Расходомер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ пц 5429lO

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.04.75 (21) 2123207/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.01.77. Бюллетень № 2

Дата опубликования описания 14.02.77 (51) М. Кл G 01F 1/22

Государственный комитет

Совета й1инистрав СССР по делам изобретений и OTKpblTHH (53) УДК 681.121(088.8) (72) Автор изобретения

А. М. Зеликман (71) Заявитель

Специальное конструкторское бюро по автоматике в нефтепереработке и нефтехимии (54) РАСХОДОМ ЕР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения малых расходов газообразных веществ (до 20 м /ч).

Известны расходомеры, содержащие измерительный корпус с укрепленной внутри него диафрагмой, в отверстии которой размещен поплавок, насаженный на ось и измерительную схему, содержащую пневмодатчик с манометрами, при этом перемещение поплавка передается при помощи магнитной муфты (1).

Эти расходомеры не обеспечивают необходимую точность измерения расхода за счет переменных значений сил трения, возникающих в направляющих в результате даже незначительных отклонений трубы ротаметра от вертикального положения при производственных вибрациях и при попадании твердых включений между направляющей и осью поплавка и т. п.

Известны расходомеры, содержащие измерительный корпус с коаксиально установленной внутри него диафрагмой, в центральном отверстии которой размещен поплавок, укрепленный на оси, конец которой закреплен на сильфоне, патрубки подвода и отвода среды и отбора давления, закрепленные соответственно перед и за диафрагмой, регулятор перепада давления, выход которого соединен с наружной полостью упомянутого сильфона, а вход — с преддпафрагменной полостью изме= рительного корпуса, и вторичный преобразователь (2).

Из-за отсутствия дополнительного источника сжатого газа, давления которого было бы достаточно для перестановки в заданное положение сильфона, находящегося под действием измеряемой среды, этим расходомером невозможно измерять малые расходы с достаточной степенью точности.

Для повышения точности измерения и расширения диапазона применения в предлагаемом расходомере оба конца осп поплавка

15 выведены через сальники, размещенные во втулках, из полостей, расположенных перед и за диафрагмой, прп этом верхняя часть измерительной трубки снабжена пневмодатчпком вторичного преобразователя, состоящим из

20 подпружиненной мембраны и регулпровочного элемента, а также манометров, установленных на магистралях подвода п отвода сжатого газа, причем упомянутый сильфон выведен из преддиафрагменной полости, его внутренняя

25 полость сообщена с атмосферой, а положительная и отрицательная камеры регулятора перепада давления сообщены соответственно через патрубкп отбора давления с полостями измерительного корпуса, расположенными пе30 ред и за диафрагмой.

542910

1О

ЗО

На черте?ке предстаьлсна схема oii;;cIinacМОГО 1?асходоме1?а, содср?кап1его пз: 1ер11тсльную трубку 1 с укреплеш Ой внутри нес диафрагмой 2, в центральном отверстии которой с заз01?ом 1?азмещеп поп;Iавок 3, зак1?еплепный на осп 4, а оба конца оси выведены через сальники 5, закрепленнь|е во втулках б, из полостей, располо?кенных перед и за диафрагмой 2.

Верхний конец оси 4 снабжен пру?киной 7, а нижний жестко соединен с дном спльфона

8, выведенным из преддиафрагмеппой полости. Прп этом под спльфоном 8 образована командная полость 9. Измерительная трубка 1 снабжена патрубками 10 п 11 подвода и отвода среды, размещенными перед и за диафрагмой 2.

Измерительная схема устройства содержит пневматический датчик 12, питаемый сжатым воздухом Р„„, и состоящий нз мембраны 13 11 регулирующего элемента 14, связанного с пружиной 7, манометры 15 и 16, установленные соответственно на магистралях подвода сжатого газа (Р„„,) и его отвода (Р„,,), регулятор 17 перепада давления, выполненный в виде мембранного блока, например элемента сравнения УСЗППа, мембраны которого образуют поло?кительную 18 и отрицательную 19 камеры, а также камеру 20 задания, сообщенную с источником давления Р„.

Мембраны регулятора 17 управляют поло?кением заслонок 21 и 22 относительно сооТветствующих питающего сопла 23 и связанного с атмосферой сопла 24. Поло?кительная камера 18 регулятора 17 сообщена с внутренним объемом измерительной трубки 1 перед диафрагмой 2 через отверстие 25 отбора давления, а отрицательная камера 19 — с внутренним объемом измерительной трубки 1 за диафрагмой 2 через отверстие 26 отбора давления. Выход регулятора перепада давления сообщен с командной полостью 9.

