Измерительный прибор для определения расходасреды

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ у —.".

«« -"«»

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 130176 (21)2312604/18-10 (51)М

3 (23) Приоритет— (32) 15 . 01. 75 (31) Р 2501380. 3 (33) ФРГ

G 01 F 1/32

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытии

Опубликовано 1506.81,Бюллетень ¹ 22 (53) УДК 681. 121.. 89 (088. 8) Дата опубликования описания 1506.81 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Хельмут Клингер (ФРГ) и Вольфрам Глау вс г ри т() 1

Иностранная Фирма

"Роберт Бош ГмбХ" (ФРГ) (71) Заявитель (54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

PACХОДА CP ЕДЫ

Изобретение относится к средствам для измерения расхода.

Известны измерительные приборы для определения расхода среды, протекающей 5 через заданное сечение, в которых под действием протекающей среды осуществляется пропорциональное количеству среды .от клоне ни е и эмери тельного элемента от начального положения (1) .

Недостатком таких приборов является низкая точность измерения, обусловленная наличием гистерезисных явлений.

Известен измерительный прибор для определения расхода среды, протекающей через заданное сечение, содержащий упруго закрепленную перпендикулярно к направлению потока плоскую сужающуюся к концу пластину, жестко связанную с силовым компенсационным устройством посредством перпендикулярного ее плоскости плеча, и индикатор величины расхода по затрачиваемой энергии компенсации (21. 25

Недостатком данного прибора является низкая точность, обусловленная непригодностью использованного в нем силового компенсационного устройства для измерения быстро иэменякщихся потоков.

Цель изобретения — повышение точности прибора для определения расхода среды.

Поставленная цель достигается тем, что в измерительный прибор для определения расхода среды, прот екающей через заданное сечение, содержащий упруго закрепленную перпендикулярно к направлению потока плоскую сужающуюся к концу пластину, жестко связанную с силовым компенсационным устроиством посредством перпендикулярного ее плоскости плеча, и индикатор величины расхода по затрачиваемой энергии компенсации, введен магнитоиндукционный датчик скорости качаний пластины, выполненный в виде неподвижного магнит а с выходной обмоткой, имекщего рабочий э аз ор, в котором расположен с возможностью перемещения конец сужающейся пластины, снабженный наконечником из ферромагнитного материала высокой магнитной проницаемости, причем пластина закреплена на торсионной пружине, расположенной диаметрально сечению потока, а силовое компенса839451 ционное устройство выполнено в виде неподвижно установленного электромагнита постоянного тока с магнитопроводом, имеющим рабочий зазор, и раз— мещенной в нем с возможностью поворота в плоскости рабочего зазора плоской обмотки из ряда проводников, нанесенных на пластинку, закрепленную на перпендикулярном плече сужающейся пластины, воспринимающей дей1ствие потока, при этом обмотка магнитоиндукционного датчика скорости качания по одной цепи связана через усилитель с плоской обмоткой силового компенсационного устройства, а по другой — через компаратор, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, с катушкой электромагнита силового компенсационного устройстваа.

Для предотвращения обратного течения среды перед пластиной, носпри- 20 нимающей действие потока, по оси посгЖднего установлен направляющий аппарат, выполненный в виде обтекателя с радиально расположенными (с возмОж нОстью yrrpyroro пОВОрОта ) пружинящими лопастями, изогнутыми под углом к потоку.

Fla фиг. 1-4 представлены конструктивные схемы ныполнения измерительного прибора для определения расхода среды и его узлов; на фиг . 5 и 6 направляющий аппарат; на фиг. 7 и 8— электрическая блок-схема измерительного прибора для определения расхода, варианты.

