Расходомер жидких и газообразных сред

 

РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД, содержащий камеру с тангенциальным подводе потока и , помещенным в нее с возможностью вращения шарсм, узел съема сигнала, подключенный к генератору и через детектор - к вторичному прибору, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, узел съема сигнала выполнен в виде ленточного проводника, криволинейно изогнутого и расположенного в виде ломаной линии на торцовых поверхностях камеры с радиальными отрезKcUi H , равномерно рассредоточенньми вдоль орбиты вращения шара с шагом не менее двух диаметров шара, а шар выполнен из материала, поглощающе (Л го СВЧ-излучение. со со 00

(!91SU (I I) СОЮЗ СОВЕТСИИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСОУБЛИН

4(51) G 01 F 1/06

Ф ф(, Г (уу g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГООУД Ч СТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3614608/24-10 (22) 01.07.83 (46) 07.03.85. Бюл. В 9 (72) H.Ä.Пустовалов, Г.A.Дулатин, В.A ° Колчин и Г.A.Áàëàêêûèåâ (71) Научно-исследовательский и проектный институт по комплексной автоматизации нефтяной и химической промышленности (53) 681,121(088.8) (56) 1.Материал семинара Совре-. менные методы и приборы автоматического контроля и регулирования технологических процессов . Московский дом научно-технической пропаганды им.Ф.Э.Дэержинского. И., 1976, с.33-36

2.Авторское свидетельство СССР

9 883657, кл. G Ol F 1/06, 1980 (прототип) . (54) (57) РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ И ГАЗООБРАЗНЫХ СРЕД, содержащий камеру с тангенциальным подводом потока и помещенным в нее с воэможностью вращения шаром, узел съема сигнала, подключенный к генератору и через детектор — к вторичному прибору, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, узел съема сигнала выполнен в виде ленточного проводника, криволинейно изогнутого и расположенного в виде ломаной линии на торцовых поверхностях камеры с радиальными отрезками, равномерно рассредоточенными вдоль орбиты вращения шара с шагом не менее двух диаметров шара, а шар выполнен иэ материала, поглощающего СВЧ-излучение.

1143978

Изобретение относится к технике измерения объемного расхода жидко- . стей и газов, имеющих небольшое затухание для электромагнитных колебаний СВЧ, и может найти применение в нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, нефтехимической и газовой промышленностях.

Известен расходомер, содержащий камеру с подвижным шаром, электромагнитный узел съема сигналов, гене- 10 ратор, детектор и измерительный прибор. В известном расходомере для малых расходов электромагнитный узел съема сигналов при многоточечном контроле скорости движения шара по орбите вращения (при большом числе узлов съема сигналов, pacrioложенных по орбите вращения шара имеет, несложную конструкцию (l) .

Недостатком данного расходомера является ограниченность пределов измеряемых скоростей сред с частотой следования импульсов 10 кГц вследствие зависимости выходного сигнала от скорости вращения шара.

Поэтому расходомеры с электромагнитным узлом съема сигналов непригодны для измерения малых расходов (с ча" стотой вращения шара менее 4 Гц).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является расходомер жидких и газообразных сред, содержащий камеру. с танген -. циальным подводом потока и помещенным в нее с возможностью вращения 35 шаром, узел съема сигнала, подключенный к генератору и через детектор - к вторичному прибору f2) .

Однако при многоточечном контроле скорости вращения шара данный рас- gg ходомер имеет сложную конструкцию.

В известной конструкции расходомера предъявляются высокие требования к параллельности отражающих граней, расположенных на противоположных 45 крышках, к точности их совмещения, высокие требования к перпендикулярности ультразвукового луча, распространяющегося в камере, к траектории вращения контролируемой жидкости с шаром для получения направленного распространения луча и совпадения его с приемником. Так, например, для четырехточечного.съема. сигнала при идеальном совмещении противоположных параллельных отражающих граней и строгой перпендикулярности ультразвукового луча к траектории вращения жидкости, размерах отражающих граней

1 х 1.см и расположении их на расстоянии друг от друга равном 4 см 60 отклонение от параллельности поверх-. ностей противоположных граней должно: составлять не более 0,5

Недостатками являются неидеаль-.. ность совмещения противоположных гра-g5 ней, а также не строгая перпендикулярность л„,-;; . к орбите вращения жидкости, что приводит к появлению угла преломления ультразвукового луча в жидкости и изменению направления его распространения, а также к изме-. нению угла преломления при изменении физических свойств измеряемой жидкости, Требования к параллельности поверхностей противоположных граней для четырехтоЧечного контроля должны быть еще выше. Тем более требования к параллельности граней возрастают при возрастании числа контрольных точек по орбите вращЕния шара и делают изготовление такого расходомера с многоточечным контролем нецелесообразным из-эа сложности

его изготовления.

Цель изобретения — упрощение конструкции узла съема сигналов расходо мера.

Поставленная цель достигается тем, что в расходомере жидких и газообразных сред, содержащем камеру с тангенциальным подводом потока и помещенным в нее с возможностью вращения шаром, узел съема сигнала, подключенный к генератору и через детектор — к второму прибору, узел съема сигналов выполнен в виде ленточного проводника, криволинейно изог. нутого и расположенного в виде ломаной линии на торцовых поверхностях камеры с радиальными отрезками, равномерно рассредоточенными вдоль орбиты вращения шара с шагом не менее двух диаметров шара, а шар выполнен из материала поглощающего СВЧ-излу/ чение, На фиг.l схематически изображен расходомер жидких и газообразных сред; на фиг.2 — вид A на фиг.l.

