Датчик массового расхода

 

ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА, содержащий корпус в виде отрезка трубы, измерительную турбинку и упр го связанную 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 , отличающийся тем, что, с целью повьппения точности измерения , перед измерительной турбинкой на входе потока жидкости соосно размещена цилиндрическая втулка, жестко закрепленная на валу и имеющая наружный диаметр, равньй внещнему диаметру ступицы измерительной турбинки, при этом цилиндр, связанньй с ведущей турбинкой, имеет длину, большую длины обеих турбинок, и передняя торцовая поверхность цилиндра и цилиндрической втулки расположены в одной плоскости. /X//A/////X//////y//////A 6 16

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН дц G 01 F 1/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втог скому свидяткльств

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3482990/24-10 (22) 17.08.82 (46) 15.07,85. Бюл. Р 26 (72) А.Г.Краснер и Л.Е.Фишман (53) 681. 121,8 (088.8) (56) 1. Патент Франции Р 1218023, кл. G 01 Е 1/00, 1962 °

2.Авторское свидетельство СССР

Р 436232, кл. С 01 Е 1/075, 1974 (прототип). (54)(57) ДАТЧИК МАССОВОГО РАСХОДА, содержащий корпус в виде отрезка трубы, измерительную турбинку и упруro связанную с ней ведущую турбинку, установленную в подшипниках на одном валу, тонкостенный цилиндр, охватывающий лопастную решетку ведущей тур„„SU„„1167433 А 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 циаметру ступицы измерительной турбинки, при этом цилиндр, связанный с ведущей турбинкой, имеет длину, большую

Я длины обеих турбинок, и передняя тор- 19 цовая поверхность цилиндра и цилиндрической втулки расположены в одной плоскости

1167433

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкого топлива, потребляемого двигателями летательных аппаратов, Известен датчик массового расхода, содержащий чувствительный элемент в виде спиральной или прямопластной турбинки, которая приводится во

t0 вращение с " помощью приводного устройства, выполненного в виде электропривода. Турбинка соединена с приводом с помощью упругого элемента.

На лопасти турбинки и на приводном устройстве укреплены магнитные отметчики, а снаружи корпуса датчика в плоскостях вращения магнитов установлены индукционные катушки. При нали— чии расхода жидкости через датчик и при вращении турбинки на ней возникает гидродинамический момент,под действием которого она поворачивается на оси на некоторый угол и деформирует упругий элемент. При вращении турбинки в индукционных катушках наводятся импульсы электрического тока, временной промежуток между которыми пропорционален углу поворота турбинки и обратно пропорционален скорости ее вращения. В конечном 0 итоге временной интервал пропорционален массовому расходу 1 ).

Недостатком иэвестнога датчика является недостаточно высокая точность измерения расхода вязких жидкостей. Это вызвано тем, что при вращении турбинки в вязкой жидкости возникает момент вязкого трения по поверхности турбинки, который вызывает дополнительный угол поворота и соот- 40 ветственно увеличение временного интервала ° Таким образом, статическая характеристика датчика зависит от величины вязкости рабочей жидкости, т.е. возникает дополнительная 45 погрешность при измерении расхода вязких жидкостей.

Известен датчик массового расхода, содержащий корпус в виде отрезка трубы, измерительную турбинку и упруго 50 связанную с ней ведущую турбинку, установленную в подшипниках на одном валу, тонкостенный цилиндр, охватывающий лопастную решетку ведущей турбинки, два магнитных отметчика, 55 укрепленных соответственно на турбинках, две индукционные катушки, установленные снаружи корпуса у турбинок. Латчик работает по схеме с гид роприводом, т.е. приводом от потока.

Временной интервал, пропорциональ — . ный массовому расходу, измеряется между импульсами, наведенными в индукционных катушках от магнитных отметчиков. При идентичности обеих турбинок и их упругих элементов до-. полнительный момент от вязкого трения и соответственно дополнительный временной интервал от влияния вязкости автоматически должен исключаться, и показания датчика -не должны зависеть от влияния вязкости 1 2).

Однако невозможно добиться сс вершенно одинаковых характеристик упругих элементов двух турбинок.

Поэтому погрешность такого датчика . массового расхода даже при работе на маловязкой жидкости больше погрешности датчика с одной чувствительной турбинкой, а при увеличении вязкости жидкости компенсация влияния вязкости оказывается недостаточной. Кроме того, недостатком прототипа является сложность конструкции вследствие наличия дополнительной чувствительной турбинки со своим упругим элементом и низкая надежность работы датчика.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике массового расхода, содержащем корпус в виде отрезка трубы, измерительную турбинку и упруго связанную с ней ведущую турбинку, установленную в подшипниках .на од- ном валу, тонкостенный 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 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 торцовая поверхность цилиндра и цилиндрической втулки расположены в одной плоскости. з 1167433

На чертеже представлена конструкция предлагаемого датчика массового расхода.

