Устройство для измерения расхода

(5 ц 5 6 01 НИЯ Н А.Магирко меры и счет- роение, 1989,РЕНИЯ РАСк измер ения яв ирение счет ис ройство тельяется ехно-ключе- для ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСА ИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относитсяной технике. Целью изобреповышение точности и расшлогических возможностей зания энергозатрат, Уст Ж , 1712787 2измерения расхода содержит цилиндрический корпус 1 в виде участка трубопровода, внутри которого в кольцевых пазах 2, выполненных в стенках корпуса 1, при помощи распорных колец 3 закреплен чувствительный элемент 4, выполненный из упругого материала в виде однополостного гиперболоида вращения, На внешней поверхности чувствительного элемента 4 витками с постоянным шагом в держателях 5, закрепленных на чувствительном элементе 4, установлен волоконный световод 6, один конец которого соединен с источником, другой - с приемником света. В верхней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 7, в котором установлена откалиброванная трубка 8. 1 ил.5 10 15 кам корпуса 1 20 25 30 35 40 50 55 Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в различных отраслях народного хозяйства для измерения расхода.Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение технологических возможностей за счет исключения энергозатрат при работе в полевых условиях.На чертеже изображено устройство для измерения расхода, продольный разрез.Устройство для измерения расхода содержит цилиндрический корпус 1 в виде участка трубопровода, внутри которого в кольцевых пазах 2, выполненных в стенках корпуса 1, при помощи распорных колец 3 закреплен чувствительный элемент 4, выполненный из упругого материала. На внешней поверхности чувствительного элемента 4 витками с постоянным шагом в держателях 5, закрепленных на чувствительном элементе 4, установлен (свободно) волоконный световод 6, один конец которого соединен с источником, другой - с приемником света (не показаны).Чувствительный элемент выполнен в виде однополостного гиперболоида вращения, причем г/2 а 0,2, где г - радиус кривизны образующей гиперболоида, а - действительная полуось для обеспечения минимальных гидравлических потерь напора, так как в случае плавного сужения трубопровода величина- коэффициента сопротивления, от которого прямо пропорционально зависят гидравлические местные потери в сужающем устройстве, зависит от г/О, где г - радиус скругления боковых стенок входа, Ок - конечный диаметр сужения. Коэффициент достигает минимума = 0,03) при г/Ог = 0,2 и далее остается постоянным, т.е. для обеспечения минимальных местных гидравлических потерь г/02О,2. В нашем случае 02 = 2 а, гдеа -действительная полуось однополостногогиперболоида вращения, Таким образом, при выполнении условия г/2 а 0,2 обеспечиваются минимальные местные гидравлические потери на входе в сужающее устройство.Блок снятия показаний представляетсобой волоконный световод, размещенный витками в держателях, с возможностью перемещения с наружной стороны чувствительного элемента по всей его длине, один конец которого соединен с источником, другой - с приемником света для обеспечения съема сигнала за счет перемещения волоконного световода в держателях при изменении диаметра чувствительного элемента(не показаны), В верхней части корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 7, в которое установлена откалиброванная трубка 8, выполненная из прозрачного материала. Полость, образованная внешней поверхностью чувствительного элемента и корпусом, заполнена промежуточной жидкостью.Устройство для измерения расхода работает следующим образом.При движении контролируемой среды по трубопроводу стенки чувствительного элемента 4 под действием давления набегающего потока стремятся прижаться к стенУвеличение диаметра чувствительного элемента 4 в каждом месте сечения вызывает увеличение радиуса витков волоконного световода 6, размещенного в держателях 5 с наружной стороны чувствительного элемента по всей его длине с возможностью перемещения в них, и, как следствие, изменение интенсивности светового излучения на выходе из световода, которое излучается источником и воспринимается приемником света (не показаны), Из приемника света выходит выходной сигнал Рвы;, пропорциональный расходу. При неисправности или отсутствии волоконного преобразователя в полость, образованную стенками корпуса 1 и чувствительным элементом 4, заливается л юбая подкрашенная жидкость (может даже заливаться перекачиваемый продукт), которая при работе чувствительного элемента 4 вытесняется из этой полости в откалиброванную трубку 8 из прозрачного материала, и высота вытесненной жидкости, определяемая по шкале на трубке, будет пропорциональна измерительному расходу. При прекращении движения жидкости по трубопроводу чувствительный элемент из-за того, что он выполнен из упругого материала, возвращается в исходное положение.Измерение расхода основано на измерении силы давления потока на стенки чувствительного элемента,Выделим в трубопроводе два сечения: А-А - перед чувствительным элементом, где еще нет влияния на поток; Б-Б - место наибольшего сужения струи, которая будет совпадать с наибольшим сужением чувствительного элемента. Для горизонтального участка трубопровода уравнение энергии потока контролируемой среды для сечений А-А и Б-Б будетР +Ч 1 Рг +Чг29 Р 9 Р 9 29где Р 1 и Р 2 - давления в сечених соответственно А-А и Б-Б;откуда Составитель .Е. Безденежных Техред М.Моргентал К Редактор Э. Слиган тор О, Кравцова каз 529 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитетапо,изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ ССС роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Ч 1 и Мг - скорости потока в сечениях А-Аи Б-Б;р - плотность контролируемой среды;,9 - ускорение свободного падения.Гидравлическими потерями можно принебречь, так как для данного устройства ониминимальны,Как известно из формулы расхода, скорость потока(2)где 0 - объемный расход;в- площадь живого сечения,Подставляя (2) в формулу(1) и произведянеобходимые преобразования, получим:.1 )г ,1 )г29 Оч= ЛШ9Р - Рг Причем - разность пьезометЧд рических давлений, которое мы можем . обозначить через а.= щгаТаким образом, значение силы пьезометрического давления пропорционально объемному расходу жидкости и определяется в предлагаемом устройстве при помощи чувствительного элемента, выплоненного из упругого материала, растяжение которого пропорционально величине лобового сопротивления, т.е,Лва =К Х,где К - коэффициент жесткости упругогоматериала; Х - перемещение стенок чувствительного элемента,При движении потока контролируемойсреды на стенки чувствительного элемента5 4 воздействует пьезометрическое давлениеи перемещает их перпендикулярно потоку,Сила растяжения чувствительного элементапропорциональна объемному расходу. 10 Формула изобретенияУстройство для измерения расхода, содержащее корпус в виде участка трубопровода, чувствительный элемент и узел съема сигнала, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с 15 целью повышения точности измерения ирасширения технологических возможностей за счет исключения энергозатрат, чувствительный элемент выполнен из упругого материала в виде однополостного гипербо. глоида вращения, причем -0,2, где г -радиус кривизны образующей гиперболоида,а - действительная полуось,и закреплен в кольцевых пазах, выполненных в стенках 25 корпуса, при помощи распорных колец, аузел съема сигнала выполнен в виде волоконного световода, свободно размещенного витками в держателях с внешней стороны чувствительного элемента по всей его длине 30 с постоянным шагом, причем один конецволоконного световода соединен с источником, другой - с приемником света, а в верхней части корпуса выполнено сквозное отверстие, в котором установлена откалиб рованная трубка из прозрачного материала,при этом полость, образованная внешней поверхностью чувствительного элемента и корпусом, заполнена промежуточной жидкостью.