Датчик вибрационного расходомера

 

(ХМОЗ СООЕТСНИХ

СОРИА/МСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК цю «и (51) 5. 0 Dt. F 1/84

ГОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ И306РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПЙСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ. вР

Ю

Ср

4ь

М

Щ,(46) 30.08.90. Бюл. У 32 . (2l) 39394 1 4/24-l0 (22) 08.08.85 (У2). В.М.Зверев, 5.В.Костин

В.,В Караваыки 1 и Ю,Г.Абросимов (53) 681. 121. 8 (088. 8) (56) Заявка. ФРГ Ф 3046793, хле G 0l Р 1/84 1980

Иатеит США В 4311054, кла .С Ol Р /84 1980 .(54) ДАТЧИК ВИВРАЦИОННОГО РАСХОДО

МЕРА . (5У) Изобретение относится к изме» рительной технике и позволяет по высить чувствительность и точность измерений. Чувствительный злемент устр-ва пред ;тавляет собой два последовательно соединенных нетлевых участков 2 трубопровода, выполненных в виде полных витков пружин сжатия. Концы 5 прукин выведены в сторону основания 4 корпуса 1 на равном расстоянии от оси симметрии витка, перпендикулярной этому основа- нию 4. Электромагнитным вибратором

6 возбуждают в пружинах колебания, амплитуда которых возрастает по мере удаления от ocBoBSHHR 4 H достигает максимума у перемычки. Взаимные угловые отклонения боковых частей пружин, измеряемые датчиками 7, удваиваются, поскольку измеряемый поток через петли трубопровода движется в одном направлении, а колеблются они встречно. 1 ил, l405439

Изобретение относится к йрибороcóðoåíèþ, а именно к средствам измерения массового расхода, н может найти применение для измерения расхо-. > да технологических сред в различных отраслях промьппленяости.

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения.. 1О

На чертеже показан датчик вибрационного расходомера, общий вид.

В корпусе l заключен чувствительный элемент в виде двух петлевых участков трубопровода 2, соединенных 15 последовательно обводной линией 3 . и жестко соединеннъи в основании 4 корпуса. Обводная линия подключена так, чтобы измеряемый:поток через петлевые участки трубопровода .про- 2О ходил в одинаковом направлении. Каждый из петлевых участков трубопрово да представляет собой полный виток . виятовой пружины сжатия с концами 5, выведенными в сторону корпуса на 25 равном расстоянии от линии снимет рии Т витка пружины, перпендикулярной основанию. Концы пружин жестко закреплены в основании корпуса>

Винтовые пружины изготовлены с шагом, превышающим внешний диаметр трубопровода, так что между нижними частями витка пружины имеется зазор.

Величина шага выбирается так, чтобы при максимальном изгибающем моменте от кориолисовых сил, соответствующем верхнему пределу диапазона измерения .расхода, виток пружины не смыкался, поскольку дальнейший изгиб пружины сопровождался бы поворотом витка 4О вокруг точек, где произошло их соприкосновение. При этом жесткость пружины значительно увеличивается и измерение расхода станет невозможным, В центре верхней части пружины 45 (перемычек) установлен электромагнитный вмбратор,б, а на боковых частях - датчики угловых отклонений-7.

Электромагнитный вибратор 6 состоит из силовой и измерительной кату" шек, размещенных в корпусе, жестко закрепленном на перемычке одной нз пружин.

Внутри катушек находятся постоянные магниты, установленные на штоке, жеетко закрепленном яа перемычке дру" . гой пружины. Датчики угловых отклонений представляют собой оптическую пару в инфракрасном спектре светодиод-фотодиод, жестко закрепленную на одной пружине, и прерыватель светового потока (флажок), закрепленный на другой пружине.

Датчик работает следующим образом.

-При включении электромагнитного вибратора и отсутствии расхода измеряемой среды перемычки пружин совершают встречные параллельно-поступательные движения с частотой колебаний, равной собственной частоте электромеханической системы.

Нижние части каждого витка совершают сложные колебательные движения (параллельно-поступательные и иэгибочные) относительно жестко закрепленных прямолинейных концевых участков пружин, выполняющих роль торсионов °

В свою очередь торсионы совершают крутильные колебания и изгибочные колебания в том же направлении, что и перемычка своего витка.

Амплитуда колебаний каждого участка витка пружин возрастает по мере удаления от основания корпуса и достигает максимума у перемычки.

Поскольку при колебаниях все участки пружин (кроме перемычек) совершают криволинейные движения, то при наличии расхода со стороны измеряемого потока на них действуют кориолисовые силы инерции, имеющие максимальное значение у перемычек .

В зонах расположения датчиков угловых отклонений имеет место изменение направления движения измеряемого потока в следовательно, и сил Кориолиса, создающих изгибный момент И .

Этот момент вызывает отклонения BHT ка относительно оси симметрии пружины на угол, пропорциональный массовому расходу М измеряемой среды. Поскольку измеряемый поток через петлевые участки трубопровода движется в одном направлении, а колебания их встречные, то взаимные угловые отклонеяия боковых частей пружин удваиваются, что облегчает их из мерение датчиками угловых отклонений °

Связь между взаимным углом отклонения 9 и массовым расходом измеряемой среды И определяется формулой

140

5439 .Фо рм ул а изобретения

ВНИИПИ Заказ 3092 Тираж 549 Подписное

Произв-.лолигр. пр-тие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 где L — общая длина трубки пружи«ы;

D — длина перемычки;

Я„ - круговая частота вынужде«ных колебаний; — амплитуда угла вынужденных тм колебаний;

С вЂ” жесткость пружины относительно оси симметрии витка в

И вЂ” круговая частота свободных колебаний пружины относи" тельно оси У;

- время колебаний.

Выбирая геометрию пружин так, чтобы Q„» у, можно существенно повысить чувствительность вибрационного расходомера и точность измерения рас" хода.

Датчик вибрационного расходомера, содержащий корпус с чувствительным

5 элементом в виде двух последовательно соединенных петлевых участков трубопровода, жестко закрепленных в основании корпуса, вибратор н датчики угловых отклонений петлевых участков, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, петлевые участки трубопровода выпол«ейы в виде

15 порных витков пружин сжатия, концы которых выведены в сторону основания корпуса на равном расстоянии от оси симметрии витка пружины, перпендикулярной этому основанию.