SU966495A1 - Акустический преобразователь расхода - Google Patents

Description

Изобретение относитЬ  к измерительной технике и может быть использовано в различных отрасл х народного хоз йства при измерении pad- : хода.

Известен акустический преобразователь расхода, включак дий две приемо-излучающие головки, установленные на противоположных сторонах трубопровода и сдвинутые друг относительно друга на некоторое рассто ние вдоль оси трубопровода. В таком преобразователе ультразвуковые волны распростран ютс  в контролируемой жидкости под углом к направлению скорости потока Lll.

Однако данный преобразователь имеет недостаточную чувствительность при измерении малых расходов в трубопроводах небольшого внутреннего диаметра, поскольку чувстви- тельность пропорциональна осевому рассто нию между приемо-излучающими головками, которое не превышает одного - дву:е диаметров трубопровода .

Нгинболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  преобразователь расхода, содержащий пр молинейный отрезок трубопровода р двум  приемо-излучающими головками , установленными на его торт . цах, и два патрубка дл  ввода и вывода контролируемой жидкости 2 J.

Недостатком такого преобразовател  расхода  вл етс  зависимость чувствительности от скорости звука в контролируемой жидкости, Действи10 тельно, чувствительность акустического преобразовани  расхода, котора  определ етс  как отношение разности времен прохождени  зондирук  их сигналов от одной приемо-излучаюцей

ts головки к другой во взаимно-противоположных направлени х АТ: к величине расхода Q, св зана с конструктивными параметрами преобразовател  и скоростью звука в жидкости следую20 щей зависимостью

8L

(1)

где О - диаметр трубопровода;

25

L - длина участка трубопровода мржду приемо-излучающими головками , на котором имеетс  движение контролируемой сре- ды, она равна приблизительно

Claims (2)

