SU1716333A1 - Вихревой расходомер - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  расхода газов и жидкостей. Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и расширение области применени . При течении по трубе потока жидкости или газа сужающеес  устройство создает отрыв потока, который присоедин етс  к стенке на рассто нии (8...9) D-d/2, где D - внутренний диаметр трубы; d -диаметр отверсти  сужающего устройства. В области присоединени  потока заподлицо со стенкой установлен один или несколько зондов , выполн ющих функцию реверсивных преобразователей частоты вихрей. Выходной сигнал с зондов дает информацию о расходе газа или жидкости. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может найти применение в расходометрии.

Известно устройство, реализующее способ использовани  посто нного перепада давлени .

Недостатками данного устройства  вл - етс  зависимость показаний ротаметра от свойств вещества - плотности, в зкости, и др., а также сложность отображени  ротаметра в электрических величинах, что снижает точность измерений и ограничивает область применени .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  вихревой расходомер, содержащий измерительный канал цилиндрической формы с установленным в нем преп тствием в виде плохообтекаемого

(вихреобразующего) тела, за которым установлен преобразователь частоты вихрей.

Недостатки известного устройство-прототипа - низка  надежность и узка  область применени .

Целью изобретени   вл етс  повыше- .ние надежности и расширение области применени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство, содержащее измерительный канал цилиндрической формы с установленным в нем преп тствием, за которым установлен реверсивный преобразо- ваТель частоты вихрей, преп тствие выполнено в виде сужающего устройства, проходное отверстие которого соосно каналу , а ниже по потоку от сужающего устройства , заподлицо со стен кой измерительного канала установлен преобразователь часто 1

Оч 00 00 СО

мжиаЬ

ты на рассто нии X - (8...9) - - от сУжа

ющего устройства, где D - внутренний диаметр измерительного канала, d - диаметр проходного отверсти  сужающего устройства .

С целью повышени  точности в измерительном канале заподлицо со стенкой уста- новлено по окружности несколько реверсивных преобразователей частоты вихрей.

На фиг. 1а,б представлены конструкци  и структурна  схема соответственно измерител ; на фиг. 2а приведен график зависимости частоты реверсировани  вектора скорости потока в области присоединени  от продольной координаты, на фиг. 26 - градуировочна  зависимость устройства в виде функции V f(n), где - максималь- на  частота смены направлени  вектора .скорости потока в области присоединени , /с - объемный расход через трубопровод .

Измеритель содержит измерительный канал 1 (фиг. 1 а) цилиндрической формы ди- аметром DC установленным в нем сужающим устройством: 2, отверстие которого диаметром d соосно каналу, а ниже по потоку от сужающего устройства 2 на рассто - D-d

нии (8...9)

заподлицо со стенкой

установлен один или несколько зондов 3 (на фиг. 1 показано три зонда), состо щих из трех параллельных пленочных элементов 4- 6, расположенных перпендикул рно оси ка- нала и покрытых защитной пленкой (не показана) из диэлектрического материала, например кварца толщиной 5-10 мкм. Пленочные элементы располагают на диэлектрической подложке корпуса 7. Центральный элемент 5 зонда (фиг. 1 б) подключен к источнику 8 посто нного тока, а два боковых зонда 4, 6 включены в плечи моста сопротивлений, состо щего из двух резисторов R и пленочных элементов 4 и 6. Из- мерительна  диагональ моста сопротивлений соединена с формирователем 9 сигнала, выход которого соединен с блоком 10 обработки сигнала. Аналогично подключаютс  к блоку 10 обработки сигна- лов и другие зонды 3. Выход блока 10 обработки сигналов подключают к частотомеру 11, В случае, если имеетс  один зонд 3. то блок 10 обработки сигналов не нужен. Формирователь 9 сигнала состоит из дифферен- циального усилител  12, соединенного с компаратором 13, выход которого соединен с выходным каскадом 14.

Устройство работает следующим образом .

