Вихревой расходомер

(505 6 01 Р 1/32 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(21) 4821259/10(54) ВИХРЕВОЙ РАСХОДОМЕР Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение в . расходометрии.Известно устройство, реализующее способ использования постоянного перепада давления.Недостатками данного устройства является зависимость показаний ротаметра от свойств вещества - плотности, вязкости и др., а также сложность отображения рота- метра в электрических величинах, что сни-. жает точность измерений и ограничивает область применения.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является вихревой расходомер, содержащий измерительный канал цилиндрической формы с установленным в нем препятствием в виде плохообтекаемого ЯО 1716333 А 1(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода газов и жидкостей, Целью изобретения является повышение надежности и расширенйе области применения. При течении по трубе потока жидкости или газа сужающееся устройство создает отрыв потока, который присоединяется к стенке на расстоянии (89) 0-б/2, где О - внутренний диаметр трубы; б -диаметр отверстия сужающего устройства. В области присоединения потока заподлицо со стенкой установлен один или несколько зондов, выполняющих функцию реверсивных преобразователей частоты вихрей. Выходной сигнал с зондов дает информацию о расходе газа или жидкости. 1 з.п, ф-лы, 2 ил.(вихреобразующего) тела, за которым установлен преобразователь частоты вихрей,Недостатки известного устройство-прототипа - низкая надежность и узкая область применения,Целью изобретения является повыше.ние надежности и расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее измерительный канал цилиндрической формы с установленным в нем препятствием, эа которым установлен реверсивный преобразователь частоты вихрей, препятствие выполнено в виде сужающего устройства, проходное отверстие которого соосно каналу, а ниже по потоку от сужающего устройства, эаподлицо со стенкой измерительного канала установлен преобразователь часто5 10 15 20 О - бты на расстоянии Х -(89) от сужа 2ющего устройства, где О - внутренний диаметр измерительного канала, б - диаметр проходного отверстия сужающего устройства.С целью повышения точности в измерительном канале заподлицо со стенкой установлено по окружности несколько реверсивных преобразователей частоты вихрей.На фиг, 1 а,б представлены конструкция и структурная схема соответственно измерителя; на фиг. 2 а приведен график зависимости частоты "реверсирования" вектора скорости потока в области присоединения от продольной координаты, на фиг, 2 б - градуировочная зависимость устройства в виде функции Ч = г(п), где Н/(у) - максимальная частота смены направления вектора .скорости потока в области присоединения, Ям /с - объемный расход через трубопровод,Измеритель содержит измерительный канал 1 (фиг. 1 а) цилиндрической формы диаметром О с установленным в нем сужающим устройством 2, отверстие которого диаметром б соосно каналу, а ниже по потоку от сужающего устройства 2 на расстояО - бнии (89) 2 заподлицо со стенкой установлен один или несколько зондов 3(на фиг. 1 показано три зонда), состоящих из трех параллельных пленочных элементов 4 - б, расположенных перпендикулярно оси канала и покрытых защитной пленкой (не показана) из диэлектрического материала, например кварца толщиной 5-10 мкм. Пленочные элементы располагают на диэлектрической подложке корпуса 7, Центральный элемент 5 зонда (фиг, 1 б) подключен к источнику 8 постоянного тока, а два боковых зонда 4, 6 включены в плечимоста сопротивлений, состоящего из двух резисторов В и пленочных элементов 4 и б, Измерительная диагональ моста сопротивлений соединена с формирователем 9 сигнала, выход которого соединен с блоком 10 обработки сигнала, Аналогично подключаются к блоку 10 обработки сигналов и другие зонды 3. Выход блока 10 обработки сигналов подключают к частотомеру 11. В случае, если имеется один зонд 3, то блок 1 Р обработки сигналов не нужен. Формирователь 9 синала состоит из дифференциального усилителя 12, соединенного с компаратором 13, выход которого соединен с выходным каскадом 14.