Устройство работает следующим образом.

При изменении расхода Q измеряемой среды в зонах непосредственно перед диафрагмой 2 и за ней возникает изменение перепада давления hP, воспринимаемое регулятором

17 перепада давления. Увеличение расхода среды и перепада давлений hP нарушает равновесие мембран регулятора 17, закрывающих сопло 24, соединенное с атмосферой, и открывающих питающее сопло 23, в результате чего давление на выходе регулятора 17 возрастает. Под действием возрастающего давления в командной полости 9 сильфон 8 перемещает поплавок 3 в сторону увеличения кольцевого сечения, образованного поплавком 3 и стенками отверстия в диафрагме 2. В результате происходит уменьшение перепада давлений

ЛР на диафрагме до величины Р,, заданной в камере 20 регулятора перепада давлений.

При этом подвижная система регулятора 17 перепада давления приходит в равновесие.

При уменьшении расхода среды и соответствующем уменьшении перепада давлений hP noплавок 3 перемещается под действием сильфона 8 в сторону уменьшешгя кольцевого сечс1шя между поплавком 3 и стенками отверстия дн 2. В результате перепад давления ЬР на диафрагме 2 вновь становится равным заданному.

Таким образом, любому изменению расхода измеряемой среды соответствуют перемещения поплавка 3 под действием сильфона 8 (вынужденные перемещения) в зону постоянной величины перепада, заданной регулятором 17 перепада давлений. Перемещения поплавка 3 пзменяют величину c?KBTIlII пружины 7, усилне от которой передается на мембрану 13 пневматического датчика 12. Мембрана 13 воздействует на регулирующий элемент 14, который вырабатывает выходной пневматический сигнал Р„„, поступающий под мембрану 13 и компенсирующий усилие пружины 7. В результате вырабатываемый пневматический сигнал пропорционален перемещению поплавка 3 и, следовательно, измеряемому расходу. Так как поплавок 3 совершает вынужденные перемещения под действием силы, развиваемой сильфоном 8, и эта сила значительно больше сил трения в сальниках 5 и силы, развиваемой пневмодатчиком 12, то перемещения поплавка

3 всегда происходят до положения, заданного с помощью регулятора 17 перепада давлений. При этом на работу расходомера не влияют его положение (он может быть установлен горизонтально), загрязнения в направляющих оси, появляющиеся в процессе эксплуатации прибора, и т. п.

Таким образом обеспечивается повышенная точность измерения малых расходов среды.

Формула изобретения

Расходомер, содержащий измерительный корпус с коаксиально установленной внутри него диафрагмой, в центральном отверстии которой размещен поплавок, укрепленный на оси, конец которой закреплен на сильфоне, патрубки подвода и отвода среды и отбора давления, закрепленные соответственно перед и за диафрагмой, регулятор перепада давления, выход которого соединен с наружной полостью упомянутого сильфона, и вторичный преобразователь, отличающийся тем, что, с цел1яо повышения точности измерения и расширения диапазона применения, оба конца осп поплавка выведены через сальники, размещенные во втулках, из полостей, расположенных перед и за диафрагмой, при этом верхняя часть измерительной трубки снабжена пневмодатчиком вторичного преобразователя, состоящим из подпружиненной мембраны и регулировочного элемента, а также манометров, установленных на магистралях подвода и отвода сжатого газа, причем упомянутый сильфон выведен из преддиафрагменной поло сти и его внутренняя полость сообщена с атмосферой, а положительная и отрицательная камеры регулятора перепада давления сооб542910

12

Составитель Б. Розовская

Техред Е. Петрова

Редактор С. Хейфиц

Корректор Л. Брахнина

Заказ 29/6 Изд. ¹ !03 Тираж 899

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2! цены соответственно через патрубки отбора давления с полостями !!зме1гитсльиого корпуса, расположенными перед и за диафрагмой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. А. Н. Павловский. «Измерение расхода и и величества жидкостей, газа и пара», М., 1967, стр. 342 — 343, рис. 210.

2. Патент США ¹ 2944420, 1960, кл. 73—

5 209 (прототип) .