Расходомер обтекания

 

Использование: для контроля расхода агрессивных или ядовитых жидкостей и газов, а также других жидкостей и газов в технологических потоках. Сущность изобретения: устройство содержит вертикальный корпус 1, выходной патрубок 2, кольцевую диафрагму 3, конический поплавок 4, хвостовик 5, центратор 6, омметр 7, эластичный шнур 8 с двумя жилами и перемычкой, изолятор, оболочку шнура с изоляцией между жилами, крышку 15 корпуса. Центратор выполнен с осевым отверстием 16 и радиальными отверстиями, в кольцевой диафрагме 3 выполнено осевое отверстие 18. 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к методам и средствам измерения расхода жидкостей и может быть использовано для контроля расхода агрессивных и ядовитых жидкостей, а также других жидкостей или газов на технологических потоках.

Известен расходомер, содержащий два установленных на трубопроводе пьезоэлемента, соединенных с коммутатором, временной дискриминатор, сигнальный вход которого подключен к выходу коммутатора, две цепи, состоящие из последовательно соединенных ключа и управляемого генератора, частотомер, входы которого подключены к выходам управляемых генераторов, и блок управления, два входа которого соединены с выходами управляемых генераторов, а первый и второй выходы подключены к управляющим входам ключей и коммутатора [1] Недостатком известного расходомера является сильная зависимость его показаний от вязкости контролируемой жидкости и наличия в жидкости воздушных пузырьков.

Наиболее близким к предлагаемому является расходомер обтекания, содержащий трубчатый вертикальный корпус с нижним напорным трубопроводом и верхним выходным патрубком, установленные в корпусе кольцевую диафрагму и перемещающийся под действием потока конической поплавок с хвостовиком и центратором, а также преобразователь перемещения поплавка в виде штока, связанного с сердечником дифференциально-трансформаторного преобразовательного элемента, катушка которого надета на трубку из немагнитной стали, в которой перемещается сердечник [2] Недостатками известного расходомера являются низкая надежность работы из-за высокой сложности и наличия движущихся деталей, а также невозможность контроля расхода агрессивных и ядовитых жидкостей и газов.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение надежности работы путем упрощения и уменьшения количества движущихся деталей при одновременном расширении функциональных возможностей за счет обеспечения контроля расхода агрессивных и ядовитых жидкостей и газов.

Это достигается тем, что расходомер обтекания, содержащий цилиндрический вертикальный корпус с нижним входным и верхним боковым выходным патрубками, установленную в корпусе кольцевую диафрагму, в отверстии которой размещен конический поплавок с хвостовиком и центратором, а также преобразователь перемещения поплавка, снабжен омметром, а преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде эластичного упругого шнура, две жилы которого выполнены из электропроводной резины с изоляцией между ними и соединены между собой на одном конце шнура в месте его прикрепления через изолятор к коническому поплавку, а оболочка шнура и изоляция между жилами шнура выполнены из упругого изоляционного материала, например из резины или латекса, причем другой конец шнура присоединен к крышке корпуса, а верхние свободные концы жил соединены с омметром.

На фиг. 1 показан осевой расходомер обтекания, продольный разрез; на фиг. 2 эластичный растягиващийся шнур, продольный осевой разрез, с местом его крепления к основанию конического поплавка и соединением жил шнура с омметром.

Расходомер обтекания содержит трубчатый вертикальный корпус 1 с нижним входным напорным патрубком (не показан) и верхним боковым выходным патрубком 2, установленные в корпусе 1 кольцевую диафрагму 3 и перемещающийся под действием потока конический поплавок 4 с хвостовиком 5 и центратором 6, омметр 7, эластичный растягивающийся шнур 8, две жилы 9 и 10 которого выполнены из электропроводной резины и соединены между собой перемычкой 11 на одном конце шнура в месте его прикрепления к коническому поплавку 4 через изолятор 12, а оболочка шнура 13 и изоляция 14 между жилами 9 и 10 выполнены из упругого изоляционного материала, например из резины или латекса, один конец шнура 8 через изолятор 12 прикреплен к основанию конического поплавка 4, а другой к крышке 15 корпуса 1, а верхние свободные концы жил 9 и 10 соединены с омметром 7. Центратор 6 выполнен в виде решетчатой перегородки с осевым отверстием 16, в котором может перемещаться вверх-вниз хвостовик 5 конического поплавка 4, и отверстиями 17 для прохода через них жидкости или газа. Отверстие 18 в кольцевой диафрагме 3 расположено в месте возвратно-поступательных перемещений конического поплавка 4 (фиг. 1). Нижний конец шнура 8 крепится к основанию конического поплавка, например, с помощью крепежного кольца 19.

Расходомер обтекания работает следующим образом.

Плотность поплавка 4 с хвостовиком 5 при изготовлении устанавливают такой, чтобы при нулевом расходе, т. е. при спокойной жидкости или газе в трубчатом корпусе 1, поплавок полностью опускался до перекрытия в диафрагме 3.