Датчик содержит корпус 1, выполненный в виде отрезка трубы, внутри которого на оси 2, установленной на подшипники 3 и 4, расположена ведущая турбинка 5 с лопастями, наклоненными к оси датчика. Измерительная турбинка 6 находится на оси

2 на подшипниках 7 и 8 и соединена с осью упругим элементом, например спиральной пружиной 9. На лопастях турбинок 5 и 6 укреплены постоянные магниты 10 и 11. Снаружи корпуса 1 в плоскостях вращения магнитов 10 и 11 расположены индукционные катушки 12 и 13. На входе и выходе потока жидкости расположены струевыпрямители 14 и 15. На ведущей турбинке.

5 жестко укреплен цилиндр 16, который охватывает измерительную турбин.ку 6 с зазором на всей ее длине. На оси 2 перед измерительной турбинкой жестко укреплена втулка 17, имеющая частично цилиндрическую поверхность.

Предлагаемый датчик массового рас. хода работает следующим образом.

Поток жидкости, протекая через датчик, вращает ведущую турбинку 5, вращение которой через упругий элемент 9 передается измерительной турбинке 6. В результате возникает гидродинамический момент, под действием которого измерительная турбинка 6 поворачивается вокруг оси на угол (3) Qt = — — — — -- + Dt

Ч,где

G r2 (dt ш (2) ol — угол поворота измерительной турбинки;

С вЂ” массовый расход;

4) — угловая скорость измерительной турбинки;

r — средний радиус измерительной турбинки; с — жесткость пружины.

При вращении ту,.бинок 5 и 6 в индукционных катушках 12 и 13 наводятся импульсы электрического тока, сдвинутые на промежуток времени dt, пропорциональный массовому расходу

В результате вязкого трения на вращающуюся измерительную турбинку э действует момент трения, под действием которого возникает дополнительный угол поворота и ".îîòâåòñòвенно дополнительный временный сдвиг дС„, зависящий от вязкости рабочей жидкости, скорости вращения и поверхности трения измерительной

10 турбинки 6. Таким образом, статическая характеристика датчика массового расхода (эависимость временного интервала от массового расхода) зависит от вязкости рабочей жидкости

2р т. е. возникает погрешность измерения расхода.

Компенсация дополнительной погрешности от изменения вязкости рабочей жидкости в предлагаемом датчике осу25 ществляется следующим образом.

Поток жидкости, проходя через вращающийся кольцевой концентрический канал, образованный цилиндрической поверхностью втулки 17 и частью по50 верхности цилиндра 16, за счет вязких сил подвергается некоторой закрутке, т.е. приобретает некоторую угловую скорость, величина которой зависит от вязкости рабочей жидкости, длины иутлиндрического канала и скорости вращения турбинок.

Закрутка потока на входе в измерительную турбинку в направлении ее вращения 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 неко.

Ф

15 торую Величину

Подбором длины кольцевого канала может быть обеспечено равенство

ht М вЂ” Дт-м

50 т.е. осуществляется компенсация влия— ния вязкости.

По сравнению с известными устройствами аналогичного назначения пред55 лагаемое изобретение повышает точность измерения расхода жидкости, расширяет диапазон измерения и поBll шает надежность работы датчика.

1167433

Составитель B.Àíäðååâ

Редактор Т.Парфенова Техред С.Мигунова Корректор Л. Бескид

Заказ 4423/38 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

Повышение точности измерения расхода жидкости осуществляется благодаря тому, что расположенный перед измерительной турбинкой на входе потока жидкостивращающийся кольцевойконцентрический канал, образованный двут мя цилиндрами, связанными с приводным устройством, сообщает потоку жидкости некоторую угловую скорость, зависящую от вязкости рабочей жидкости, за счет чего осуществляется компенсация влияния вязкости, Расширение диапазона измерения осуществляется за счет более точной компенсации влияния вязкости, что позволяет при заданной точности про5 изводить измерения в более широком диапазоне расходов.

По сравнению с базовым объектом — . датчиком расхода топлива ДРТ8, использование предлагаемого датчика позволяет уменьшить погрешность измерения расхода жидкостей вязкостью

1,5-16 Ст.