Шариковый датчик расхода жидкостей

 

288330

Союз Свввтскиз

Социалистическиз

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Кл. 42е, 23/01

42е, 23, 50

Заявлено 22. 1/.1969 (№ 1331255/18-10} с присоедииснисм заявки ЛЬ

МПК G 011 3/36

УДК 681.121.89 (088.8) Приоритет

Оп бликовано 03,Х11 1970. Бюллетень ¹ 36

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Дата опубликования описания 29.1.1971

Авторы изобретения Г. А. оалакишиев, В. А, Колчин, M. Д. Агаев и Ш. Г. Шахбазов

Заявитель Научно-исследовательский и проектный институт «Нефтехимавтомат»

ШАРИКОВЬ1Й ДАТЧИК РАСХОДА ЖИДКОСТЕЙ г

1е — т1 1 ш

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения расхода жидкости тахометрическим методом, оио может широко применяться в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, сажевой и других отраслях промышленности.

Известны датчики расхода с вращающимся чувствительным элементом (крыльчаткой, шариком), в которых для съема сигнала используются различные преобразователи: магнито- 10 индукционные, индуктивные и др.

Но такие расходомеры не могут работать на средах с высокой температурой, требуют выполнения шариков из металла и не обеспечивают требуемой точности при измерении ма- 15 лых расходов на горизонтальных трубопроводах, В предлагаемом датчике для расширения температурного диапазона узел съема сигнала выполнен в виде акустического преобразова- 20 теля с пьезоэлектрическими элементами, расположенными на верхней и ни>кней крышках камеры соосно на расстоянии от оси выходного отверстия, равном радиусу окружности вращения шарика, который выполнен полым. 25

На чертеже изобра>кен датчик и блок-схема преобразовательных узлов.

Шариковый датчик расхода жидкостей представляет собой за вихр ительную камеру 1, внутри которой в круговом кольце 2 свободно 30 размещается шарик 8, содержащий воздушную полость (из любого материала), и с внешней стороны на верхней и нижней крышках друг против друга иа расстоянии от центра, равном радиусу окружности, вдоль которой вращается шарик, устанавливаются два пьезоФ кристалла 4 — излучатель и приемник, образующие со средами между ними акустический канал (используются пьезокристаллы типа

КТС-19, работающие до температуры 350 С).

В электронную часть прибора входят генератор 5 ультразвуковых колебаний, формирователь б и унифицированный преобразователь 7.

Устройство работает следующим образом.

В завихрительную камеру измеряемая жидкость поступает по касательной и получает в ней вращательное движение, иодчииающееся закону Вихpeaых движе11ий. Шарик, находящийся в завихрительпой камере, увлекается потоком и приобретает круговое движение, скорость которого рагиа скорости вихря в зоне траектории. Поэтому между измеряемой скоростью потока и скоростью шарика для случая, когда с Вязкост1.10 жидкости мОжнО не считаться, устанавливается простая связь, определяемая соотношением

28833О

Предмет изобретения

Составитель Н. Варнек

Текред Л. Я. Левина Корректор Т. А. Абрамова

Редактор Т. Иванова.Изд, № 22 Заказ 16/8 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 где т о = Измеряемая скорость: потока; — коэффициент отставания шарика от потока;

r — радиус траектории движения шарика;

5 — радиус завихрительной камеры;

V — скорость шарика.

Связывая среднюю скорость контролируемото потока с измеряемым расходом и учитывая 10 связь линейной скорости с числом оборотов шарика, получаем

2 jFr

Я где Q — расход; 15

F — площадь поперечного сечения входного отверстия завихрительной камеры; — число оборотов шарика.

Как было уже сказано, зону траектории ша-.рика,;пересекает в перпендикулярном направлении акустический канал, в котором от излучателя к приемнику распространяются непрерывные ультразвуковые колебания. 25

Как только шарик при своем вращении попадает в акустический канал, ультразвуковой сигнал на приемном кристалле практически исчезает, так как в этот момент ультразвуковой .луч полностью будет перекрыт воздушной по- 30 лостью шарика. Таким образом, при вращательном движении шарика приемный кристалл оказывается в режиме периодического приема ультразвуковых сигналов с частотой, равной числу оборотов шарика.

После преобразования ультразвуковых cur«aëîâ в электрические последние детектируются в виде отрицательных П-импульсов, через эмиттерный повторитель поступают на электронный преобразователь ПИРС-5У с унифицированным выходом, предназначенным для преобразования входной частоты в выходной сигнал.

Шариковый датчик расхода жидкостей, содержащий вихревую камеру с тангенциальным входным и выходным отверстием в дне камеры, шарик, вращающийся под действием жидкости внутри камеры, и узел съема сигнала, отличающийся тем, что, с целью расширения температурного диапазона, в нем узел съема сигнала выполнен в виде акустического преобразователя с пьезоэлектрическими элементами, расположенными на верхней и нижней крышках камеры соосно на расстоянии от оси выходного отверстия, равном радиусу окружности вращения шарика, который выполнен полым.