Емкостный преобразователь расхода потока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<и>767522

° г (61) Дополнительиое к авт. свид-ву(22) Заявлено 210678 (21) 2633648/18-10 с присоединением заявки ¹ (51)М. Кл.

G F 1/64

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 3 00 98 0. Бюллетень ¹ 36 (53) УДК 681.121 (088.8) Дата опубликования описания 300980 (72) Автор изобретения

С. С. Колотуша

Щп Г

Всесоюзный научно-исследовательский инстит Ф @ Ц. ..СД1;1„ .1- >@?i аналитического приборостроения (71) Заявитель (54) ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА

ПОТОКА

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению расхода диэлектрических материалов и веществ, транспортируемых 5 внутри трубопроводов, и может быть использовано в металлургической, энергетической, строительной и пищевой промышленности,для контроля технологических процессов, связанных с пнев-10 матическим транспортированием сыпучих материалов.

Известны устройства, содержащие полукольцевые, плоские шайбовидные электроды, закрепленные на поверхнос-15 ти диэлектрического основания, включенные в схему измерения емкости 1) .

Ввиду существенного различия коэф-. фициентов линейного расширения абразивноустойчивой диэлектрической тру- 2п бы, обеспечивающей бесконтактность измерения, и металла электродов, указанные конструкции обладают низкой температурной стабильностью и не могут применяться для измерения рас- 25 хода высокотемпературных двухфазных потоков.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является расходомер, содержащий плоские электроды, закрепленные в горизонтальных плоскостях на поверхности диэлектрической трубы, обеспечивающей бесконтактность измерения расхода Pf .

Основным недостатком устройства является низкая точность. измерения расхода высокотемпературного потока.

Это обусловлено тем, что изменение температуры потока или окружающей среды приводят к изменению линейных размеров диэлектрической трубы, по обе стороны которой закреплены плоские электроды. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению начальной емкости при нагреве и ее увеличению при понижении температуры. Изменение расстояния имеет значительную величину, так как коэффициенты линейного расширения фторопластового трубопровода и металлов, применяемых для изготовления электродов, отличаются между собой на порядок.

Цель изобретения — повышение точности измерения высокотемпературного потока.

Поставленная цель достигается тем, что один иэ электродов выполнен в виде замкнутой оболочки с параллельными сторонами, внутри обо767522

c„с„+ с, (1)

k Емкостной преобразователь расхода с,- +> (2) 5 потока, содержащий диэлектрический лочки на одной из ее сторон укреплен диэлектрический участок трубопровода, при этдм второй электрод расположен симметрично относительно параллельных сторон первого, а в свободном зазоре между электродами размещена диэлектрическая проклад5 ка.

На фиг. 1 представлен преобразователь со схемой измерения емкости, общий вид; на фиг. 2 — то же, разрез

A-A на фиг. 1; на фиг. 3 — график 10 относительного изменения начальной емкости преобразователя при смещении среднего электрода.

Преобразователь содержит электрод

1, выполненный в виде оболочки, на 15 одной из параллельных плоскостей которой закреплена диэлектрическая груба 2. С ее противоположной стороны на равном расстоянии от параллельных поверхностей электрода 1, закреп- ;ц лен плоский электрод 3. На его поверхности для выравнивания емкости между электродом 3 и каждой из параллельных. плоскостей электрода 1 размещена диэлектрическая проклацка 4. Взамен диэлектрической прокладки 4 допускается применение отрезка диэлектрической трубы 2. При этом необходимо наличие зазора над отрезком диэлектрической трубы и параллельной плоскостью электрода 1. за

Электроды 1 и 3 заключены в электростатический экран (на чертеже не показан) и включены на вход измерителя емкости, который содержит мостовую измерительную схему 5, запитанную от генератора 6. Выход мостовой схемы 5 через избирательный усилитель 7, амплитудный детектор 8 и нормирующий усилитель 9 включен на вход .регистрирующего устройства 10. 4Р

Перед измерением начальная емкость между электродами 1 и 3 скомпенсирована элементами настройки (на чертеже не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Так как электрод 3 симметрично размещен относительно параллельных плоскостей электрода 1, начальная ем- 5 кость преобразователя составлена из двух равных по величине емкостей— рабочей и компенсационной. Рабочая емкость С создается на участке между электродами 1 и 3 в зоне размещения диэлектрической трубы 2 за счет профкновения ноля через диэлектрическую Ырубу 2, а компенсационная С вЂ” над электродом 3 в зоне размещения диэлектрической прокладки 4 ° Учитывая, что активные поверхности элек- щ тродов 1 и 3 равны S начальная емкость преобразователя равна где (с = Е Е Я;

Е - диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

E0 — диэлектрическая проницаемость воздуха;

d — расстояние между электродами.

Тогда

Со = 2k

d (3)

При увеличении температуры двухфазного потока, представляющего собой смесь частиц с воздухом, происходит нагрев диэлектрической трубы

2, приводящий к смещению электрода

3 относительно параллельных поверхностей электрода 1. Начальная емкость преобразователя при этом изменяется на величину ЬС и равна к к 2

g+ad d-ad d (ad) откуда 2K« Ж ?L (ЬЯ, ао «"-(а«1т « =а « -<а«р (S)

Относительное изменение начальной емкости преобразователя за счет неравенства зазоров измерительной и компенсационной емкости равно

«С (lh«)2 a«. «

С,, сР-(лс ) -(Ьс /с() (6)

М

На фиг. 3 показана зависимость- функции ь4/б . При ь4 «(d, что имеет . место при тепловой деформации диэлектрической трубы 2, вторым членом знаменателя можно пренебречь, тогда

ЬС (ad ) (7)

С d

Анализ формулы (5) и ее графика (фиг. 3) показывает, что в области малых перемещений электрода 3, вызванных изменением температуры двухфазного потока, начальная емкость преобразователя С практически не изменяется.

Это объясняется тем, что увеличение зазора между электродами 1 и 3 при нагреве диэлектрической трубы 2 и связанное с этим уменьшение рабочей емкости преобразователя, непрерывно и автоматически компенсируется соответствующим увеличением компенсационной емкости, вследствие уменьшения зазора между электродами

Зи1.

Таким образом, при изменении температуры двухфазного потока компенсационная емкость преобразователя осуществляет непрерывную автоматическую компенсацию изменений рабо- чей емкости, вследствие чего начальная емкость преобразователя остается величиной постоянной при измерении расхода высокотемпературного потока.

Формула изобретения

767522.

Составитель Н. Андреева

Редактор A. Долинич Техред Н.Граб

Корректор Й. Пожо

Подписное

Заказ 7000/16 Тираж 801

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4 участок трубопровода, закрепленные на нем параллельные электроды, включенные на вход измерителя емкости, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения высокотемпературного потока, один из электродов выполнен в виде замкнутой оболочки с параллельными сторонами, внутри оболочки на одной из ее сторон укреплен диэлектрический участок трубопровода,при этом второй электрод расположен симметрично относительно параллельных сторон первого, а в свободном зазоре между электродами разиешена диэлектрическая прокладка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Козубовский С. Ф. Корреляционные экстремальные системы. К., 1973, с. 166.

2. Авторское свидетельство СССР

9 380955, кл. G 01 F 1/64, 1970 (прототип).

9 6 О 4 g,я О цЯ 0,4 06 (Ь2 5