При подаче снизу вверх (фиг. 1) жидкости или газа конический поплавок 4 воспринимает со стороны набегающего потока силовое воздействие, которое при нарастании расхода увеличивается и перемещает поплавок 4 вверх. Для обеспечения ламинарности потока на поплавок 4 на входе потока установлен центратор 6 в виде перегородки с осевым отверстием для хвостовика 5 и периферийными отверстиями 17 для прохода жидкости или газа. При увеличении расхода потока силовое воздействие снизу вверх на поплавок увеличивается, поплавок 4 поднимается, в результате чего отверстие между конической частью поплавка 4 и отверстием 18 в кольцевой диафрагме 3 увеличивается и перемещающая сила уменьшается и вновь уравновешивается весом поплавка. Таким образом, высота поплавка в любой момент времени пропорциональна расходу жидкости или газа.

Поплавок подвешен на эластичном упругом шнуре, сердцевину которого составляют две жилы 9 и 10 из электропроводной резины. Поэтому с изменением положения поплавка жилы 9 и 10 растягиваются при опускании поплавка и уменьшаются по длине при подъеме поплавка. Если поплавок поднимается, например, на 5% высоты, то, соответственно, на 5% уменьшается и длина жил 9 и 10. Так как в процессе подъема-опускания поплавка электропроводные жилы 9 и 10 практически не сжимаются по объему, то при увеличении длины жил на 5% соответственно, на те же 5% уменьшается среднее значение поперечного сечения жил так, что объем жил в любой момент времени остается постоянным. Если, например, длина жил увеличивается в 2 раза при опускании поплавка, то ровно в 2 раза уменьшается и поперечное сечение жил. Сопротивление жил 9 и 10 при прочих равных условиях прямо пропорционально длине жил и обратно пропорционально поперечному сечению жил. Поэтому при увеличении длины жил в 2 раза и одновременном уменьшении поперечного сечения жил тоже в 2 раза их сопротивление увеличивается в 4 раза. Если жилы удлиняются в 3 раза и в 3 раза уменьшается их поперечное сечение, то сопротивление жил увеличивается уже в 9 раз. В общем случае изменение сопротивления жил пропорционально квадрату удлинения.

Это важное преимущество расходомера обтекания позволяет увеличить чувствительность к расходу и пропорционально уменьшить погрешность определения расхода газа или жидкости. Наличие двух жил 9 и 10 и соединение жил последовательно в цепь с помощью перемычки 11 также позволяет увеличить абсолютное значение прироста сопротивления при том же ходе конического поплавка 4. Это также почти в 2 раза увеличивает абсолютную чувствительность расходомера, выраженную в единицах прироста сопротивления (в Ом) на единицу изменения расхода (в м³/с). Снабжение упругого эластичного шнура 8 двумя жилами из электропроводной резины и соединение жил в нижней части с помощью перемычки 11 служат для одной и той же цели повышения точности измерения расхода за счет увеличения абсолютной чувствительности к расходу. Эластичный растягивающийся шнур 8 одновременно с двояким увеличением чувствительности выполняет еще и функцию удерживающей поплавок 4 пружины, так что положение поплавка в любой момент времени уравновешивается силовым воздействием набегающего потока снизу вверх и тяжестью поплавка 4 с хвостовиком 5 и упругой силой шнура 8 снизу вверх. Шнур 8 выполняет в расходомере обтекания еще и третью функцию он служит демпфером для успокоения случайных выбросов в показаниях расходомера.

Суммарное сопротивление жил 9 и 10 непрерывно измеряется омметром 7, который градуируют непосредственно в единицах расхода.

Отсутствие движущихся деталей позволяет применить расходомер обтекания для измерения расхода агрессивных или ядовитых жидкостей или газов. В настоящем расходомере обтекания единственным выходящим наружу элементом является эластичный шнур 8, который неподвижно с помощью любых самых надежных уплотнений может быть закреплен в крышке 15.

Кроме того, увеличение чувствительности позволяет увеличить и диапазон измеряемых расходов и повысить пороговую чувствительность.

Формула изобретения

1. РАСХОДОМЕР ОБТЕКАНИЯ, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с нижним входным боковым выходным патрубками, установленную в корпусе кольцевую диафрагму, в отверстии которой размещен конический поплавок с хвостовиком и центратором, а также преобразователь перемещения поплавка, отличающийся тем, что он снабжен омметром, а преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде эластичного упругого шнура в оболочке, две жилы которого выполнены из электропроводной резины с изоляцией между ними и соединены между собой на одном конце шнура, которым он присоединен через изолятор к основанию конического поплавка, при этом оболочка шнура и изоляция между жилами выполнены из упругого изоляционного материала, другой конец шнура присоединен к крышке корпуса, а верхние свободные концы жил соединены с входами омметра.

2. Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве упругого изоляционного материала использована резина.

3. Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве упругого изоляционного материала использован латекс.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2