SU1167433A1 - Датчик массового расхода - Google Patents

Abstract

ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА, содержащий корпус в виде отрезка трубы, измерительную турбинку и упр го св занную с ней ведущую турбинку установленную в подшипниках на одно валу, тонкостенньй цилиндр,охватыва ющий лопастную решетку ведущей тур/ // )V///////l// /f//// II / I Л 9 S бинки, два магнитных отметчика, укрепленных соответственно на турбинках , и две индукционные катушки, установленные снаружи корпуса у турбинок , отличающийс  тем, что, с целью повьппени  точности измерени , перед измерительной турбинкой на входе потока жидкости соосно размещена цилиндрическа  втулка, жестко закрепленна  на валу и имеюща  наружный диаметр, равньй внещнему диаметру ступицы измерительной турбинки, при этом цилиндр, св занньй с ведущей турбинкой, имеет длину, большую длины обеих турбинок, и передн   торцова  поверхность цилиндра и цилиндрической втулки расположены в одной плоскости. /X//A/////X//////y//////A 6 16

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  расхода жидкого топлива, потребл емого двигател ми летательных апп-аратов. Известен датчик массового расхода содержащий чувствительный элемент в виде спиральной или пр мопластной турбинки, котора  приводитс  во вращение с тссмощью приводного устройства , вьшолненного в виде электропривода . Турбинка соединена с приводом с помощью упругого элемента На лопасти турбинки и на приводном устройстве укреплены магнитные отмет чики, а снаружи корпуса датчика в плоскост х вращени  магнитов установ лены индукционные катушки. При наличии расхода жидкости через датчик и при вращении турбинки на ней возникает гидродинамический момент,под действием которого она поворачиваетс  на оси на некоторый угол и деформирует упругий элемент. При вращении турбинки в индукционных катушках навод тс  импульсы электрического тока, временной промежуток между которыми пропорционален углу поворота турбинки и обратно пропорционален скорости ее вращени . В конечном итоге временной интервал пропорционален массовому расходу 1J. Недостатком известного датчика  вл етс  недостаточно высока  точность измерени  расхода в зких жидкостей . Это вызвано тем, что при вра щении турбинки в в зкой жидкости воз никает момент в зкого трени  по поверхности турбинки, который вызывае дополнительньй угол поворота и соот ветственно увеличение временного ин тервала. Таким образом, статическа  характеристика датчика зависит от величины в зкости рабочей жидкос ти, т.е. возникает дополнительна  погрешность при измерении расхода в зких жидкостей. Известен датчик массового расход содержащий корпус в виде отрезка тр бы, измерительную турбинку и упруго св занную с ней ведущую турбинку, установленную в подшипниках на одно валу, тонкостенный цилиндр, охватывающий лопастную решетку ведущей турбинки, два магнитных отметчика, укрепленных соответственно на турби ках, две индукционные катушки,установленные снаружи корпуса у турбинок . Датчик работает по схеме с гидроприводом , т.е. приводом от потока. Временной интервал, пропорциональ- ньй массовому расходу, измер етс  между импульсами, наведенными в индукционных катушках от магнитных отметчиков . При идентичности обеих турбинок и их упругих элементов дополнительный момент от в зкого трени  и соответственно дополнительный временной интервал от вли ни  в зкости автоматически должен исключатьс , и показани  датчика не должны зависеть от вли ни  в зкости С Однако невозможно добитьс  cqвершенно одинаковых характеристик упругих элементов двух турбинок. Поэтому погрешность такого датчика массового расхода даже при работе на малов зкой жидкости больше погрешности датчика с одной чувствительной турбинкой, а при увеличении в зкости жидкости компенсаци  вли ни  в зкости оказываетс  недостаточной . Кроме того, недостатком прототипа  вл етс  сложность конструкции вследствие наличи  дополнительной чувствительной турбинки со своим упругим элементом и низка  надежность работы датчика. . Цель изобретени  - повьш1ение точности измерени . . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в датчике массового расхода, содержащем корпус в виде отрезка трубы , измерительную турбинку и упругосв занную с ней ведущую турбинку, установленную в подшипниках .на одном валу, тонкостен ньй цилиндр, охватывающий лопастную решетку ведущей турбинки, два магнитных отметчика , укрепленных соответственно на турбинках, две индукционные катушки , установленные снаружи корпуса у турбинок, перед измерительной турбинкой на входе потока жидкости соосно размещена цилиндрическа  втулка, жестко закрепленна  на валу и имекща  наружный диаметр, равный внешнему диаметру ступицы измерительной турбинки, при этом цилиндр, св занный с ведущей турбинкой, имеет длину, большую длины обеих турбинок , и передн   торцова  поверхность цилиндра и цилиндрической втулки расположены в одной плоскости .

3

На чертеже представлена конструкци  предлагаемого датчика массового расхода.