Устройство работает следующим образом,25 30 35 40 45 55 При течении потока по трубе 1 сужающее устройство 2 создает отрыв потока, который присоединяется к стенке наОрасстоянии (89) 2 . Штрихпунктирной линией обозначена на фиг, 1 а разделяющая линия тока и, которая отделяет основной поток от рециркулирующей жидкости. Стрелками показано направление скорости потока вблизи стенки за областью присоединения потока. Скорость потока непрерывно меняет свое направление на противоположное в области присоединения потока, причем частота изменений направления скорости потока в области присоединения линейно зависит от скорости основного потока.В области присоединения потока установлен один или несколько зондов 3. Центральный пленочный элемент 5 зонда 3 нагрет постоянным током. При этом вокруг, него создается нагретый объем жидкости или газа, который сносится потоком вдоль стенки на один из крайних элементов 4 или 6. Боковые элементы 4, 6 работают в режиме термометров сопротивления и регистрируют изменение температуры потока, определяя таким образом направление теплового следа с центрального элемента, а следовательно, направление скорости потока, При воздействии нагретого объема жидкости (или газа) на один из боковых элементов 4 или 6 зонда 3 сопротивление бокового эле-мента изменяется и мост сопротивлений разбалансируется. Напряжение разбаланса, полярность которого содержит информацию о направлении потока, поступает на формирователь 9 сигнала, в котором напряжение разбаланса усиливается дифференциальным усилителем 12, С помощью компаратора 13 и выходного каскада 14 на выходе формирователя 9 формируются в зависимости от направления скорости потока два уровня выходного сигнала. Например, при направлении скорости потока слева направо формируется напряжение 1 В, в противополокном направлении скорости потока - 0 В. Образующаяся на выходе формирователей 9 сигналов частота изменения уровня выходного сигнала, отражающая часготу изменения направления скорости потока, котораяпропорциональна расходу жидкости в сужающем устройстве, поступает на блок 10 обработки сигналов, в котором определяется среднее значение поступающих на наго частот (среднее значение расхода). Результат измеряемого расхода выдается частотомером 11. В случае, если имеется только один регистратор частоты, частотный сигнал с выхода формирователя9 непосредственно поступает на частотомер 11.Из графика распределения частоты реверсирования вектора скорости потока и(х) в области присоединения, полученного 5 с помощью устройства (в экспериментах сужающее устройство могло перемещаться вдоль канала, а зонд оставался неподвижным - (фиг. 2 а) видно, что закон распределения частоты близок к нормальному, при 10 атом максимум в распределении совпадает с положением осредненной точки присоединения потока и расположен на расстояО - .бнии Х = (89) от сужающегоустройства,Из градуировочной зависимости расходомерного устройства Ч = 1(п) (фиг, 2 б) видно, что в диапазоне значений объемного 20 расхода Ч от,002 до,035 м/с зависимость Ч (и ) линейна. При меньших значениях Члинейность нарушается, очевидно,вследствие смещения положения максимума в распределении и = 1(х). Верхняя грани ца значений измеряемого расхода будет определяться: для газов - сжимаемостью среды, дЛя жидкости - кавитационнымипроцессами в сужающем устройстве.Формула изобретен и я1. Вихревой расходомер, содержащий канал цилиндрической формы с установленным в нем препятствием, за которым расположен преобразователь частоты вихрей, о тл ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения, препятствие выполнено в виде сужающего устройства, проходное отверстие которого соосно с каналом, а преобразователь частоты вихрей выполнен реверсивным и установлен заподлицо со стенкой канала0 - бна расстоянии (8-9)2 от сужающего устройства, где О - внутренний диаметр канала; б - диаметр проходного отверстия сужающего устройства.2, Расходомер по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, в измерительном канале заподлицо со стенкой установлено по окружности несколько реверсивных преобразователей частоты вихрей.Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 каз 604ВНИИПИ Г Тираж Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5