5

0

5

0

0

5 0 5 0 5

При течении потока по трубе 1 сужающее устройство 2 создает отрыв потока, который присоедин етс  к стенке на

рассто нии (8...9) -к- . Штрихпунктирной линией обозначена на фиг. 1а раздел юща  лини  тока h, котора  отдел ет основной поток от рециркулирующей жидкости . Стрелками показано направление скорости потока вблизи стенки за областью присоединени  потока. Скорость потока непрерывно мен ет свое направление на противоположное в области присоединени  потока, причем частота изменений направлени  скорости потока в области присоединени  линейно зависит от скорости основного потока.

В области присоединени  потока установлен один или несколько зондов 3. Центральный пленочный элемент 5 зонда 3 нагрет посто нным током. При этом вокруг, него создаетс  нагретый объем жидкости или газа, который сноситс  потоком вдоль стенки на один из крайних элементов 4 или 6. Боковые элементы 4, 6 работают в режиме термометров сопротивлени  и регистрируют изменение температуры потока, определ   таким образом направление теплового следа с центрального элемента, а следовательно , направление скорости потока. При воздействии нагретого объема жидкости (или газа) на один из боковых элементов 4 или б зонда 3 сопротивление бокового элемента измен етс  и мост сопротивлений разбалансируетс . Напр жение разбаланса , пол рность которого содержит информацию о направлении потока, поступает на формирователь 9 сигнала, в котором напр жение разбаланса усиливаетс  дифференциальным усилителем 12. С помощью компаратора 13 и выходного каскада 14 на выходе формировател  9 формируютс  в зависимости от направлени  скорости потока два уровн  выходного сигнала. Например, при направлении скорости потока слева направо формируетс  напр жение 1 В, в противоположном направлении скорости потока - О В. Образующа с  на выходе формирователей 9 сигналов частота изменени  уровн  выходного сигнала, отражающа  ча- сготу изменени  направлени  скорости потока , котора пропорциональна расходу жидкости в сужающем устройстве, поступает на блок 10 обработки сигналов, в котором определ етс  среднее значение поступающих на него частот (среднее значение расхода ). Результат измер емого расхода выдаетс  частотомером 11. В случае, если имеетс  только один регистратор частоты, частотный сигнал с выхода формировател 

9 непосредственно поступает на частотомер 11.

Из графика распределени  частоты реверсировани  вектора скорости потока п - f(x) в области присоединени , полученного с помощью устройства (в экспериментах сужающее устройство могло перемещатьс  вдоль канала, а зонд оставалс  неподвижным - (фиг. 2а) видно, что закон распределени  частоты близок к нормальному, при этом максимум в распределении совпадает с положением осредненной точки присоединени  потока и расположен на рассто нии X (8...9) D d от сужающего устройства.

Из градуировочной зависимости расхо- домерного устройства V f(n) (фиг. 26) видно , что в диапазоне значений объемного расхода V ,002 до 0,035 м3/с зависимость V™ f (п ) линейна. При меньших значени х Улинейность нарушаетс , очевидно, вследствие смещени  положени  максимума в распределении п f(x). Верхн   грани- ца значений измер емого расхода будет определ тьс : дл  газов - сжимаемостью

0

5

0 5

среды, дл  жидкости - кавитационными процессами в сужающем устройстве.

Claims (2)

1. Вихревой расходомер, содержащий канал цилиндрической формы с установленным в нем преп тствием, за которым расположен преобразователь частоты вихрей, отл и- чающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и расширени  области применени , преп тствие выполнено в виде сужающего устройства, проходное отверстие которого соосно с каналом, а преобразователь частоты вихрей выполнен реверсивным и установлен заподлицо со стенкой канала

на рассто нии (8-9) d от сужающего

устройства, где D - внутренний диаметр канала; d - диаметр проходного отверсти  сужающего устройства.

ч

2. Расходомер по п. 1, о т л и ч а ю щ и й- с   тем, что, с целью повышени  точности, в измерительном канале заподлицо со стенкой установлено по окружности несколько реверсивных преобразователей частоты вихрей.

1 г

SS/)vs/sb//SSSSSSSSSS Sfj SSj /S/S/SssТ

t3%r

... fffffff rsssrsr

. fffffff rsssr

SSSfSfffffSA I T/V A

(

3%r

... fffffff rsssrsr

SfffffSA I T/V A

фцг.1

пЛ

80 60 40

го

0,5ЦО4,52,0 & Y40V/C

5

. Ф«&2