Измерительный прибор для определения расхода содержит трубопровод 1, через поперечное сечение кото»ого протекает контролируемый поток, в котором на жестко закрепленной с двух сторон торсионной пружине 2 установ- 40 лена с возможностью упругого поворота пластина 3, воспринимающая действие потока. Пластина выполнена симметричной относительно места закрепления ее и сужающейся к концам по 45 мере удаления от центральной оси по- . перечного сечения потока. По меньшей мере на одном конце пластины 3 закреплен наконечник 4 из материала с высокой магнитной проницаемостью. На стенке трубопровода 1 неподвижно установлен магнитоиндукционный датчик скорости качаний пластины, имеющий постоянный магнит 5 и обмотку 6. В рабочем зазоре магнита 5 расположен с возможностью возвратно-поступатель- 5 ного перемещения наконечник 4 пластины 3. По оси потока к сужающейся пластине 3 прикреплено перпендикулярное плечо, несущее на себе пластинку

7 (фиг. 2) с расположенной на ней плоской обмоткой 8 в ниде ряда параллельных пронодни кон. Пластинка 7 помещена н рабочий зазор неподвижного магнитспронода 9 электромагнита с

Обмоткой 10, характ ер распределения силовых линий поля в котором определяется полюсными наконечниками 11 и 12, имеющими высокую магнитную проницаемость. В поперечном сечении потока 1 на держателе 13 > становлен обтекатель 14, который освобождает от протекающей среды заранее определенную центральную область поперечного сечения потока. Обтекатель 14 может быть выполнен в виде направляющего аппарата (фиг. 5 и 6), состоящего из пружиняющих пластинок 15, радиально закрепленных на обтекателе 14.

На фиг. 5 показаны дне пластинки 15.

Концы 16 пластинок 15 загнуты под углом к направлению потока и под действием последнего могут отгибаться н положение 16, изображенное пунктирной линией (фиг. 6).

Обмотка 6 датчика скорости качаний пластины, обмотка 9 электромагнита и плоская обмотка 8 включены н блок схе.му (фиг. 7) Обмотка б датчика скорости качаний подключена через опера— ционный -усилитель 17 к плоской обмот— ке 8 силового компенсационного устройства, а по другой цепи — через компаратор 18, одновибратор 19, управляющий реверсивным счетчиком 20, преобразователь "код-частота" 21, цифроаналоговый преобразователь 22, RCцепь и операционный усилитель 23 связ ана с обмоткой 10 электромагнита компенсационного устройства, механически соединенного с воспринимающей действие потока сужающейся пласти ной 3.

В блок-схеме, изображенной на фиг,.

8, обмотка 6 датчика скорости связана с плоской обмоткой 8 через формирователь импульсов 24, а упранление реверсивным счетчиком 20 осуществляется с помощью RC -триггера 25 (вмест о од но ни брат ора ) ..

Устройстно работает следующим образз,ом.

Газообразная или жидкая среда, протекающая через поперечное сечение трубопровода 1, воздействует на обе симметричные части пластины 3, в связи с чем тормозятся постоянные периодические собственные ее колебания. Потеря пластиной 3 энергии колебания за продолжительность периода в результате воздействия протекающей среды пропорциональна произведению собственной скорости V< и количества протекающей в единицу времени среды. При известно ; собственной скорости Vq по количеству подведенной энергии к пластине 3 можно определить количество среды, протекающей в единицу нремени. Для этого с помощью датчика скорости качаний собственная скорость Ve пластины 3 путем воздействия ее наконечника 4 на величину сопротивления магнитной цепи постоянного магнита 5 преобразуется в напряжение U<+ обмотки б. Это напряжение, пропорциональ839451

Формула изобретения ное собственной скорости качаний пластины 3, усиливается в операционном усилителе 17 (фиг. 7) и подается на плоскую обмотку 8 пластинки 7 компенсационного устройст ва, расположенной в рабочем зазоре магнитопровода 9 его электромагнита.,Кроме того, на5 пряжение U . сравнивается с опорным напряжением в компараторе 18. на выходе которого включен одновибратор

19, у правляющий реверсивным счетчиком 20, и в преобразователе "кодчастота" 21 превращается в частоту, пропорциональную количеству протекающей . среды. Эта частот а в цифроаналоговом преобразователе 22 снова превращается в напряжение, которое через RC-цепь и операционный усилитель 23 подается на обмотку 10, с помощью которой создается магнитное поле В, напряженность которого пропорциональна количеству протекающей 2Q среды. В результате этого на электрическии е проводники плоской обмотки

8 воздействует ускоряющий момент М, который компенсирует тормозящее действие потока на пластину 3. 25

Цифроаналоговый преобразователь 22 имеет полевой транзистор 26, затвор которого подсоединен непосредственно к выходу преобразователя "код-частота", и полевой транзистор 27, затвор которого подсоединен к выходу этого же преобразователя через инвертор 28.

