Измеритель расхода жидкости типа трубки пито с датчиком температуры

 

Комбинированный датчик перепада давления и температуры для системы измерения массового расхода содержит трубчатый корпус, часть которого погружена в жидкость, протекающую по трубе. В корпусе имеются разделенные зоны, в которые передаются высокое и низкое давление потока жидкости. Между зонами размещено устройство для измерения температуры в виде удлиненного термосопротивления. К расположенной вне потока части корпуса прикреплен коллектор, имеющий проходы с клапанами для передачи указанных давлений. Коллектор выполнен с каналом для электропроводки, соединенной с контактами, размещенными на коллекторе. Изобретения обеспечивают возможность измерения параметров жидкости одним устройством, с заменой устройства для измерения температуры без разборки корпуса. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Настоящее изобретение относится к измерителям потока жидкости типа трубки Пито для применения в закрытых каналах, таких как трубы, и, в частности, к комбинированным приборам, измеряющим соответствующее давление и температуру текущей жидкости и передающие представляющие их сигналы в преобразователь, который модифицирует и преобразует электрические сигналы, представляющие переменные параметры потока жидкости, такие как расход, объем и массу.

Уровень техники

Датчики расхода типа трубки Пито, описанные в патенте США №4559836 авторов Darrel F.Coleman и др., много лет используются в системах измерения разности давлений потока для определения среднего динамического или высокого давлений обращенной против течения рабочей стороны трубки Пито и для определения низкого давления жидкости, обращенной по течению рабочей стороной трубки. Обычно высокое и низкое давления жидкости преобразовывались в электрический сигнал, представляющий расход потока жидкости.

Давления жидкости измеряются и передаются трубкой Пито или другим типом датчика разности давлений, таким как измерительная диафрагма, например, направляются в преобразователь давления через связывающую головку, такую как показанная под номером 24 в упомянутом патенте США №4559836, или гидрораспределитель, такой как показан под номером 17 в патенте №4466290 автора Roger L.Frick.

Когда необходимо измерить температуру текущей среды в трубе, измеряющий температуру прибор, например Thermowell RTD (термосопротивление), помещают в защитный кожух, например “Thermowell”, который погружают жидкость, температура которой измеряется.

При продолжающемся усовершенствовании сложных измерительных систем расхода для текущих жидкостей возрастает важность способности измерения объема и массы жидкости, так же, как и расхода. Для выполнения этого необходимо знать температуру жидкости. Поскольку непосредственное измерение различных параметров текущей жидкости в трубе требует внедрения в трубу, также важно измерить требуемые параметры одним инструментом, требующим только одного проникновения в трубу.

Соответственно, первая задача настоящего изобретения - обеспечение одного устройство для определения температуры текущей жидкости в закрытом канале, так же, как и измерение высокого и низкого давлений, которые были предварительно определены трубкой Пито датчика расхода.

Вторая задача изобретения - обеспечение такой комбинации температурного датчика и датчика давления для текущей среды в трубе, которая позволит часть этой сборки, относящуюся к температурному датчику, быть перемещенной или замененной без извлечения первичного датчика давления из трубы.

Следующая задача настоящего изобретения - удачное использование доступного пространства внутри известной трубки Пито для размещения температурного датчика.

Другие и дальнейшие задачи, характеристики и преимущества изобретения будут ясны из детального описания предпочтительного варианта настоящего изобретения.

Перечень чертежей. На фиг.1 представлен общий вид системы измерений расхода жидкости, в которой используются элементы настоящего изобретения; на фиг.2 представлено увеличенное сечение 2-2 на фиг.1; на фиг.3 изображен в разрезе первичный датчик расхода настоящего изобретения, включающий трубу, в которой помещены скомбинированные элементы температурного датчика и датчика давления и коллекторная головка смонтирована на ближайшем конце датчика; на фиг.4 представлен вид торца коллектора по данному изобретению, показывающий стояк и соединительную муфту, помещенные на одной стороне коллектора и показанное на торце гнездо для одного из клапанов давления, противоположенный торец является зеркальным отображением показанного торца; на фиг.5 показано сечение 5-5 на фиг.4; на фиг.6 представлен вид сбоку предпочтительной формы температурного датчика.

