Устройство для измерения расхода

(11)1 Г 1 68 ИЕ ИЗОБРЕТЕН ОП К ПА ственностьПротех" ЕНИЯ РАСХО- относится к изме использовано дл дкости в широко изобретения: уст Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(73) Босин Марк Евгеньевич(67) Использование: изобретение рительной технике и может быть измерения расхода газа или жи диапазоне скоростей. Сущность ройство содержит измерительный канал с нагревателем и термоприемниками, державку с жестко соединенной с ней выпуклой пластиной, втулку с внутренней цилиндрической проточкой в ее нижней части, обтекатель с конической и выпуклой поверхностями, с соосным сквозным отверстием и боковым отверстием, крепежные элементы Втулка и обтекатель установлены соосно измерительному каналу с возможностью независимого осевого перемещения относительно пластины Выпуклые поверхности обтекателя и пластина образуют конфузорно - диффузорный канал. 1 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода газа или жидкостей в широком диапазоне скоростей,Известно приемное устройство термоанемометра, термореэистор которого установлен в диффузорно-конфузорном канале насадка, Такая форма канала обеспечивает торможение потока вследствие увеличения площади его поперечного сечения, При этом насыщение термоанемометра происходит при больших скоростях основного потока жидкости, что расширяет диапазон измеряемых скоростей, уменьшает пульсационные составляющие скорости и увеличивает точность измерений, Ограниченный диапазон измеряемых скоростей (их верхний предел равен 18 - 20 м/с) не позволяет применять устройство для измерения расхода, например, в магистральных газопроводах, где скорости достигаются 70-100 м/с. Ремонт или замена устройства неизбежно сопряжены или, с разгерметизацией трубопровода (оборудования), где установлено устройство, и, как следствие, с выбросом рабочего тела в атмосферу при невозможности остановки работы трубопровода (оборудования), или с необходимостью остановки последнего.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения расходов, содержащее первичный преобразователь расхода в виде втулки с соосной выемкой в нижней ее части центральным коническим выступающим обтекателем. заканчивающимся выпуклой (сферической) поверхностью, причем выемка соединена с измерительным участком в виде цилиндрической камеры по крайней мере одним сквозным отверстием, а обтекатель соединен меньшим основанием с дном выемки и имеет соосное сквозное отверстие, В измерительном участке установлены нагреватель и термоприемники, Выемка втулки, т.е, пространство между втулкой и обтекателем, сквозные отверстия, измерительный участок и соосное отверстие обтекателя образуют обводной (байпасный) канал, на входе и выходе которого устанавливаются разные давления; на входе - усредненное динамическое давление Р как следствие частичного торможения потока на конической части обтекателя, на вь 1 ходе (выход соосного сквозного отверстия обтекателя) - пониженное давление Рр, соответствующее увеличению скорости потока при обтекании последним выпуклой поверхности абтекателя. Под действием этой разности давлений ЬР= Рп - Рр в измерительном участке обводного канала реализуется тече-, ние ( со скоростью (н), которое изменяет разность температур нагревателя и термоприемников. Измерение разности темпера тур, в свою очередь, изменяет падениенапряжений на термоприемниках, которое и несет информацию о расходе жидкости в трубопроводе.Недостатком известной конструкции 10 является применимость ее для измерениятолько больших скоростей: скорость обтекания термоприемников существенно уменьшена по сравнению со скоростью основного потока, При малых скоростях основного по-.15 тока (до 10 м/с) течение в измерительном. участке будет осуществляться со скоростями, близкими к нулю(как из-за малой разности давлений на концах обводного канала, так и вследствие его гидродинаМического 20 сопротивления), что затруднит или сделаетневозможной фиксацию соответствующего падения напряжения на термоприемниках.Другой недостаток известной конструкции, как и предыдущей, - невозможность ее ре монта или замены без разгерметизации трубопровода (с выбросом рабочего тела в окружающую среду) или без его остановки.Цель изобретения - расширение диапазона измерения расходов и улучшение ре монтопригодности устройства.