1. 30 рассто нию между патрубками. Дл  жидкостей, скорость звука в которых отличаетс  на 10%, разность чувствительностей преобразовател  с тавл ет 20%. В р де случаев такое изменение чувствительности  вл етс  недопустимом. Цель изобретени  - обеспечение посто нной чувствительности при измерении расхода большого класса лшд костей. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в акустическом преобразователе расхода, соосно с трубопроводом в месте его сочленени  с одним из патрубков установлена с воз можностью свободного перемещени  гильза со сквозными отверсти ми, причем толщина стенки гильзы не превышает одну дес тую часть диаме ра трубопровода,, а ее высота опред л етс  из соотношени  о. о. Н Сллакс-Сммн макс ллин где Н - высота гильзы, NMiM соответственно верхн   и нижн   границы диапазона во можных значений скорости звука в контролируемой жидкости; L - рассто ние между патрубками d - диаметр отверстий в гильзе при этом в трубопроводе в месте сочленени  с этим же патрубком выполнена проточка, иирина которой равна Ц5- , а глубина составл ет не менее одной восьмой части диаметра патрубка. На чертеже представлен преобразователь , разрез. Акустический преобразователь рас хода включает пр молинейный отрезок трубопровода 1 с внутренним диaмeтt ром D, на торцах которого установле ны две идентичные приемо-излучающие головки 2 и 3. К трубопроводу 1 приварены патрубки 4 и 5 с внутренним диаметром D/( дл  ввода и вывода контролируемой жидкости. . В месте сочленени  патрубка 4 с трубопроводом 1 установлена гильза 6 с отверсти ми 7 толщиной д и высотой Н, котора  может перемей,ать с  вдоль оси трубопровода 1, скольз  внешней цилиндрической поверхностью во внутренней поверхности тр бопровода 1. Дл  обеспечени  впуска жидкости при несовпадении осей патрубка 4 и отверстий в гильзе 6 трубопровод 1 имеет в месте его сочленени  с пат рубком 4 проточку шириной Н и глубиной h. Через корпус головки 4 про ходит винт 8, обеспечивающий переме щение гильзы G. Приемо-излучающие ххшовки 2 и 3 снабжены разъемами 9 и 10 дл  подвода и съема электрических сигналов. Дл  осуществлени  изгчерений патубки акустического преобразовател  подсоедин ютс  к трубопроводу с контролируемой жидкостью, а разъеглл - к электронному блоку расходомера . Устройство работает следующим разом. Жидкость входит через патрубок 4 в зазор, образуелфлй проточкой, оттуда через отверсти  в гильзе 6 - в трубопровод 1 и выходит из акустического преобразовател  через второй патрубок 5. Равенство суммарной площади отверстий в гильзе 6 площади поперечного сечени  патрубка 4 и выполнение неравенства117/ (при этом площадь зазора между патрубком 4 и гильзой 6 равна площади поперечного сечени  патрубка 4) обеспечивает минимальную величину потерь давлени  при прохождении зкидкости через гильзу 6. Электрические сигналы, поступающие с электронного блока на приемоизлучак цие головки 2 и 3, преобразуютс  последними в ультразвуковые зондирующие импульсы. Импульсы проход т через жидкость в противоположных направлени х, поступают на те же головки и преобразуютс  в электричес кие сигналы приема. Благодар  движению жидкости задержка ультразвукового импульса в жидкости при движении от головки 4 к головке 5 меньше , чем в противоположном направлении . Сдвиг по времени между импульсами приема составл ет TCJC (3) где Q - контролируемый расход; Ц - рассто ние между серединой гильзы 6 и осью патрубка 5. Чувствительность преобразовател  равна йТ еь Q с) Посто нство чувствительности в диапазоне Cj .. ..возможных значений скорости звука в контролируемых жидкост х обеспечиваетс  изменением положени  гильзы 6 относительно патрубка 4. Перемещение гильзы 6 производитс  вращением винта 8. После получени  необходимого значени  чувствительности положение винта 8 фиксируетс . Дл  перекрыти  всего диапазона значений скорости звука С должно выполн тьс  равенство LfMHH Цллдис „ UppeAH e-t. c г.«-г.-г-C-iМакс WHH отсюда весь ход гильзы 6 должен составл ть а. г г 1 ,1 - 5 L MOKCt AAHH 1МСЗКС 4.С макс ллии Дл  того, чтобы в крайних положени х гильзы 6 отверсти  были полностью открыты и жидкость протекала только через эти отверсти , ширина протока должна составл ть i iMMH мокс-«-С ии а высота Н гильзы 6 дол на составл т 4--lH,4|--4dгла с ffM . Величина Н, выражаетс  через выс ту гильзы 6 Н следующим, образом H+d ход гильзы 6 (Ц с-Цмин составит , . . L (9) NlWVOKC 2 Так как средн   скорость течени  жидкости в гильзе меньше, чем в остальной части трубопровода (отношение средних скоростей равно отношени квадратов внутренних диаметров гильзы и трубопровода), то дл  эффективного функционировани  устройства толщина стенки должна быть сущест-венно меньше диаметра трубопровода 5 и составл ть, например одну дес тую диаметра D . Согласно формулам (7 ) и (9 ) при данном может бачъ обеспечена така  величина хода гильзы, при которой г 1 , при С,кё 1500 С „„г11бО м/с Таким образом, применение предлагаемого устройства позвол ет обеспечить посто нство чувствительности осевого акустического преобразовани расхода при измерении расхода жидкостей широкой номенклатуры, например , большинства нефтей, нефтемасел органических масел, органических ки лот, спиртов и т.д. Формула изобретени  Акустический преобразователь рас хода, содержащий пр молинейный отрезок трубопровода с двум  приемо-излучан цими головками, установленныг/м на его торцах, и два патрубка, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  посто нной чувствительности при измерении расхода большого класса жидкостей, соосно с трубопроводом в месте его сочленени  с одним из патрубков установлена с возможностью свободного перемещени  гильза со сквозными отверсти ми , причем толщина стенки гильзы не превышает одну дес тую часть диаметра трубопровода, а ее высота определ етс  из соотношени  г1 ,г /УЧМН ллпкг С. ллакс-Алмн где W- высота гильзы; верхн   и нижн   границы диапазона возможных значений скорости звука в контролируемой жидкости; L - рассто ние между патрубками; d - диаметр отверстий в гильзе, при этом в трубопроводе в месте сочленени  с этим же патрубком выполнена проточка, ширина которой равна , а глубина составл ет не менее одной восьмой части диаметра пат--, рубка. Источники информсщии, прин тые во внимание при экспертизе . 1.Биргер Г.И., Бражников Н.И. Ультразвуковые расходомеры, М., Металлурги , 1964, с. 31, рис. П-2.
2. 2.Бражников Н.И. и др. Ультразвуковой прибор дл  контрол  малых расходов гидрометаллургических жидкостей , труды ТРТИ, вып. 22, Таганрог , 1971, с. 218, рис. 3 (прототип ).