Детальное описание изобретения

На фиг.1 показана типичная измерительная система 2, в которой использована комбинация по настоящему изобретению. Первичная часть системы включает трубку Пито датчика разности давлений потока 4 (типа, описанного в выше упомянутом патенте США №4559836), который диаметрально помещен в трубу 6, по которой протекает жидкость. Монтажное средство показано в общем виде под номером 8. Ближайший конец трубки Пито подсоединен к коллекторной головке 10, в которой высокое и низкое давления жидкости передаются через внутренние каналы коллектора к датчику давления 12, установленного непосредственно в коллектор 10. Как показано на фиг.5, проводящие жидкость внутренние каналы 11 и 13 в коллекторе проходят соответственно через пару отсекающих клапанов, которые размещены в резьбовых гнездах 14 и 16 коллектора. Один из двух клапанов 18 показан на фиг.1. Третий, уравнивающий клапан 20 расположен в гнезде 22 в коллекторе, открыт для сообщения каналов 11 и 13 высокого и низкого давления, чтобы выравнивать давление жидкости в коллекторе для целей тарирования преобразователя. Несмотря на то, что показано три клапана, коллектор с пятью клапанами может быть использован для данного изобретения.

С датчиком давления 12 связан так называемый преобразователь разности давлений 24, который в контексте данного изобретения обрабатывает и передает сигналы, представляющие массу и объем текущей в трубе 6 жидкости, так же, как и перепад давлений и расход потока жидкости.

К одной из поверхностей коллектора 10 присоединен стояк 26, который поддерживает корпус 28, содержащий электрические контакты (не показаны). Контакты внутри корпуса 28 присоединяют соединительное приспособление в виде электропроводки 30 от температурного датчика к другому электрическому компоненту (не показан), который передает температурный сигнал в качестве выходного сигнала температурного датчика в преобразователь 24 разности давлений для использования при определении массы и/или объема жидкости в трубе 6.

Температурным датчиком 32 предпочтительно служит термосопротивление, такое как ARI и Weed RTD, изготавливаемые фирмой Texas Thermowell. Такой прибор включает удлиненный жесткий элемент 34 сопротивления с электропроводкой 30, которые передают сигнал от элемента сопротивления к прибору дальнейшей обработки сигнала. Как показано на фиг.1 и 2, температурный RTD-датчик показан в установленном положении в пространстве трубки Пито 4 между зон высокого и низкого давления 40 и 42.

Как показано на фиг.3, коллектор 10, в дополнение к клапанам и каналам уже упомянутым, содержит отверстие 35, которое проходит через тело коллектора. Отверстие 35 имеет такой размер и размещение в коллекторе, чтобы выполнять функцию канала, через который жесткий элемент 34 сопротивления температурного RTD-датчика 32 может проходить внутрь или извлекаться из трубки Пито 4. Когда жесткий элемент 34 температурного датчика полностью помещен в трубку Пито, электропроводка 30 температурного датчика проведена через поперечный канал 42 в коллекторе 10 и этот канал сообщен со стояком 26. Электропроводка проходит через стояк, чтобы быть соединенной с контактами в корпусе 28.

Один выход отверстия 35 снабжен радиально увеличенными резьбовыми гнездами 36 и 38 различного диаметра. После того, как температурный датчик 32 установлен в своей позиции в трубке Пито и коллекторе, резьбовую втулку 41 на ближнем конце удлиненного элемента 34 сопротивления температурного датчика ввинчивают в маленькое гнездо 38 с целью установки и фиксации температурного датчика. После того, как температурный датчик таким образом закреплен, резьбовую уплотняющую пробку 43 ввертывают в более крупное внешнее гнездо 36, после чего датчик давления 12 может быть прикреплен к коллектору, как это показано на фиг.1.

Формула изобретения

1. Комбинированный датчик для системы измерения потока, включающий трубчатый корпус, часть которого приспособлена для погружения в жидкость, протекающую по закрытому каналу и имеющий в упомянутом корпусе разделенные зоны, в которые соответственно передаются соответствующие высокое и низкое давления потока жидкости, а также электрическое устройство для измерения температуры, расположенное в трубчатом корпусе, отличающийся тем, что он снабжен коллектором, который присоединен к расположенной вне потока жидкости части трубчатого корпуса, имеет проходы с клапанами для передачи указанных высокого и низкого давлений жидкости через коллектор, оснащен контактами, размещенными на упомянутом коллекторе для соединения электрических компонентов, и выполнен с каналом для электропроводки, а устройство для измерения температуры имеет соединительные приспособления, которые проведены через канал коллектора для соединения с контактами.

2. Комбинированный датчик по п.1, отличающийся тем, что коллектор выполнен с проходящим через него отверстием, совмещенным с внутренностью трубчатого корпуса, причем устройство для измерения температуры в процессе его введения в трубчатый корпус или извлечения из последнего может быть проведено через это отверстие.

3. Комбинированный датчик по п.2, отличающийся тем, что канал для электропроводки связан с отверстием.