Датчик содержит корпус 1, вьтолненный в виде отрезка трубы, внутри которого на оси 2, установленной на подшипники 3 и 4, расположена ведуща  турбинка 5 с лопаст ми, наклоненными к оси датчика. Измерительна  турбинка 6 находитс  на оси 2 на подшипниках 7 и 8 и соединена с осью упругим элементом, например спиральной пружиной 9. На лопаст х турбинок 5 и 6 укреплены посто нные магниты 10 и 11. Снаружи корпуса 1 в П.ПОСКОСТЯХ вращени  магнитов 10 и 11 расположены индукционные катушки 12 и 13. На входе и вькоде потока жидкости расположены струевьтр мители 14 и 15. На ведущей турбинке, 5 жестко укреплен цилиндр 16, которьй охватывает измерительную турбин .ку 6 с зазором на всей ее длине. На оси 2 перед измерительной турбинкой жестко укреплена втулка 17, имеюща  частично цилиндрическую поверхность

Предлагаемый датчик массового рас хода работает следующим образом.

Поток жидкости, протека  через датчик, вращает ведущую турбинку 5, вращение которой через упругий элемент 9 передаетс  измерительной турбинке 6. В результате возникает гидродинамический момент, под действием которого измерительна  турбинка 6 поворачиваетс  вокруг оси на угол

G ю г2

(1)

oi

-угол поворота измеритель .где ной турбинки;

-массовый расход;

G

W

-углова  скорость измерительной турбинки;

г - средний радиус измерительной турбинки; с - жесткость пружины. При вращении ту.бинок 5 и 6 в индукционных катущках 12 и 13 навод тс  импульсы электрического тока, сдвинутые на промежуток времени t, пропортдиональный массовому расходу

G г

. (2)

ut

U1

74334

В результате в зкого трени  на вращаюпоюс  измерительную турбинку. J действует момент трени , под действием которого возникает дополки5 тельньй угол поворота и соответственно дополнительньй временный сдвиг 4tv завис щирг от в зкости рабочей жидкости, скорости вращени  и поверхности трени  измерительной 10 турбинки 6. Таким образом, статическа  характеристика датчика массового расхода (зависимость временного интервала от массового ) зависит от в зкости рабочей жидкости

G г

(3)

ut

At,

т.е. возникает погрешность измерени  расхода.

Компенса11;и  дополнительной погрешности от изменени  в зкости рабочей жидкости в предлагаемом датчике осуществл етс  следзющим образом.

Поток жидкости, проход  через вращающийс  кольцевой концентрически канал, образованньй цилиндрической поверхностью втулки 17 и частью поверхности цилиндра 16, за счет в зки сил подвергаетс  некоторой закрутке, т.е. приобретает некоторую угловую скорость, величина которой зависит от в зкости рабочей жидкости, длины цилиндрического канала и скорости вращени  турбинок.

Закрутка потока на входе в измерительную турбинку в направлении ее вращени  эквивалентна уменьшению ее угловой скорости, что приводит к уменьшению действующего на турбинку гидродинамического момента, т.е. к уменьшению угла поворота, и соответственно временного интервала на некоторую величину Aty.

Подбором длины кольцевого канала может быть обеспечено равенство

(4)

at

ЛС

т.е. осуществл етс  компенсаци  вли ни  в зкости.

По сравнению с известными устройствами аналогичного назначени  предлагаемое изобретение повьш1ает точность измерени  расхода жидкости, расшир ет диапазон измерени  и попытает надежность работы датчиклПовышение точности измерени  расхода жидкости осуществл етс  благодар  тому, что расположенный перед и,змерителъной турбинкой на входе потока жидкости вращающийс  кольцевойкон- 5 центрический канал, образованный двут м  цилиндрами, св занными с приводным устройством, сообщает потоку жидкости некоторую угловую скорость, завис щую от в зкости рабочей жидкости, за счет чего осуществл етс  компенсаци  вли ни  в зкости. 1167 ЗЗf Расигирение диапазона измерени  осуществл етс  за счет более точной компенса1щи в зкости, что позвол ет при заданной точности производить измерени  в более широком диапазоне расходов. По сравнению с базовым объектом датчиком расхода топлива ЛРТ8, использование предлагаемого датчика позвол ет уменьшить погрешность измерени  расхода жидкостей в зкостью 1,5-16 Ст.

Claims (1)

1. ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА, содержащий корпус в виде отрезка трубы, измерительную турбинку и упруго связанную с ней ведущую турбинку, установленную в подшипниках на одном валу, тонкостенный цилиндр,охватывающий лопастную решетку ведущей тур- бинки, два магнитных отметчика, укрепленных соответственно на турбинках, и две индукционные катушки, установленные снаружи корпуса у турбинок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, перед измерительной турбинкой на входе потока жидкости соосно размещена цилиндрическая втулка, жестко закрепленная на валу и имеющая наружный диаметр, равный внешнему диаметру ступицы измерительной турбинки, при этом цилиндр, связанный с ведущей турбинкой, имеет длину, большую длины обеих турбинок, и передняя тор- ® цовая поверхность цилиндра и цилиндрической втулки расположены в одной плоскости.

   SU ,.„1167433