Расходомер жидких и газообразных сред состоит из завнхрительной камеры 1 с тангенциальным входом потока, вращающегося шара 2, отрезка длин" ной линии 3, выполненной в виде несимметричной полосковой линии, СВЧгенератора 4, детектора 5 и измерительного прибора б.

Начало несимметричной полосковой линии 3 соединяется с выходом

СВЧ-генератора 4, а конец — с входом детектора 5. Земляной (экранный) проводник полосковой линии 3 располагается на одной крышке завихрительной камеры 1. Центральный провод ник полосковой линии 3 имеет криволинейную форму и располагается иа другой крышке камеры 1, вдоль орбиты вращения шара 2, таким образом,чтобы электромагнитное поле радиально расположенных линий 3 равномерно пересекало орбиту вращения шара 2.

Причем шаг между радиальными отрезками линии 3 по орбите вращения шара

1143978

2 составляет не менее двух диаметров шара 2. Шаг выбирается для отсутствия электромагнитной связи между радиально расположенными отрезками линии 3, что необходимо для полу .*.ения четко выраженных импульсов напряжения на выходе детектора 5 при вращении шара 2 в камере 1.

Вращающийся шар 2 выполнен из материала (типа L4-1, И-2, М-3, карбонильного железа Р-41 и др.), 1О поглошающего СВЧ-электромагнитное поле. Конструктивно шар 2 может быть выполнен, например, полым пластмассовым или металлическим с нанесенHbM на него слоем порошкообразного карбонильного, железа, сплошным, представляющим собой композицию карбонильного железа и связки (полистирола, полиэтилена, ферроэпоксида и др.).

Расходомер жидких и газообразных сред работает следующим образом.

При подаче измеряемой жидкости в завихрительную камеру 1 она приобретает в ней вращательное движение, увлекая за собой шар 2, и выходит через центральное отверстие.

Для определения скорости вращения шара 2 (расхода среды) используется явление периодического поглощения СьЧ-электромагнитного поля„ распространяющегося по полосковой линии 3, материалом шара 2 при движении его по орбите вращения.

При передаче от СВЧ-генератора 4 к детектору 5 СВЧ-колебаний вдоль 35 полосковой линии 3 распространяется электромагнитная волна. Силовые линии электромагнитного поля радиально расположенных отрезков линии

3 пересекают орбиту вращения шара 2 4() с контролируемой средой. При вращении контролируемой среды, в момент нахождения шара 2 под центральным проводником полосковой линии 3 (для этого момента на фиг.1 шар 2 обозначен пунктирной линией), силовые линии электромагнитного поля, пересекающие среду, замыкаются через шар

2 и поглощаются материалом шара, что вызывает уменьшение мощности

СВЧ-колебаний, поступающих на детектор 5. В момент нахождения шара

2 между о резками центрального.проводника линии 3, расположенными радиально орбите вращения контролируемой среды (на фиг.1 для этого 55 момента шар 2 обозначен штрихпунк- . тирной линией>, шар 2 ие пересекает силовые ликии (а значит, не.поглощается электромагнитное иоле полосиовой линии) и СВЧ-колебания от СВЧгенератора 4 поступают по полосковой линии 3 на детектор 5 без затуханий. Таким образом, при движении шара 2 по орбите вращения в полосковой линии будет происходить периодическое затухание СВЧ-колебаний, а следовательно, и изменение уровня сигнала (напряжения) на выходе детектора 5.

Периодическое изменение уровня сигнала на выходе детектора 5 будет следовать с частотой, пропорциональной числу К радиально расположенных отрезков центрального проводника полосковой линии 3 и пропорционально скорости вращения шара ° напряжение сигнала с детектора 5 в измерительном приборе 6 формируется в импульсы и считывается за единицу времени °

В предложенном устройстве отре" зок длинной линии 3 конструктивно может быть выполнен в виде двухпроводной линии, симметричной полосковой линии, полосковой линии с двумя земляными проводниками и другие конструкции.

В предложенном расходомере узел съема сигналов, выполненный в виде отрезка длинной линии, конструктивно прост по сравнению с известным узлом. Полосковая линия может быть выполнена простыми и дешевыми методами печатных плат, вжиганием (методом шелкографии) проводящей пасты на поверхность крышки завихрительной камеры 1 или вырезана из листового злектропроводящего листового материала с последующим креплением ее на крышку камеры. При этом съемник сигналов, выполненный указанными методас ми, не требует какой-либо дополнительной настройки и регулировки.

В расходомере крыаки завихрительной камеры 1, на которых располагается длинная линия 3, должны быть выполнены из диэлектрического (радиопрозрачного) материала, например, из керамики.

Конструкция узла съема сигналов не нарушает герметизации завихрительной камеры, вследствие чего расходомер может работать при больших давлениях контролируемой среды и позволяет. контролировать среды при высоких температурах. При этом

СВЧ-генератор и детектор могут быть вынесены от завихрительной камеры на большое расстояние и соединяется со съемником сигналов с помощью длинных линий.

1143978 в.а

Фиг. 2

Составитель В.Андреев

Редактор Ar.Øàíäîð ТехредA.Кикемезей Корректор Е.Сирохман

Заказ 893/33 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4