Ультразвуковой расходомер для каналов с переменным уровнем потока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советских

Социалистических

Республик оо779809 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кл.з

G 01 F 1/66 (22) Заявлено 111278 (21) 2693927/18-10 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1511,80. бюллетень ¹ 42 (53) УДК 534. .22(088.8) Дата опубликования описания 25. 11. 80 (72) Авторы изобретения

A.A.Азимов и У.P.Расулев

Ордена Трудового Красного Знамени среднеазиатский научноисследовательский институт ирригации им. В.Д.Журина (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОИ РАСХОДОМЕР ДЛЯ КАНАЛОВ

С ПЕРЕМЕННЫМ УРОВНЕМ ПОТОКА

Изобретение относится к области измерения расхода жидкости или пульпы в каналах с переменным уровнем потока в ирригации, на обогатительных фабриках металлургической промышлен- 5 ности, на канализационных системах и т. д.

Известны расходомеры, например электромагнитные, предназначенные для измерения расхода в открытых ка- 1О налах (1 ).

Недостаток таких расходомеро состоит в сложности устройства и значительной погрешности измерения.

Известен ультразвуковой расходомер для закрытых трубопроводов, со-i держащий генератор, излучатель и приемник ультразвуковых колебаний, измерительную систему и регистратор

И 20

Однако устройство невозможно применять для измерения расхода жидкости в открытых каналах а переменным уровнем потока.

Наиболее близким по технической 25 сущности к изобретению является ультразвуковой расходомер для каналов с переменным уровнем потока, содержащий генератор импульсов, два электроакустических преобразователя, 3О установленных под углом вдоль направления потока; схему измерения разности времени прохождения импульсов по потоку и против него, регистратор и коммутатор, включенный между генератбром, электроакустическими преобразователями и схемой выделения разности времени прохождения импульсов по потоку и против него t3 j.

Недостаток данного устройства состоит в конструктивной сложности и значительной погрешности, так как в нем измеряется ряд средних скоростей по высоте канала с последующим вычислением объемного расхода по результатам измерения скоростей по горизонтали и значением уровня потока.

Целью изобретения является повышение точности измерений и упрощение

p:oíñòðóêöèè расходомера.

Цель достигается тем, что расходо- мер снабжен поплавком с продольной прорезью и двумя штоками, установленными.-в направляющих с воэможностью продольного смещения в прорези, поплавка и кинематически связанными с поплавком через кулисные механизмы, при этом электроакустические преобразователи установлены на торцах со ответствующих штоков, а штоки уста779809 новлены под углом. обеспечивающим пересечение их продольных осей на дне канала, причем штоки выполнены телескопическими.

На чертеже приведена схема устройства.

Предлагаемый расходомер содержит поплавок 1, ориентированный по направлению потока и расположенный в канале 2. В поплавке 1 выполнено продольное щелевое отверстие 3, в которое введены штоки 4 и 5, соответственно размещенные в направляющих б и 7, неподвижных относительно канала. Штоки

4 и 5 выполнены телескопическими и при помощи роликов 8 и 9 образуют кулисные механизмы с поплавком 1, имея 1$

-воэможность продольно-осевого смеще— ния"относительно последнего, причем точка пересечения осей направлений смещений- расположена на поверхности дна канала 2. На торцах штоков 4 и рр

5 установлены электроакустические преобразователи 10 и 11 ультразвуковых колебаний, подключенные через коммутатор 12 к генератору импульсов

13, измерительной схеме 14 измерения времени прохождения импульсов по потоку и против него и регистратору 15,. шкала которого проградуирована в .единицах расхода.

Расходомер работает следующим образбм. 30 При определенном расходе жидкости в канале 2 поплавок 1 занимает положенйе, пропорциональное уровню потока жидкости. Ввиду того, что электроакустические преобразователи 11 раз- 35 мещены на торцах штоков 4 и 5, расположенных в. направляющих б и 7, то тОчка пересечения в вертикальной плоскости осевых линий постоянно распо ложена на поверхности дна канала 2. 4(»

При включении генератора 13 коммутатор 12 попеременно переключает преоб разователи 10 и 11 с излучения на прием. В результате этого измерительная схема 14 производит измерение

"разности времени прохождения импуль- 4 сов по направлению потока жидкости и

:против него по формуле .

