Устройство для измерения расхода текучих сред

(я)5 6 01 Р 1/68 Т рение расхода ратурой, Сущтричном теплоны проточные ены термочувдиненные в избъем каждой равлении потошениюк преичинудля линеристики. 2 ил,кий и о маРАС ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(21) 4888371/10 (22) 15.10.90 (46) 15,02,93, Бюл, )ч" 6 (71) Иркутский научно-исследовате конструкторский институт химичесш ностроения (7 ) В, П. Граф-тио (5 ) Авторское свидетельство СССР М 1679198, кл, 6 01 Е 1/68, 1990. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕН ХОДА ТЕКУЧИХ СРЕД Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения расходов газов и жидкостей с изменяющейся входной температурой потока.Известно устройство для измерения раСхода текучих сред, содержащее поямолинейный измерительный трубопровод, на внешней поверхности которого расположен нагревательный элемент. По обеим сторонам нагревательного элемента на одной оси раСположены термочувствительные элементы, выполненные в виде двух обмоток, охдатывающих измерительный трубопровод, Величину расхода определяют по разноети температур в измерительном труопроводе, возникающей при движении текущей среды внутри измерительного трубопровода,Недостатки известного устройства заключаются в том, что разность температур в измерительном трубопроводе зависит не только от расхода текучей среды, но и от ее температуры, а также от температуры окружакщей среды (воздуха), от изменения мощности нагревателя, которая зависит от(57) Использование: изме среды с переменной темпе ность изобретения: в симме проводящем теле выполне полости, в кторых размещ ствительные элементы, сое мерител ьную схему. О последующей полости (в нап ка среды) увеличен по отно дыдущей на одинаковую вел аризации выходной характе изменения напряжения в сети, Кроме того, зависимость между разностью температур и расходом текучей среды носит ярко выраженный нелинейный характер, что снижает метрологические параметры устройства.Размещение нагревательного и измерительных элементов непосредственно на извиве% мерительном трубопроводе требует обязательного демонтажа всего устройства в случае выхода иэ строя одного-из;элемен- О тов. Кроме того, известное устройство тре- (Л бует индивидуальной градуировки каждого 1 Я элемента, ОИзвестно также устройство для измере- С) ния расхода текучих сред; содержащее симметричное теплопроводящее тело, вдоль оси которого установлен нагреватель, а на расстоянии от оси выполнено несколько последовательно соединенных проточных полостей, в которых размещены термочувствительные элементы, соединенные с измерительной схемой, Проточные полости имеют одинаковый диаметр, одинаковую длину и, следовательно, одинаковый обьем, Термочувствительные элементы также име 1795290ют одинаковые размеры и поэтому между ними и стенками проточных полостей образуются проточные каналы одинакового сечения, что обусловливает одинаковую скорость протекания измеряемой текучей 5 среды по этим каналам, Поэтому время пребывания текучей среды в каждой проточной полости будет одинаковым, что приводит к одинаковому и незначительному приращению температуры нагрева среды в каждой полости и, следовательно, к снижению чувствительности устройства при повышении расхода текучей среды. Ограничение по ди- . апазону измерений сопровождается резко нелинейной характеристикой зависимости 15 выходного сигнала известного устройства от расхода текучей среды, что, в свою очередь, снижает его метрологические параметры.Задачей изобретения является линев-. 20 ризация выходной характеристики устройства за счет увеличения времени пребывания текучей среды в проточных полостях,Сущность изобретения заключается в 25 том, что в устройстве для измерения расхо-да текучих сред, содержащем симметричное теплопроводное тело, вдоль оси которого установлен нагреватель, а на расстоянии от оси выполнено несколько последовательно 30 соединенных проточных полостей, в которых размещены термочувствительные элементы, соединенные с измерительной схемой, согласно изобретению объем каждой последующей полости увеличен по от ношЕнию к предыдущей на одинаковую величину.Линеаризация выходной характеристики устройства достигается за счет повышения чувствительности в верхнем пределе 40 измерений посредством увеличения времени пребывания текучей. среды в проточных полостях и увеличения в связи с этим разности между входной и выходной температурами измеряемой жидкости. 45На фиг, 1 показан общий вид датчика устройства в аксонометрии; на фиг, 2 - элементарная электрическая схема приборадля измерения температурного градиента в измеряемой среде. 50Устройство для измерения расхода текучих сред содержит симметричное тепло- проводящее тело, играющее роль измерительного теплопровода и представляющее собой монолитный корпус 1, имею щий форму параллелепипеда, внутри которого параллельно его центральной оси и на некотором расстоянии от нее выполнены четыре последовательно соединенные между собой цилиндрические проточные полости 2, 3, 4 и 5. При этом объем каждой последующей по ходу потока жидкости про. точной полости 3, 4 и 5 увеличен по сравнению с объемом предыдущей на одинаковую величину, Например, если проточная полость 2 имеет объем, составляющий 10 см, то последующая полость 3 имеет объем 15 см, полость 4 имеетобъем на 5 см большез зт.