Датчик скорости двухфазного потока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

1аеспубаик

<и 643342 (6!) Дополнительное к авт. свид-ву.(22) ЗаЯвлеыо 22.04.77(21) 2478428/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетОпубликоваио 05.01.79.бюллетень № 1

Дата опубликования описания 08 01.7g

2 (511 М. Кл.

Q 01 Р 5/18

О 01 Р 3/00

Государственный камнтет

СССР на делам нзабретеннй н аткрьтнй (53) УДК 532.574 (088.8) (72) Авторы С. C. Колотуша, В. И. Ларченко, В. К. Холод, изобРетеииЯ А. И. Кудрявцев и Л. П. Бак, енко

Всесоюэный научно-исследовательский институт аналн тнческого приборостроения

l; (71) Заявитель (54) ПАТЧИК СКОРОСТИ ШЗУХФАЗНОГО, ПОТОКА

Изобретенне относится к измерению параметров двухфазного потока и может быть использовано прн измерении массового расхода в условиях воздействия высоких температур.

Известно устройство, содержащее электроды, закрепленные иа диэлектрическом оенованни, с последующим использованием нх сигнала для измерения массового расхода нли скорости 11 .

Наиболее близким по технической сущности является датчик скорости, содержащий две пары кольцевых электродов, размещенных по.обе стороны от коленообразного диэлектрического трубопровода (2J.

Недостатком его является изменение начальной емкости в зависимости от изменения температуры транспортируемого через

его рабочий объем контролируемого материала н температуры окружающей среды.

Это обусловлено тем, что изменение температуры продукта нлн окружающей среды приводит к изменению линейных размеров ы диэлектрнческой проницаемости фторопластового трубопровода, на котором закреплены кольцевые электроды.

Это в свою очередь изменяет расстояняемежду электродамн, а, следовательно, изменяет начальную емкость между кольцевыми электродамя по случайному закону, что не позволяет применить для компенсацнн ухода начальной емкости известные методы -компенсации. Изменение расстояния между кольцевыми электродами имеет значительную величину, так как коэффициент линейного расширения фторопластового трубопровода на порядок превышает коэффито, циент линейного расширения металла электродов. В то же время применение фторопласта является единственной возможностью уменьшить абразивный нэнос трубопровода.

Целью изобретения является повышение точности измерения скорости высокотемпературного потока.

Поставленная цель достигается тем, что на одном нз каждой пары электродов уста- новлен дополнительный элеКтрод в виде стакана с отверстием в основании, диаметр которого равен диаметру кольцевых электродов, причем расстоянне между основаннем стакана и торцовой поверхностью второго электрода пары равно толщине диэлектрического трубопровода.

64

Ча фиг. 1 изображен предлагаемый датчик, разрез; на фиг. 2 — разрез А — А фиг. i.

Датчик содержит коленообразный диэлектрический трубопровод 1, на поверхности которого закреплены две пары кольцевых электродов 2 и 3. На поверхности электродов 3 через диэлектрические прокладки 4 закреплены дополнительные электроды 5 в виде стаканов с отверстиями в основаниях, Диаметр отверстия в стакане 5 меньше диаметра кольцевых электродов 2 и 3. Торцовые поверхности электродов 3 и 5 выполне. ны гребенчатыми, Начальная емкость между электродами 2 и 3 равна емкости между электродами 3 и 5.

Электроды датчика заключены в электростатический экран и включены на вход блока сравнения, снабженного указателем (на чертеже не показан). Допускается закрепление электродов 5 на поверхности электродов 3 без диэлектрической прокладки 4.

Датчик работает следующим образом.

Напряженность электрического поля, создаваемого между кольцевыми электродами

2 и 3, имеет наименьшую величину в центре сечения трубопровода, а наибольшую величину — в зазоре между электродами у стенки трубопровода 1.

Изменение направления движения потока в трубопроводе 1 приводит к наложению на диеперсный поток поля центробежных сил. В результате вниз по направлению движения потока за изгибом в трубопроводе 1, в месте установки второй пары электродов

2 и 3, произойдет смещение частиц под действием центробежных сил. Так как электрическое поле имеет наибольшую величину напряженности у стенок трубопровода 1 в зоне зазора между электродами 2 и 3, перемещение частиц трубопровода 1 в сторону выпуклости траектории движения, в область повышенной напряженности, вызовет большое приращение емкости между парой электродов 2 и 3 по сравнению с первой парой электродов 2 и 3, установленных вверх по направлению движения потока частиц, где они не подвергаются действию силы. Так как две пары электродов 2 и 3 включены на вход блока сравнения, выполненного, например, в виде моста переменного тока, в противоположные плечи которого включена каждая нара электродов 2 и 3, а на выход — измерительный прибор, его показания будут пропорциональны линейной скорости двухфазного потока.

При увеличении температуры двухфазного потока в условиях воздействия дестабилизирующих факторов кроме измеритель!

342

4 ных сигналов между электродами 2 и 3 формируются компенсационные сигналы межлу торцовой поверхностью электролов

3 и 5. Так.как зазор между электролами 3 и 5 равен толщине трубопровода l, электрическое поле в зазоре проникает только на глубину, равную толщине диэлектрической трубы l. Это позволяет сформировать компенсационный сигнал, равный измерительному, но за вычетом составляющей сигнала, содержащей информацию об измеряемой скорости. Прй этом увеличение расстояния меж. ду каждой парой электродов 2 и 3 автоматически влечет за собой уменьшение расстояния между торцовыми поверхностями электродов 3 и 5. Это позволяет при изменении температуры продукта или окружающей среды автоматически осуществить стабилизацию начальной емкости между электродами

2 и 3 путем соответствующего обратно пропорционального изменения емкости между электродами 3 и 5. Это в свою очередь позволяет непрерывно автоматически в процессе изменения диэлектрической проницаемости и линейных размеров диэлен рической трубы 1 осуществить компенсацию влия2 ния температуры на результат измерения скорости потока.

Выполнение торцовой поверхности электродов 3 и 5 гребенчатыми позволяет получить линейную обратно пропорциональную зависимость изменения их емкости, когда линейная деформация трубы l на участке между электродами 2 и 3 становится больше l мм.

Формула изобретения

3$

Датчик скорости двухфазного потока, содержащий коленообразиый диэлектрический трубопровод и две пары кольцевых электродов, закрепленных по обе стороны от колена, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения высокотемпературного потока, на одной из каждой пары электродов установлен дополнительный электрод в виде стакана с отверстием в основании, диаметр которого равен диаметру

45 кольцевых электродов, а расстояние между основанием стакана и торцовой поверхностью второго электрода пары равно толщине диэлектрического трубопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

ЖО 301541, кл. G 01 F 5/00, !971.

2. Авторское свидетельство СССР

ХО 533871, кл. G 01 P 5/08, 1976.