2L Ксоэ4, С

30 где, - расстояния прохождения ультразвуковых колебаний в жидкости:

Ч . скорость потока; 4. — угол, об« разованный направлением ультразвуко. вых1колебаний с поверхностью дна ка, нала 2; С - скорость звука в жидкости.

Половина расстояния прохождения ультразвуковых колебаний есть функ" ция от "уРовня потока жидкости, то есть

4 Н ив (2) где и - уровень потока измеряемой жидкости. б5

Подставив выражение (2) в (1) пос. ле элементарных преобразований, no4ctq дН> (3) лучим

Таким образом, измеряемая разность времени пропорциональна произведению уровня потока жидкости и его скорости, то есть линейно зависит от объемного расхода среды.

Формула изобретения ультразвуковой расходомер для каналов с переменным уровнем потока, содеержащий генератор импульсов, два

При изменении уровня потока жидко- сти, например при его увеличении, поплавок 1, двигаясь вертикально вверх, перемещает под действием своей выталкивающей силы в продольно-осевом направлений штоки 4 и 5. При этом последние также в направляющих б и

7 перемещаются вдоль своих осевых линий вверх и одновременно посредством роликов 8 и 9 вдоль продольной поверхности поплавка 1. Ввиду этого торцы штоков 4 и 5 с закрепленными на них преобразователями 10 и 11 перемещаются в противоположных направлениях в щелевом отверстии 3 поплавка 1, благодаря поступательной паре, образованной кулисными механизмами.

При новом, установившемся состоянии уровня потока, и, следовательно, положении поплавка 1, расстояние прохождения ультразвуковых колебаний изменяется согласно выражению (2).

Поэтому измеряемая разность времени пропорциональна изменению уровня и скорости среды, так как величина угла, образованного направлением ультразвуковых колебаний с поверхностью дна канала 2, остается постоянной при любом значении уровня потока жидкости. Выполнение штоков телескопическими обеспечивает уменьшение их геометрических размеров.

Таким образом, размещение излучателя и приемника ультразвуковых колебаний на торцах стержней,.размещенных в направляющих, точка пересе-. чения в вертикальной плоскости осевых линий которых расположена на поверхности дна канала, позволяет упростить конструкцию и использовать ультразвуковой метод для целей измерения расхода открытых потоков жидкости например, в ирригации, зависящего от скорости и уровня, без использования отдельных датчиков скорости и уровня со сложной вычислительной схемой обработки их сигналов, B предлагаемом .же расходомере выход- ной сигнал вклЮчает в себя одновременно информацию и об уровне, и о.. скорости потока, обработка которого достигается с большей точностью бо- . лее простыми средствами.

779809

Составитель Е.Литвинов

Техред Т.Маточка:; Корректор С.щомак

Редактор Г.улыбина

309/5 Тираж 01 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ филиал ППП - Патент", r, ужгород, ул. Проектная, электроакустических преобразователя, установленных под углом вдоль направления потока, схему измерения разности времени прохождения импульсов по потоку и против него. регистратор и коммутатор, включенный между генератором, электроакустическими преобразователями и схемой выделения разности времени прохождения импуль- . сов по потоку и против него, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений и упрощения конструкции, он снабжен поплавком с продольной прорезью и двумя штоками, установленными в направляющих с возможностью продольного смещения в прорези поплавка и кинема- 15 тически связанными с поплавком через кулисные механизмы, при этом электроакустические преобразователи установлены на торцах соответствующих штоков, а штоки установлены под углом, обеспечивающим пересечение их продольных осей на дне канала.

2. Расходомер для каналов с переменным уровнем потока по и. 1. о тл и ч а ю шийся тем, что, штоки выполнены телескопическими.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 381898, кл. G 01 F 1/00, 1972.

2. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Л., Машиностроение",1975, с, 640.

3. Кудашев Н.В. и Сахаров Ю.Н.

Электроакустическая аппаратура сис-. тем автоматического контроля и измерений. М., "Энергия" 1972, с. 75 прототип).