуса с прямолинейным каналом, тела обтекания в виде трапецеидальной равнобокой призмы с жёстко закрепленными в корпусе концами, расположенного в диаметральной плоскости перпендикулярно оси канала, а также, как минимум, двух датчиков пульсаций давления с электровыводами (за пределы корпуса) каждый. Датчики пульсаций давления встроены в корпус за телом обтекания (по направлению потока), размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемой средой. Каждый из датчиков пульсаций давления 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.

Принцип работы датчика расхода так же основан на однозначной зависимости частоты пульсаций давления в вихревой дорожке Кармана от расхода измеряемой среды.

Известная конструкция датчика расхода обеспечивает значительно меньшее влияние акустических и вибрационных помех, конденсата и грязевых отложений в канале на качество сигнала (отношение сигнал/шум) с датчиков пульсаций давления. Однако, как показала практика использования такой конструкции, возмущения потока, возникаюшие при обтекании выступающей части втулки, вносят дополнительные шумы в сигнал с датчиков пульсаций давления, что, в свою очередь, снижает качество этого сигнала. Этот эффект возрастает при увеличении числа Рейнольдса и делает практически невозможным использование такой конструкции для измерения расхода большинства жидких сред.

Таким образом, цель создания заявляемой конструкции датчика расхода (иначе - требуемый технический результат) заключается в обеснечении известному техническому решению более высоких потребительских свойств путем расширения функциональных возможностей:

-в расширении динамического диапазона измерения в сторону больших чисел Рейнольдса, включая возможность работы как на газообразных, так и на жидких средах;

-в повышении стабильности и достоверности измерений за счет повышения качества (отношения сигнал/п1ум) сигнала с датчиков пульсаций давления.

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 датчика пульсаций давления с электровыводами (за пределы корпуса) каждый, причем оба датчика пульсаций давления встроены в корпус за телом обтекания (по направлению потока), размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемой средой, каждый из датчиков пульсаций давления встроен в соответствующее боковое отверстие корпуса посредством жестко охватывающей его втулки и частично выдвинут внутрь корпуса на конструктивно заданную величину А, а боковая поверхность выдвинутого внутрь корпуса конца втулки выполнена с

кольцевым, коническим по форме выступом с большим диаметром на торце втулки.

Дополнительными отличиями заявляемого объекта (от прототипа) являются, согласно формулы, выполнение конического выступа с углом 7 между образующей конической поверхности и торцом втулки в пределах 5...30°, а также то, что диаметр D торца конического выступа составляет

1,2... 1,8 диаметра d выдвинутой в поток части втулки.

Отметим, что из общеизвестных источников информации (в том числе и патентных) не выявлены устройства, идентичные предлагаемому, и/или устройства с совокупностью существенных признаков (в том числе и отличительных), эквивалентных совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и проявляющих такие же свойства, позволяющие достичь требуемого технического результата при реализации. Это позволяет утверждать, что предлагаемое техническое решение удовлетворяет «критериям полезной модели.

На фигуре 1 приведен (схематично) общий вид датчика расхода, на фигуре 2 - выносной элемент I из фигзфы 1.

Датчик расхода состоит из (смотри фиг. 1) сквозного корпуса 1 с прямолинейным каналом 2, внутри которого размещены тело 3 обтекания и два датчика 4 и 5 пульсаций давления с электровыводами 6 и 7 соответственно, размещенные симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания. Каждый из датчиков пульсаций давления встроен в (см. фиг. 2) соответствующее боковое отверстие 8 корпуса посредством жестко охватывающей его втулки 9. Каждая из втулок 9 своей верхней цилиндрической частью, крепится к корпусу 1 посредством, например, сварного шва 10. Каждый из датчиков (4 и 5) пульсаций давления установлен внутри втулки 9 на уступе 11 и закреплен с помощью резьбового элемента 12. Уплотнительное кольцо 13 из мягкого металла (например из меди) обеспечивает герметичность установки датчика пульсаций давления внутри втулки. Оба электровывода (6 и 7) обоих датчиков пульсаций давления пропущены внутри полой стойки и поступают в электронный измерительный блок, жестко закрепленный на конце полой стойки (на фиг. 1 эти элементы конструкции изображены тонкой линией и отдельными позициями не обозначены).

4

Датчик расхода устанавливают (смотри фиг, 1) в виде вставки в трубопровод соединением типа «сандвич с помощью двух фланцев 14 и шпилек 15с уплотнениями 16.

Работает датчик по известному принципу: при протекании измеряемой среды через канал корпуса датчика расхода с обеих сторон тела обтекания 2 возникают попеременно срывающиеся вихри - так называемая вихревая дорожка Кармана. Пульсации давления измеряемой среды в вихревой дорожке Кармана воспринимаются датчиками 4 и 5 пульсаций давления, преобразуются каждым из них в электрический сигнал и далее по электровыводам 6 и 7 поступают на электронную плату для дальнейшего преобразования и формирования нормированного выходного сигнала датчика расхода.

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 рещения при сравнении его с современным (известным) датчиком-прототипом, запущенным в серийное производство, и с потребительскими свойствами последнего, в связи с чем предлагается к защите соответствующим охранным документом (патентом) РФ.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ИСНОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ:

1.ТУ 39-0148346-001-92 «Счетчики газа вихревые СНГ. Технические условия (Приложение Б).

2.РФ, Описание полезной модели по свидетельству № 18852, М. кл.О01Р1/32, приоритет 12.01.2001, прототип.

Claims (3)

1. 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 датчика пульсаций давления с электровыводами (за пределы корпуса) каждый, причем оба датчика пульсаций давления встроены в корпус за телом обтекания (по направлению потока), размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемой средой, каждый из датчиков пульсаций давления встроен в соответствующее боковое отверстие корпуса посредством жестко охватывающей его втулки, частично выдвинутой внутрь корпуса на конструктивно заданную величину Δ, отличающийся тем, что боковая поверхность выдвинутого внутрь корпуса конца втулки выполнена с кольцевым, коническим по форме, выступом с большим диаметром на торце втулки.

2. Датчик расхода по п.1, отличающийся тем, что угол γ между образующей конического выступа и торцом втулки составляет 5-30°.

3. Датчик расхода по пп.1 и 2, отличающийся тем, что диаметр D торца конического выступа составляет 1,2-1,8 диаметра d вдвинутой в поток части втулки.