RU91423U1

RU91423U1 - PRIMARY TRANSMITTER OF ULTRASONIC FLOW METER

Info

Publication number: RU91423U1
Application number: RU2009140626/22U
Authority: RU
Inventors: Сергей Альтаирович Волков; Евгений Евгеньевич Сулиди-Кондратьев
Original assignee: Сергей Альтаирович Волков; Евгений Евгеньевич Сулиди-Кондратьев
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2010-02-10

Abstract

1. Первичный преобразователь ультразвукового расходомера, содержащий корпус со входным и выходным патрубками, находящимися на одной оси, измерительный участок в виде трубы, ось которой параллельна оси патрубков, а диаметр равен диаметру патрубков, и два пьезопреобразователя, каждый из которых размещен на соответствующем патрубке, оси ультразвуковых лучей пьезопреобразователей перпендикулярны оси патрубков и оси трубы измерительного участка, при этом в качестве отражателей используются две противоположные радиальные внутренние поверхности трубы измерительного участка в месте ее загиба на 90° по радиусу R, определяемому из формулы ! R=1,71D, ! где D - диаметр трубы измерительного участка. ! 2. Первичный преобразователь по п.1, содержащий на патрубках дополнительные пьезопреобразователи для охвата всей зоны контроля при увеличении диаметра трубы измерительного участка.1. The primary transducer of an ultrasonic flow meter, comprising a housing with inlet and outlet nozzles located on the same axis, a measuring section in the form of a pipe whose axis is parallel to the axis of the nozzles, and the diameter is equal to the diameter of the nozzles, and two piezoelectric transducers, each of which is placed on the corresponding nozzle, the axes of the ultrasonic rays of the piezoelectric transducers are perpendicular to the axis of the nozzles and the axis of the pipe of the measuring section, while two opposite radial internal rotations are used as reflectors the length of the pipe of the measuring section in the place of its bend by 90 ° along the radius R, determined from the formula! R = 1.71D,! where D is the pipe diameter of the measuring section. ! 2. The primary transducer according to claim 1, containing additional piezoelectric transducers on the nozzles to cover the entire control zone with increasing pipe diameter of the measuring section.

Description

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и пищевой промышленности.The utility model relates to measuring equipment and can be used in the gas, oil, chemical and food industries.

Прототипом полезной модели является первичный преобразователь ультразвуковых расходомеров-счетчиков, имеющих диаметр сечения проточной полости одного порядка с диаметром сечения ультразвукового луча (как правило от 10 до 40 мм), содержащий корпус со входными и выходными патрубками, находящимися на одной оси, два пьезопреобразователя, оси ультразвуковых лучей которых перпендикулярны оси патрубков, два косых отражателя, при этом, ось измерительного участка между косыми отражателями параллельна оси патрубков, смещена относительно этой оси более чем на один диаметр проточной полости патрубков оппозитно пьезопреобразователям - свидетельство РФ на полезную модель №66031, G01F 1/66, 2007 г.The prototype of the utility model is the primary transducer of ultrasonic flow meters, counters having a diameter of the cross section of the flow cavity of the same order with the diameter of the cross section of the ultrasound beam (usually from 10 to 40 mm), containing a housing with inlet and outlet nozzles located on the same axis, two piezoelectric transducers, axes ultrasonic rays which are perpendicular to the axis of the nozzles, two oblique reflectors, while the axis of the measuring section between the oblique reflectors is parallel to the axis of the nozzles, is offset from this axis and more than one diameter of the flow cavity of the pipes opposite to piezoelectric transducers - certificate of the Russian Federation for utility model No. 66031, G01F 1/66, 2007

Недостатком этого устройства является наличие косых отражателей, вызывающих турбулентность измеряемого потока при их отекании и, как следствие, нелинейность и нестабильность характеристик расходомера, то есть, его низкую чувствительность и точность измерений. Также оно не может быть использовано для проточных полостей с диаметром сечения больше 40 мм, то есть, имеет ограничения в применении и, кроме того, является сложным в изготовлении.The disadvantage of this device is the presence of oblique reflectors, which cause turbulence of the measured flow during their swelling and, as a result, the nonlinearity and instability of the flowmeter characteristics, that is, its low sensitivity and measurement accuracy. Also, it cannot be used for flow cavities with a cross-sectional diameter of more than 40 mm, that is, it has limitations in use and, in addition, is difficult to manufacture.

В связи с этим, технической задачей, решаемой полезной моделью, является повышение чувствительности и точности измерений, а также расширение диапазона измерений.In this regard, the technical problem solved by the utility model is to increase the sensitivity and accuracy of measurements, as well as expand the measurement range.

Эта задача решена в первичном преобразователе ультразвукового расходомера, содержащим корпус со входным и выходным патрубками, находящимися на одной оси, измерительный участок в виде трубы, ось которой параллельна оси патрубков, а диаметр равен диаметру патрубков, и два пьезопреобразователя, каждый из которых размещен на соответствующем патрубке, оси ультразвуковых лучей пьезопреобразователей перпендикулярны оси патрубков и оси трубы измерительного участка, при этом в качестве отражателей используются две противоположных радиальных внутренних поверхности трубы измерительного участка в месте ее загиба на 90° по радиусу R, определяемому из формулы:This problem is solved in the primary transducer of an ultrasonic flow meter, comprising a housing with inlet and outlet nozzles located on the same axis, a measuring section in the form of a pipe whose axis is parallel to the axis of the nozzles, and the diameter is equal to the diameter of the nozzles, and two piezoelectric transducers, each of which is placed on the corresponding the pipe, the axes of the ultrasonic rays of the piezoelectric transducers are perpendicular to the axis of the pipes and the pipe axis of the measuring section, while two opposite radial the internal surface of the measurement pipe section at the point of the bend 90 ° along the radius R, defined by the formula:

R=1,71D,R = 1.71D,

где D - диаметр трубы измерительного участка.where D is the pipe diameter of the measuring section.

