Шариковый расходомер жидких сред

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ рн 883657 К АВТОРСКОМУ СВИДЮТЕЛЬСТВУ(51)М. Кл 3 С О 1 Г 1/32 С 01 Г 1/06 Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(72).Авторы изобретения Г.А.Балакишиев, В.А.Колчин и Г.И,Гусейнов Научно-исследовательский и проектный институтно комплексной автоматизации нефтяной и химическойи омышленности(71) Заявитель 54) ШАРИКОВЫЙ РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ СРЕД Изобретение относится к тахо- метрической расходометрии и предназначено для измерения объемного расхода жидких сред, например хлористого винила и эмульсионной воды, являющейся сырьем химической проьишленности в процессе получения поливинилхлорида.Известен шариковый расходомер жидких сред с ультразвуковым съемом сигнала, в котором при использовании одного излучателя и приемника осуществляется многоточечный контроль перемещения шарика в камере эа счет многократного отражения ультразвуко-, вого луча от внутренней стенки камеры с тангенциальным подводом потока, выполненной в виде многогранника 11 .Однако выполнение внутренней боковой стенки камеры в виде многогранника приводит к ухудшению метрологических характеристик преобразователя расхода, вследствие чего уменьшается точность измерения расхода.Наиболее близкой к предлагаеМому по технической сущности шариковый расходомер жидких сред, содержит камеру с тангенциальным подводом потока и помещенным в нее с воэможностью вращения шаром, пьезоэлектрический излучатель, подключенный культразвуковому генератору, и пьезо.приемник, связанный через формирователь и усилитель с частотомером 121,Однако расположение в известномшариковом расходомере излучателя иприемника ультразвуковой энергиина разных торцах камеры друг противдруга приводит к большой скважностиФормируеьых импульсов и снижениюточности измерений.Увеличение количества узлов съема,сигнала позволяет уменьшить скважностьвыходных импульсов, однако усложняет конструкцию и, в конечном итоге,повышает стоимость прибора.Цель изобретения - повышение точф ности измерения малых расходов.Поставленная цель достигается тем,что в шариковом расходомере жидкихсред, содержащем камеру с тангенциальным подводом потока и помещеннымв нее с возможностью вращения шаром,пьезоэлектрический. излучатель, подключенный к ультразвуковому генератору, и пьеэоприемник, связанныйчерез усилитель и формирователь с ЗО частотомером, излучатель и приемникультразвуковой энергии установленына одной торцевой стенке камеры, ана противоположной торцевой стенкеили на обеих вдоль траектории движения шара рассредоточены образующиепары плоские отражатели, установленные между собой под прямым углом, аотносительно ультразвукового луча,пронизывающего камеру, - под углом45 О, причем плоские отражатели, установленные друг против друга напротивоположных торцах камеры, развернуты между собой на угол 2 Х/и,где и - число раз пересечения ультразвуковым лучом полости камеры.На фиг.1 представлена конструктивная схема шарикового расходомера) нафиг. 2 и 3 - ход ультразвуковых лучей, пересекающих траекторию движения шара, соответственно, три разаза один оборот и четыре (пОказан . схематически) .Шариковый расходомер жидких сред содержит плоско-параллельную камеру1 с тангенциальным подводом потока, ыар 2, размещенный в ней с возможностью вращения, ограничительное кольцо 3, пьезоэлектрический излучатель 4 и приемный пьезоэлемент 5, расположенные на торцевой стенке 6 камеры 1, плоские отражатели 7, рассредоточенные на торцевой стенке 8 или на обеих стенках (6 и 8) вдоль траектории движения шара 2.Плоские отражатели 7 образуют лары зеркал, установленные между собой под прямым углом. Относительно луча (центрального) ультразвукового излучателя 4 они ориентироовань под углом 45 так, что падающий на них луч, отражаясь многократно, может вовращаться к пьезоэлементу 5. Пьезоизлучатель 4 подключен к выходу генератора ультразвуковых колебаний 9, а, пьезоприемник через усилитель 10 и формирователь 11 - к конденсаторному частотомеру 12,Работа шарикового расходомера происходит следующим образом.