Устройство для измерения расхода

 

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение технологических возможностей за счет исключения энергозатрат,. Устройство дляизмерения расхода содержит цилиндрический корпус 1 в виде участка трубопровода, внутри которого в кольцевых пазах2, выполненных в стенках корпуса 1, при помощи распорных колец 3 закреплен чувствительный злемент 4, выполненный из упругого материала в виде однополостного гиперболоида вращения. На внешней поверхности чувствительного элемента 4 витками с постоянным шагом в держателях 5, закрепленных на чувствительном элементе 4, установлен волоконный световод 6, один конец которого соединен с источником, другой - с приемником света. В верхней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 7, в котором установлена откалиброванная трубка 8. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 F 1/68

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ое

° Ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4790787/10 (22) 13.02.90 (46) 15.02,92. Бюл, 1Ф 6 (72) В.И.Кабанов, M,А.Мусалев, А.А.Магирко и А.Н.Литвиненко (53) 681.121(088.8) (56) Кремлевский П.п. Расходомеры и счетчики количества. Л„ Машиностроение, 1989, с. 102 — 103. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА (57) Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности и расширение технологических возможностей за счет исключе- -, ния энергозатрат. Устройство для

» Ж 1712787 А1 измерения расхода содержит цилиндрический корпус 1 в виде участка трубопровода, внутри которого в кольцевых пазах 2, выполненных в стенках корпуса 1, при помощи распорных колец 3 закреплен чувствительный элемент 4, выполненный из упругого материала в виде однополостного гиперболоида вращения. На внешней поверхности чувствительного элемента 4 витками с постоянным шагом в держателях 5, закрепленных на чувствительном элементе 4, установлен волоконный световод 6, один конец которого соединен с источником, другой — с приемником света. В верхней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 7, в котором установлена откалиброванная трубка 8. 1 ил.

1712787

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства для измерения расхода.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение технологических возможностей за счет исключения энергозатрат при работе в полевых условиях.

На чертеже изображено устройство для измерения расхода, продольный разрез.

Устройство для измерения расхода содержит цилиндрический корпус 1 в виде участка трубопровода, внутри которого в кольцевых пазах 2, выполненных в стенках корпуса 1, при помощи распорных колец 3 закреплен чувствительный элемент 4, выполненный из упругого материала. На внешней поверхности чувствительного элемента

4 витками с постоянным шагом в держателях 5, закрепленных на чувствительном элементе 4, установлен (свободно) волоконный световод 6, один конец которого соединен с источником, другой — с приемником света (не показаны).

Чувствительный элемент выполнен в виде однополостного гиперболоида вращения, причем r/2а >0,2, где r — радиус кривизны образующей гиперболоида, а— действительная полуось для обеспечения минимальных гидравлических потерь напора, так как в случае плавного сужения трубопровода величина (— коэффициента сопротивления, от которого прямо пропорционально зависят гидравлические местные потери в сужающем устройстве, зависит от г/Dz, где r — радиус скругления боковых стенок входа, Dz — конечный диаметр сужения. Коэффициент (достигает минимума ((= 0,03) при г/Dz = 0,2 и далее остается постоянным, т.е. для обеспечения минимальных местных гидравлических потерь г/Dz > P,2. В нашем случае Dz = 2а, где а -действительная полуось однополостного гиперболоида вращения. Таким образом, при выполнении условия r/2à> 0,2 обеспечиваются минимальные местные гидравлические потери на входе в сужающее устройство.

Блок снятия показаний представляет собой волоконный световод, размещенный витками в держателях, с возможностью перемещения с наружной стороны чувствительного элемента по всей его длине, один конец которого соединен с источником, другой — с приемником света для обеспечения съема сигнала за счет перемещения волоконного световода в держателях при изменении диаметра чувствительного элемента

5

50 (не показаны), B верхней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 7, в которое установлена откалиброванная трубка 8, выполненная из прозрачного материала. Полость, образованная внешней поверхностью чувствительного элемента и корпусом, заполнена промежуточной жидкостью.

Устройство для измерения расхода работает следующим образом.