4. Комбинированный датчик по п.3, отличающийся тем, что устройство для измерения температуры выполнено в виде термосопротивления и включает в себя жесткий удлиненный чувствительный элемент, размещенный в трубчатом корпусе между зонами высокого и низкого давления.

5. Комбинированный датчик по п.4, отличающийся тем, что жесткий удлиненный чувствительный элемент выполнен с возможностью закрепления в отверстии коллектора.

6. Комбинированный датчик по п.5, отличающийся тем, что указанная электропроводка размещена в канале и соединена с контактами.

7. Комбинированный датчик перепада давления и температуры для системы измерения массового расхода, содержащий трубчатый корпус, часть которого приспособлена для введения в жидкость, протекающую по закрытому каналу, и имеющий в упомянутом корпусе пару разделенных зон, отверстия в упомянутом трубчатом корпусе, через которые передаются высокое и низкое давления потока жидкости в соответствующие зоны, датчик давления, гидравлически связанный с упомянутыми зонами для преобразования давлений жидкости в, по крайней мере, один электрический сигнал, представляющий разность между упомянутыми высоким и низким давлениями, отличающийся тем, что снабжен электрическим устройством для измерения температуры, генерирующим выходной сигнал и размещенным в трубчатом корпусе, а также преобразователем, воспринимающим электрический сигнал от датчика давления и выходной сигнал устройства для измерения температуры.

8. Комбинированный датчик по п.7, отличающийся тем, что дополнительно содержит монтажное средство, прикрепленное к трубчатому корпусу и выполненное со сквозным отверстием, совмещенным с внутренностью трубчатого корпуса, причем устройство для измерения температуры при введении его в трубчатый корпус или выведении из последнего может быть проведено через это отверстие.

9. Комбинированный датчик по п.8, отличающийся тем, что устройство для измерения температуры выполнено в виде термосопротивления и содержит жесткий удлиненный чувствительный элемент, расположенный в трубчатом корпусе между зонами высокого и низкого давления.

10. Комбинированный датчик для системы измерения потока, включающий корпус, часть которого приспособлена для введения в находящуюся в закрытом канале жидкость, и который снабжен множеством гидравлических проводящих зон, передающих соответственно высокое и низкое давления упомянутой жидкости, а также температурный датчик, размещенный в корпусе для измерения температуры жидкости.

11. Комбинированный датчик по п.10, отличающийся тем, что корпус выполнен трубчатым, а гидравлические проводящие зоны и, по меньшей мере, часть температурного датчика расположены в трубчатой полости корпуса.

12. Комбинированный датчик по п.10 или 11, отличающийся тем, что в качестве температурного датчика использован датчик электрического типа.

13. Комбинированный датчик по п.10 или 11, отличающийся тем, что содержит коллектор, прикрепленный к той части корпуса, которая расположена вне канала с жидкостью, при этом упомянутый коллектор имеет множество проходов с клапанами для передачи упомянутых высокого и низкого давления жидкости через коллектор.

14. Комбинированный датчик по п.13, отличающийся тем, что коллектор выполнен с отверстием, через которое может быть проведен температурный датчик в процессе его ввода или вывода из корпуса.

15. Комбинированный датчик по п.14, отличающийся тем, что трубчатая полость корпуса сообщена с отверстием.

16. Комбинированный датчик для системы измерения потока, приспособленный для измерения характеристик текущей в закрытом канале жидкости и содержащий корпус, часть которого приспособлена для введения в указанный канал с целью контактирования с жидкостью в этом канале, и который содержит множество гидравлических проводящих зон для восприятия высокого давления против течения жидкости и для восприятия низкого давления по течению жидкости, а также электрический температурный датчик, имеющий выход и расположенный в корпусе для измерения температуры жидкости в канале.

17. Комбинированный датчик по п.16, отличающийся тем, что дополнительно содержит датчик давления, гидравлически связанный с указанными гидравлическими проводящими зонами для преобразования давлений жидкости в, по меньшей мере, один электрический сигнал, представляющий разность между давлением, воспринимаемым против течения жидкости, и давлением, воспринимаемым по течению жидкости.

18. Комбинированный датчик по п.17, отличающийся тем, что дополнительно содержит преобразователь для восприятия электрического сигнала от упомянутого датчика давления и выходного сигнала температурного датчика.

19. Комбинированный датчик по п.16, отличающийся тем, что упомянутый температурный датчик выполнен в виде термосопротивления и содержит жесткий удлиненный чувствительный элемент, расположенный в упомянутом корпусе.

РИСУНКИРисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6