В зависимости от того, какой из полевых транзисторов открывается, выход цифроаналогового преоб" азователя 22 подключается к источнику опорного на35 пряжения Uggp или к корпусу. блок-схеме, представленной на фиг. 8, напряжение 0 е, пропорциональное собственной скорости пластинки 3, подается на вход формирователя импуль-40 сов 24, на выходе которого получается напряжение прямоугольной формы постоянной амплитуды, поступающее на плоскую обмотку 8. Управление же реверсивным счетчиком 20 осуществляет- 45 ся вместо одновибратора РС-триггером

25.

llpr движении среды концы 16 пластинок 15 под действием потока отгибаются в положение 16, изображенное пунктирной линией. Если появится обратное течение среды (против потока), то концы 16 пластинок 15 загибаются против основного потока настолько, что почти полностью перекрывают поперечное сечение трубо55 провода. Такое устройство необходимо лишь в том случае, когда следует определить количество среды, протекающей в основном направлении потока.

Предлагаемое устройство по сравне- 60 нию с известным позволяет повысить точность измерения расхода среды.

1. Измерительный прибор для опреде

- ления расхода среды, протекающей через заданное сечение, содержащий упруго закрепленную перпендикулярно к направлению потока плоскую сужающуюся к концу пластину, жестко связанную с силовым компенсационным устройством посредством плеча, установленного перпендикулярно ее плоскости, и индикатор величины расхода по эа— трачиваемой энергии компенсации, о т л и ч а ющи и с я тем,что, с целью повышения точности, в него введен магнитоиндукционный датчик скорости качаний пласти ны, выполненный в виде неподвижного магнита с выходной обмоткой, имеющего рабочий зазор, в котором расположен с возможностью перемещения конец сужающейся пластины, снабженный наконечником из ферромагнитного материала высокой магнитной проницаемости, причем пластина закреплена на торсионной пружине

Р расположенной диаметрально сечению потока, а силовое компенсационное устройство выполнено в виде неподвижно установленного за сужающейся пластиной электромагнита постоянного тока с магнитопроводом, имеющим рабочий зазор, и размещенной в нем с воэможностью поворота в плоскости рабочего зазора плоской обмотки из ряда проводников, нанесенных на пластинку, закрепленную на перпендикулярном плече сужающейся пластины, воспринимающей действие потока, при этом обмотка магнитоиндукционного датчика скорости качаний по одной цепи связана через усилитель с плоской обмоткой силового компенсационного устройства, а по другой — через компаратор, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, с катушкой электромагнита силового компенсационного устройства.

2. Измерительный прибор по и. 1, отличающий сятем,что перед пластиной, воспринимающей действие потока, по оси последнего установлен направляющий аппарат, выполненный в виде обтекателя с радиально. расположенными (c возможностью поворота) пружинящими пластинками, изогнутыми под углом к потоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Агейкин Д.И., Костина E.Н. и

Кузнецова Н.H. Датчики контроля и регулирования, М., "Машиностроение", 1965, с. 717, фиг. VI 33. .2. Шапов Н.М. Гидрометрия гидротехнических сооружений и гидромашин.

М.-Л., Госэнергоиэдат, 1957, с. 148150, рис. 200 (прототип).

83945 1

Upgg

Составитель И.Попов

Редактор Л.Повхан Техред И.Асталснд Корректор С. 4ом«

Заказ 4103/6 Тираж 702 Подписное

ВНИИПИ Государственного коьятета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4