При движении контролируемой среды по трубопроводу стенки чувствительного элемента 4 под действием давления набегающего потока стремятся прижаться к стенкам корпуса 1

Увеличение диаметра чувствительного элемента 4 в каждом месте сечения вызывает увеличение радиуса витков волоконного световода 6, размещенного в держателях 5 с наружной стороны чувствительного элемента по всей его длине с возможностью перемещения в них, и, как следствие, изменение интенсивности светового излучения на выходе из световода, которое излучается источником и воспринимается приемником света (не показаны). Из приемника света выходит выходной сигнал Р ы;, пропорциональный расходу. При неисправности или отсутствии волоконного преобразователя в полость, образованную стенками корпуса 1 и-чувствительным элементом 4, заливается любая подкрашенная жидкость(можетдаже заливаться перекачиваемый продукт), которая при работе чувствительного элемента 4 вытесняется из этой полости в откалиброванную трубку 8 из прозрачного материала, и высота вытесненной жидкости, определяемая по шкале на трубке, будет пропорциональна измерительному расходу. При прекращении движения жидкости по трубопроводу чувствительный элемент из-за того, что он выполнен из упругого материала, возвращается в исходное положение.

Измерение расхода основано на измерении силы давления потока на стенки чувствительногоо элемента.

Выделим в трубопроводе два сечения:

А-А — перед чувствительным элементом, где еще нет влияния на поток; Б-Б — место наибольшего сужения струи, которая будет совпадать с наибольшим сужением чувствительного элемента. Для горизонтального участка трубопровода уравнение энергии потока контролируемой среды для сечений А-А и Б-Б будет

Р< + Ч1 Рг + /г

2g pg pg 2g где Р и Pz — давления в сечених соответственно А-А и Б-Б;

1712787

Pi — Рг

pg откуда

2g

Причем — разность пьезометР— Рг

Vg рических давлений, которое мы можем обозначить через а.

Си= Ли 2яа

Таким образом, значение силы пьезометрического давления пропорционально объемному расходу жидкости и определяется в предлагаемом устройстве при помощи чувствительного элемента, выплоненного из упругого материала, растяжение которого пропорционально величине лобового сопротивления, т.е, hcoVB = К Х, где К вЂ”: коэффициент жесткости упругого материала;

45

Составитель .Е. Безденежных

Техред 9.Моргентал Корректор О. Кравцова

Редактор Э. Слиган

Заказ 529 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по,изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Ч1 и /г — скорости потока в сечениях А-А и Б-Б; р — плотность контролируемой среды;, g — ускорение свободного падения.

Гидравлическими потерями можно принебречь, так как для данного устройства они минимальны.

Как известно из формулы расхода, скорость потока (2) где Q — объемный расход; в- площадь живого сечения, Подставляя (2) в формулу(1) и произведя необходимые преобразования, получим:

О1 г шг ш1 (— 1)г -(1) г

Х вЂ” перемещение стенок чувствительного элемента.

При движении потока контролируемой среды на стенки чувствительного элемента

5 4 воздействует пьезометрическое давление и перемещает их перпендикулярно потоку.

Сила растяжения чувствительного элемента пропорциональна объемному расходу.

10 Формула изобретения

Устройство для измерения расхода, содержащее корпус в виде участка трубопровода, чувствительный элемент и узел съема сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с

15 целью повышения точности измерения и расширения технологических возможностей за счет исключения энергозатрат, чувствительный элемент выполнен из упругого материала в виде однополостного гипербо20. r лоида вращения, причем — > 0,2, где r— радиус кривизны образующей гиперболоида, а — действительная полуось, и закреплен в кольцевых пазах, выполненных в стенках

25 корпуса, при помощи распорных колец, а узел съема сигнала выполнен в виде волоконного световода, свободно размещенного витками в держателях с внешней стороны чувствительного элемента по всей его длине

30 с постоянным шагом, причем один конец волоконного световода соединен с источником, другой — с приемником света, а в верхней части корпуса выполнено сквозное отверстие, в котором установлена откалиб35 рованная трубка из прозрачного материала, при этом полость, образованная внешней поверхностью чувствительного элемента и корпусом, заполнена промежуточной жидкостью.