При подаче от автогенератора 9 на пьезоэлектрический излучатель 4 электрического синусоидального напряжения резонансной частоты пьезоэлемента последний преобразует их в ультразвуковые колебания, которые в виде ультразвукового луча проходят через стенку камеры 1,измеряемую жидкость и,пересекая полость камеры,попадают перпендикулярно на внутреннюю поверхность верхней стенки ее. Ввиду того,что на границе раздела стенка камеры - измерительная жидкость коэффициент отражения не равен единице, часть падающей ультразвуковой волны входит в материал стенки камеры и отразившись от плоских от 1оражателей под углом 90 , вновь проходит через измерительную жидкость, пересекая при этом второй раэ траек 5 10 15 ао 25 30 35 40 а 5 50 55 60 торию движения шара в диаметрально, противоположном месте. Далее он проходит в нижнюю стенку и попадает на при"емный пьезоэлемент 5.Подача измеряемой среды в рабочуюкамеру расходомера приводит к вращению шара 2 по круговой траектории, врезультате чего он периодически пересекает ультразвуковой луч, многократно преломляемый отражателями. Приэтом, если на стенке 8 установленатолько одна пара отражателей 7, товращающийся шар два раза за одиноборот. пересекает ультразвуковые лучи,пронизывающие перпендикулярно рбочую камеру. Нри пересечении вращающимся шаром ультразвукового лучана приемном пьезоэлементе модулируется амплитуда электрического сигнала за счет плохого прохожденияультразвукового луча через материалшара, который может быть выполненполым. Периодическое появление и исчезновение электрического сигнала наприемном пьезоэлементе при помощиусилителя 10 и формирователя 11 превращается в электрические сигналыпрямоугольной форьы с частотой следования, соответствующей скоростивращения шара, которые подаются наконденсаторный частотомер 12, преобразующий их в ток или напряжениепостоянного тока, пропорциональныеизмеряемому расходу.Таким образом, расположение наторцевой стенке 8 одной пары плоских отражателей, ориентированнойдиаметрально, позволяет в два разаувеличить частоту следования выходного сигнала за один оборот вращающегося шара,На фиг.2 и 3 представлены схематические изображения хода ультразвуковых лучей, пересекающих через равные интервалы траекторию движенияшара, соответственно, три раза заодин оборот и четыре. Пунктирнымилиниями изображены плоские отражатели, лучи, излучающий и приемныйпьезоэлементы в низшей стенке камеры;жирными линиями показаны отражателии лучи в верхней стенке камеры. Кружки означают, что лучи проходят перпендикулярно плоскости чертежа изнижней стенки камеры в верхнюю, азвездочка наоборот - из верхнейв нижнюю. Для трехкратного пересечения ультразвуковым лучом,траектории движения шара плоские отражатели, установленные друг против цругана противостоящих стенках камеры,повернуты между собой на угол 90 Оа для и-кратного - на угол 2 М/и.В случае нечетного числа пересечений луча за один оборот вращающегося шара (фиг.2), приемный пьезоэлемент 5 также располагается нанижней стенке завихрительной камерыно вне траектории движения шара.Тйкие условия обеспечиваются дополнительной установкой отражателей на верхней стенке камеры.Экономический эффект от внедрения измерителя обусловлен увеличением точ ности измерения (уменьшением погрешности до 1), что в денежном выражении будет зависеть от конкретного технологического объекта. формула изобретенйяШариковый расходомер жидких сред, содержащий камеру с тангенциальным подводом потока и помещенным в нее с возможностью вращения шаром, пьезоэлектрический излучатель, подключенный к ультразвуковому генератору, и пьезоприемник, связанный через усилитель и формирователь с частотомером, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения малых расходов, излучатель и приемник ультразвуковой энергии установлены на одной торцевой стенке камеры,а на противоположной торцевой стенкеили на обеих вдоль траектории движения шара рассредоточены образующие пары плоские отражатели, установленные между собой под пряьым углом,а относительно ультразвуковоголуча, пронизывающего камеру,-под углом 45 ф, причем плоские отражатели,установленные друг против друга напротивоположных торцах камеры, развернуты между собой на угол 2 У/и,где и - число раэ пересечения, ультразвуковым лучом полости камеры.Источники информации,15 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 395725, кл. 6 01 Г 1/32, 1972,2. Авторское свидетельство СССРР 288330, кл. С 01 Г 1/32, 1969 (про 20 тотип).