Пьезоэлектрический расходомер

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 291079 (21) 28 З 5 збб/18-10 с присоединением заявки Ио Р 1)М К 3 С 01 Г 1/66 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийА.И. Трофимов, О.С. Шмитов и Б.М. Кербель,(72) Авторы изобретенияТомский ордена Октябрьской Революции и ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнический институт им. С.М, Кирова,е Изобретение относится к приборостроению и может, быть использованопри разработке расходомеров для измерения расхода жидких и газовых5сред.Известны расходомеры, содержащиекорпус, крыльчатку, иомещаемую вконтролируемый поток, датчик длясъема информации и измерительныйблок, в которых скорость вращениякрыльчатки пропорциональна расходуконтролируемой среды 1.Однако эти расходомеры имеют сложную конструкцию и узкий диапазон измерения расхода, ограниченный конеч 15нь 1 м значением статического моментав опорах крыльчатки и недостатОчнойглубиной модуз.яции выходного сигналапри малых скоростях вращения крыль 20чаткиНаиболее близким к изобретению посвоей технической сущности являетсяпьезоэлектрический расходомер, содержащий корпус, крыльчатку, уста"новленную в опорах втулки корпуса,пьезоэлектрический преобразовательи измерительный блок 2 .Однако этот .расходомер из-за слож-,ности исполнения в сочетании с использованием индуктивных преобраэо вателей и усилительных устройств с большим входным сопротивлением обладает невысокой точностью и огра" ниченным диапазоном измерений, особенно в области малых расходов.Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измеренийУказанная цель достигается тем, что в расходомере одна из опор крыльчатки выполнена в виде акустического концентратора, входное сечение которого жестко соединено с пьезо.- электрическим преобразователем, выполненным в виде пьезотрансформатораподключенного к возбуждающему генератору, а выходное Сечение акустического концентратора сочленено с осью крыльчатки, при этом одна из лопастей крыльчатки снабжена дебалансирующей ее массой.На чертеже изображена структурная схема пьезоэлектрического расходомера.Расходомер содержит корпус 1 сочленяемый с контролируемой расходомерной магистралью, установленную внутри корпуса крыльчатку 2, ось которой шарнирно закреплена в опоре 3 и жестко соединена с выходным се847045 Формула изобретения ВНИИПИ Заказ 5464/6 Тираж 702 Подписное чением акустического концентратора4,установленного в пустотелой .игерметичной опоре 5.Входное сечениеакустического концентратора 4 сочленено с пьезотрансформатором 6 под 1ключенным к возбуждающему генератору 7 и измерительному блоку 8 черезгерметизированные вводы 9,Опоры3 и 5 закреплены в корпусе 1 с помощью пустотелых ребер 10, а однаиз лопастей крыльчатки снабжена добавочной без изменения геометриилопасти массой 11 дебалансирующейкрыльчатку 2,Пьезоэлектрический расходомерработает следующим образом.Пьеэотрансформатор 6 возбуждаетсяот генератора 7 на резонансной частотеПри поступлении жидкости в расходомерную магистраль корпуса 1крыльчатка 2 вращается со скоростью,пропорцибнальной измеряемому расходу жидкости. При вращении крыльчатки создается сжимающее усилиена концентратор 4. Дебалансирующаямасса 11 создает дебаланс крыльчатки,, который создает на опоры 3 и 5 дополнительное усилиенаправленноеперпендикулярно осям, в результатечего в концентраторе 4, являющемсятакже опорой, возникает дополнительное изгибающее его механическое напряжение, пропорциональное измеряемому расходу.Механическое напряжение от действия сжимающего и изгибающего усилий приводит к изменению скоростизвука в акустическом концентраторе4, к нарушению резонансных свойствколебательной системы концентратор4 - пьеэотрансформатор 6 и,соответственно, к изменению выходйого напряжения пьеэотрансформатора 6, фиксируемому измерительным блоком 8.Ребра 10 сообщают жесткость всейконструкции. Таким образом, в предлагаемомпьезоэлектрическом расходомере осуществляется непрерывное измерениерасхода, что приводит к повышениюточности особенно при малых расходахКроме того, пьезопреобразовательвозбуждается от генератора 7 и, следовательно, работает в динамическомрежиме, что делает его независимымот частоты измеряемого усилия и,следовательно, от величины измеря емого расхода. Это дает возможностьрасширить диапазон измерения. Приэтом значительно упрощается измерительная схема. Пьезоэлектрический расходомер,содержащий корпус, крыльчатку, устащ новленную в опорах внутри корпуса,пьезоэлектрический преобразователь иизмерительный блок,о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точно-сти и расширения диапазона измерений,в нем одна из опор крыльчатки выполнена в виде акустического концентратора, входное сечение которого жестко соединено с пьезоэлектрическимпреобразователем, выполненным в виде,пьезотрансформатора, подключенного 30 к возбуждающему генератору, а выходное сечение акустического концентратора сочленено с осью крыльчатки,при этом одна из лопастей крыльчаткиснабжена дебалансирующей ее массой.35 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Кремлевский П,П. Расходомеры и 40 счетчики количества. Л1 Машиностроениеф, 1975, с, 349, 352-353.2, Авторское свидетельство СССРР 503132, кл, 6 01 Г 1/10, 1976,илиал ППП "Патент",