Емкостный преобразователь расхода потока

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. 6 01 Е 1/64 Государственный комитет СССР ио делам изобретений и открытийДата опубликования описания 300980(72) Авторизобретения С. С. Колотуша Щп гВсесоюзный научно-исследовательский инстит ФцЦ. СД 1;1.,"ц 4аналитического приборостроения(54) ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА ПОТОКА Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению расхода диэлектрических материалов и веществ, транспортируемых 5внутри трубопроводов, и может бытьиспользовано в металлургической, энергетической, строительной и пищевойпромышленности,для контроля технологических процессов, связанных с пнев матическим транспортированием сыпучих материалов.Известны устройства, содержащиеполукольцевые, плоские шайбовидныеэлектроды, закрепленные на поверхнос ти диэлектрического основания, включенные в схему измерения емкости Ц .Ввиду существенного различия коэф-.фициентов линейного расширения абразивноустойчивой диэлектрической тру Обы, обеспечивающей бесконтактностьизмерения, и металла электродов,указанные конструкции обладают низкойтемпературной стабильностью и немогут применяться для измерения расхода высокотемпературных двухфазныхпотоков,Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является расходомер, содержащий плоские электроды,закрепленные в горизонтальных плоскостях на поверхности диэлектрической трубы, обеспечивающей бесконтактность измерения расхода Я,Основным недостатком устройстваявляется низкая точность. измерениярасхода высокотемпературного потока.Это обусловлено тем, что изменениетемпературы потока или окружающейсреды приводят к изменению линейныхразмеров диэлектрической трубы, пообе стороны которой закреплены плоские электроды. Это, в свою очередь,приводит к уменьшению начальной емкости при нагреве и ее увеличениюпри понижении температуры, Изменение расстояния имеет значительнуювеличину, так как коэффициенты линейного расширения фторопластовоготрубопровода и металлов, применяемых для изготовления электродов, отличаются между собой на порядок.Цель изобретения - повышение точности измерения высокотемпературного потока,Поставленная цель достигаетсятем, что один иэ электродов выполнен в виде замкнутой оболочки спараллельными сторонами, внутри обо767522 45 с, с+ (1)Емкостной преобразователь расхода с,- + (2) у потока, содержащий диэлектрический лочки на одной из ее сторон укреплен диэлектрический участок трубопровода, при этдм второй электродрасположен симметрично относительнопараллельных сторон первого, а всвободном зазоре между электродамиразмещена диэлектрическая проклад 5ка,На фиг. 1 представлен преобразователь со схемой измерения емкости,общий вид; на фиг. 2 - то же, разрезА-А на Фиг. 1; на Фиг. 3 - график 10относительного изменения начальнойемкости преобразователя при смещении среднего электрода.Преобразователь содержит электрод1, выполненный в виде оболочки, на 15одной из параллельных плоскостейкоторой закреплена диэлектрическаягруба 2, С ее противоположной стороны на равном расстоянии от параллельных поверхностей электрода 1, закреплен плоский электрод 3. На его поверхности для выравнивания емкости междуэлектродом 3 и каждой из параллельныхплоскостей электрода 1 размещена диэлектрическая прокладка 4. Взамендиэлектрической прокладки 4 допускается применение отрезка диэлектрической трубы 2. При этом необходимо наличие зазора над отрезкомдиэлектрической трубы и параллельной плоскостью электрода 1, заЭлектроды 1 и 3 заключены в электростатический экран (на чертеже непоказан) и включены на вход измерителя емкости, который содержит мостовую измерительную схему 5, запитан- З 5ную от генератора 6. Выход мостовой схемы 5 через избирательный усилитель 7, амплитудный детектор 8 инормирующий усилитель 9 включен навход .регистрирующего устройства 10, 40Перед измерением начальная емкостьмежду 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 кость преобразователя составлена из двух равных по величине емкостей - рабочей и компенсационной. Рабочая емкость Ссоздается на участке между электродами 1 и 3 в зоне размещения диэлектрической трубы 2 за счет 55 профкновения цоля через диэлектрическую Ырубу 2, а компенсационная С - над электродом 3 в зоне размещения диэлектрической прокладки 4Учитывая, что активные поверхности элек- щ тродов 1 и 3 равны 8, начальная емкость преобразователя равна где(с= ЕЭ. Е Я; Е) - диэлектрическая проницаемость диэлектрика; Ео - диэлектрическая проницаемость воздуха,д - расстояние между электродами. Тогда(3)При увеличении температуры двухфазного потока, представляющего собой смесь частиц с воздухом, происходит нагрев диэлектрической трубы 2, приводящий к смещению электрода 3 относительнопараллельных поверхностей электрода 1, Начальная емкость преобразователя при этом изменяется на величину ЬС и равнак к Хкйо )ф; вб 0- ьс б-(дскб) откуда 1 Кд Ж .ХК ьятао дт ад)т в ,т -дв д 1.дтт )5)Относительное изменение начальной емкости преобразователя за счет неравенства зазоров измерительной и компенсационной емкости равноаС . араб)т ад/т)1 тСо д-(Ад 1-(Ьд/с И)МНа фиг. 3 показана зависимость-Д функции Ьд/б . При ьд ( д, что имеет место при тепловой деформации диэлектрической трубы 2, вторым членом знаменателя можно пренебречь, тогда ьс ар (7)Со с 3Анализ Формулы (5) и ее графика (фиг. 3) показывает, что в области малых перемещений электрода 3,вызванных изменением температуры двухфазного потока, начальная емкостьпреобразователя С практически не изменяется.Это объясняется тем, что увеличение зазора между электродами 1 и 3при нагреве диэлектрической трубы 2и связанное с этим уменьшение рабочей емкости преобразователя, непрерывно и автоматически компенсируется соответствующим увеличениемкомпенсационной емкости, вследствиеуменьшения зазора между электродами3 и 1.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 высокотемпературногопотока,Формула изобретения, Корректор Й. Пож 7000/16 Тираж 801 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 3035, Москва,.Ж, Раушская наб додписн Зака филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн участок трубопровода, закрепленные на нем параллельные электроды, включенные на вход измерителя емкости, о т л и ч а ю ш и й 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,5 принятые во внимание при экспертизе1. Козубовский С. ф. Корреляционные экстремальные системы, К., 1973,с. 166.2. Авторское свидетельство СССР9 380955, кл. С 01 Г 1/64, 1970