Указанная геометрическая формула отражает необходимое положение оси ультразвукового луча пьезопреобразователя, при котором, попадая на радиальную внутреннюю поверхность измерительного участка трубы и отражаясь от нее, он совпадает с осью трубы измерительного участка.The specified geometric formula reflects the necessary position of the axis of the ultrasonic beam of the piezoelectric transducer, in which, falling on the radial inner surface of the measuring section of the pipe and reflected from it, it coincides with the axis of the pipe of the measuring section.

Для достижения эффекта расширения диапазона измерений, на патрубках могут содержаться дополнительные пьезопреобразователи для охвата всей зоны контроля при увеличении диаметра трубы измерительного участка, то есть, когда этот диаметр больше ширины ультразвукового луча отдельного пьезопреобразователя (более 40 мм).To achieve the effect of expanding the measurement range, additional piezotransducers may be contained on the nozzles to cover the entire control zone with increasing pipe diameter of the measuring section, that is, when this diameter is greater than the width of the ultrasonic beam of an individual piezotransmitter (more than 40 mm).

На чертеже приведена конструкция устройства.The drawing shows the design of the device.

Первичный преобразователь ультразвукового расходомера содержит корпус 1 со входным и выходным патрубками 2, находящимися на одной оси. Ось трубы 3 измерительного участка параллельна оси патрубков 2, а ее диаметр равен диаметру патрубков. Пьезопреобразователи 4 размещены на соответствующих патрубках 2; оси их ультразвуковых лучей перпендикулярны оси патрубков 2 и оси трубы 3 измерительного участка. В качестве отражателей используются две противоположных радиальных внутренних поверхности 5 трубы 3 измерительного участка в месте ее загиба на 90° по радиусу R.The primary transducer of an ultrasonic flow meter comprises a housing 1 with inlet and outlet nozzles 2 located on the same axis. The axis of the pipe 3 of the measuring section is parallel to the axis of the nozzles 2, and its diameter is equal to the diameter of the nozzles. Piezoelectric transducers 4 are placed on the corresponding nozzles 2; the axis of their ultrasonic rays is perpendicular to the axis of the nozzles 2 and the axis of the pipe 3 of the measuring section. As reflectors, two opposite radial inner surfaces 5 of the pipe 3 of the measuring section are used in the place of its bend by 90 ° along the radius R.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

Через патрубки 2 и трубу 3 измерительного участка устройства прокачивают измеряемую жидкость или газ. Один из пьезопреобразователей 4 излучает ультразвуковые колебания, которые, отражаясь от радиальной внутренней поверхности 5 трубы 3, проходят по измерительному участку, взаимодействуя с попутно движущейся измеряемой средой, а затем, вновь отражаясь от противоположной радиальной поверхности 5, попадают на второй пьезопреобразователь 4. При этом измерительное устройство, не показанное на чертеже, например, компьютер, фиксирует время прохождения ультразвуковых колебаний. Затем работа пьезопреобразователей 4 повторяется в обратной последовательности и на компьютере фиксируется время прохождения ультразвука против движения измеряемой среды. По этим двум значениям времени компьютер вычисляет расход прокачиваемой среды.A measured liquid or gas is pumped through the nozzles 2 and the pipe 3 of the measuring section of the device. One of the piezoelectric transducers 4 emits ultrasonic vibrations, which, reflected from the radial inner surface 5 of the pipe 3, pass through the measuring section, interacting with the simultaneously moving measured medium, and then, again reflected from the opposite radial surface 5, fall on the second piezoelectric transducer 4. a measuring device not shown in the drawing, for example, a computer, records the transit time of ultrasonic vibrations. Then, the operation of the piezoelectric transducers 4 is repeated in the reverse order and the ultrasound transit time against the motion of the measured medium is recorded on a computer. Using these two values of time, the computer calculates the flow rate of the pumped medium.

Таким образом в предлагаемом устройстве за счет используемого типа отражателей и возможного увеличения количества пьезопреобразователей при работе с увеличенным диаметром трубы измерительного участка, повышается чувствительнось и точность измерений, а также расширяется его диапазон. Кроме того, исключение операции монтажа косых отражателей внутри трубы измерительного участка упрощает технологию изготовления устройства.Thus, in the proposed device due to the type of reflectors used and the possible increase in the number of piezoelectric transducers when working with an increased pipe diameter of the measuring section, sensitivity and measurement accuracy are increased, and its range is also expanded. In addition, the exclusion of the installation of oblique reflectors inside the pipe of the measuring section simplifies the manufacturing technology of the device.

Claims

1. The primary transducer of an ultrasonic flow meter, comprising a housing with inlet and outlet nozzles located on the same axis, a measuring section in the form of a pipe whose axis is parallel to the axis of the nozzles, and the diameter is equal to the diameter of the nozzles, and two piezoelectric transducers, each of which is placed on the corresponding nozzle, the axes of the ultrasonic rays of the piezoelectric transducers are perpendicular to the axis of the nozzles and the axis of the pipe of the measuring section, while two opposite radial internal rotations are used as reflectors the length of the pipe of the measuring section in the place of its bend by 90 ° along the radius R, determined from the formula

R = 1.71D,

where D is the pipe diameter of the measuring section.

2. The primary transducer according to claim 1, containing additional piezoelectric transducers on the nozzles to cover the entire control zone with increasing pipe diameter of the measuring section.