е. 20 см, а полость 5 - 25 смз, т.е. на 5 см больше, чем предыдущая полость 4. В каждой проточной полости 2,3,4 и 5 установлены с зазором к стенкам этих полостей стандартные съемные термочувствительные элементы 6, закрепленные на корпусе 1 с помощью резьбовых соединений (не показаны). Термочувствительные элементы 6 являются термосопротивлениями. Полость 2 снабжена входным патрубком 7, а полость 5 - выходным патрубком 8 для подвода и отвода измеряемой текучей среды, Вдоль центральной оси корпуса 1 в отверстии 9 установлен нагревательный элемент 10, в качестве которого может быть использован электронагревательный элемент стандартного типа, Термочувствительные элементы 6 имеют электрические сопротивления К 1, В 2, Яз, В 4 и включены в измерительную схе. му четырехкатушечного логометра, содержащего четыре измерительные обмотки 1 И 1, Ю 2 ИЗ, И 4 (см, фиг, 2).Логометрическая измерительная схема запитана от постоянного источника питания, а нагреватель 10 может питаться от латора переменным током,Перед началом измерений расхода текучей среды производится прогрев корпуса 1 путем включечия его нагревателя 10 в сеть при заполненных проточных полостях 2, 3, 4 и 5 измеряемой текучей средой. В ходе прогрева измерительного теплопровода - корпуса 1 температура в нем стабилизируется, т.е. распределяется равномерно и симметрично относительно нагревателя 10 и измерительных термочувствительных элементов б. При этом по мере стабилизации температурного поля в корпусе 1 стабилизируются температура и в жидкости, находящейся в проточных полостях 2, 3, 4 и 5. Окончание прогрева датчика в целом будет характеризоваться равенством электрических сопротивлений 81=82=йз=й 4 термочувствительных элементов б. При этом вектор суммарного теплового поля по отношению к тепловому полю корпуса 1 не имеет определенной направленности, что приводит к равенству токов, протекающих через катушки логометра Я 1, Ю 2, 1 Из, Я 4. Формирующее магнитное поле в логометре при этом отсутствует, т.е, вектор магнитного потока равен нулю и, следовательно, стрелка логометра1795290 будет находиться в левой нулевой части шкалы, около постоянного магнита.Работа прибора происходит следующим образом.Измеряемая среда поступает в патру бок 7 и вытекает через патрубок 8. При движении текучей среды вдоль последовательно соединенных проточных полостей 2, 3, 4 и 5 происходит ее нагрев. Ввиду того, что объем каждой последующей по ходу 10 4 вижения потока среды проточной полости 3, 4 и 5 увеличен, время пребывания частиц среды в каждой последующей полости уве 1 ичивается, что приводит к разной степени нагревания среды. В полости 2, имеющей 15 наименьший объем, происходит наиболее быстрое изменение температуры среды, протекающей в этой полости, в сторону ее уменьшения, Этим объясняется резкое повышение чувствительности приборав на чальной области диапазона измерений расхода текучей среды. В полости 5, имеющей максимальный рабочий объем, изменение температуры протекающей через нее текучей среды происходит.при значитель Мых расходах среды по сравнению с темпеРатурой в полости 2. Таким образом, г 1 лавное нарастание объемов проточных полостей значительно расширяет диапазон Измерения расходов, что в свою очередь. 30 1 инеаризует градуиравочную характеристику расходомера. Резкая разница в степейи нагрева среды в проточных полостях 3, 4, и 5 создает значительный градиент темпе 35 Формула изобретения Устройство для измерения расхода теКучих 2 ред, содержащее симметричное теплапроводящее тело, вдоль оси которого установлен нагреватель, а на расстоянии от Оси выполнены несколько последовательно соединенньх проточных полостей, в которатуры, который фиксируется измерительной схемой, в состав которой входят измерительные элементы 6. Перераспределение токов в элементах б формирует в логометре соответствующее магнитное поле. угол поворота которого однозначно связан с углом поворота теплового поля в измерительном теплоправоде и,соответственно, теплового поля в проточных полостях 2, 3, 4 и 5. При изменении температурного поля в корпусе 1 по причине изменения температуры входного потока измеряемой среды или от изменения внешней температуры, т.е. температуры окружающего воздуха, изменяется и модуль температурного поля и в проточных полостях 2, 3, 4 и 5, однако при этом угол поворота этого поля остается неизменным, а следовательно, изменение выше перечисленных параметров не сказывается на точности измерения расхода в целом. Изменение напряжения, питающего измерительную схему, не приводит к изменениям показаний логометра, так как при этом изменяются токи в катушках лого- метра, но угол поворота магнитного поля от этого не меняется. Благодаря высокой разности между входной и выходной температурами измеряемой среды предложенное устройство имеет высокую чувствительность в более широком диапазоне измерений, что позволяет линеариэировать его выходную характеристику и, следовательно, повысить его метрологические параметры. рых размещены термочувствительные элементы, соединенные с измерительной схемой,отличэющеесятем,что,сцелью линеаризации выходной характеристики устройства; объем каждой последующей полости увеличен по отношению к предыдущей на одинаковую величину..Гагарина,изводственн каз 423 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5