Цель достигается тем, что устройстводля измерения расходов, содержащее измерительный участок с установленными в нем нагревателем и термоприемниками, втулку З 5 с внутренней цилиндрической проточкой внижней ее части, конический выступающий обтекатель с соосным сквозным отверстием, заканчивающийся выпуклой поверхностью, причем проточка соединена с 40 измерительным участком по крайней мереодним сквозным отверстием, снабжено пластиной с выпуклой поверхностью, расположенной с зазором против выпуклой поверхности обтекателя с образованием в45 зазоре конфузорно-диффузорного канала,втулка и обтекатель выполнены с возможностью. независимого осевого перемещения относительно пластины,. а сквозное отверстие выполнено в обтекателе.50 Для обеспечения максимальной чувствительности нагревателя и термоприемников к теплосьему скорость (н обтекающего их потока должна изменяться в небольшом (ограниченном) диапазоне. Сохранение скоб 5 рости (н в указанном диапазоне значенийосуществляется как регулированием минимальной площади входного проходного сечения обводного канала, т.е, кольцевой площади между конической поверхностью обтекателя и втулкой, так и регулированиемвеличины разрежения на выходе обводногоканала, т.е. в самом узком сечении конфузорно-диффузорного канала между обтекателем и пластиной.В случае большой скорости основного .5потока, когда величина Л Р велика и скорость С, превосходит максимальное значениедопустимого диапазона скоростей обтекания нагревателя и термоприемника, снижение скорости Сн достигается уменьшениемплощади минимального проходного сечения обводного канала путем осевого перемещения втулки к конической поверхностиобтекателя (тем самым уменьшается расходпотока, обтекающего нагреватель и термо- "5приемник),В другом случае, когда скорость основного потока мала, и, как следствие, скоростьСн ббтекания нагревателя и термоприемника меньше минимального значения допустимого диапазона этих скоростей,увеличение скорости Сн достигается увеличением перепада давления Рр (или уменьшением давления Р на выходе обводногоканала), что является следствием соответствующего увеличения конфузорности конфузорно-диффузорного канала приприближении выпуклой поверхности обтекателя к профилированной пластине (приосевом перемещении обтекателя к профилированной пластине).На чертеже изображено устройство врабочем положении..Устройство для измерения расхода содержит державку 1 с жестко соединенной с 35нею пластиной 2, имеющей выпуклую поверхность 3, втулку 4 с внутренней цилиндрической проточкой 5 в нижней ее части,обтекатель 6 с конической 7 и выпуклой 8поверхностями с соосным сквозным отверстием 9 и по крайней мере одним боковымотверстием 10, нагреватель и термоприемник 11, установленные в измерительномучастке 12, гайку 13.с кронштейном 14, гайку15 для перемещения втулки 4. Проточка 5 45втулки 4, боковые отверстия 10, измерительный участок 12 и соосное сквозное отверстие 9 обтекателя б образуют обводной.(байпасный) канал с входным и выходным.сечениями 16. 17. 50Выпуклые поверхности 8 и 3 обтекателя6 и профилированной пластины 2 образуютконфузорно-диффузорный канал 18,Реэьбовые соединения 19, 20 служатдля осевого независимого перемещения. 55соответственно обтекателя 6 и втулки 4.Устройство работает следующим образомРабочее тело, скорость или расход которого измеряется, частично подтормаживается на конической поверхности 7 обтекателя б, в результате чего во входном сечении16 обводного канала устанавливается усредненное динамическое давление Рц, превышающее давление Р в основном потоке,В конфузорной части кон зорно-диффузорного канала 18 основной поток ускоряется, давление в нем падает, и в самом узкомместе, т.е., в выходном сечении обводногоканала, устанавливается максимально пониженное (по сравнению с основным потоком) давление Рр. Под действием разностидавлений Ь Р- Рс-Рр в измерительном участке .2 реализуется течение с некоторойскоростью Сн обтекания термоэлементовнагревателя и термоприемников 11Максимальная чувствительность термоэлементов 11 и, следовательно, максимальная точность измерения расхода (скорости)имеют место, когда скорости Сн огра н ичен ынекоторым узким диапазонол значенийС минСнС максТак как скорость Сн пропорциональнаскорости С основного потока, то очевидно,что при фиксированном заданном взаимном положении державки 1, втулки 4 и обтекателя б скорость Сн будет лежать внедиапазона ее оптимальных значений, когдаскорость С основного потока большая (100м/с и более) или очень маленькая (до 10м/с),В первом случае для уменьшения Снуменьшают площадь входного сечения 16обводного канала путем осевого перемещения втулки 4 к конической поверхности 7обтекателя 6, Этим самым уменьшают расход через обводной канал и, следовательно,скорость потока в нем, т,е, скорость Сн обтекания термоэлементов 11.Втулка 4 перемещается при вращениигайки 15, связанной с ней реэьбовым соединением 20,Для уменьшения Сн уменьшают такжеперепад Л Р= Ря-,Рр эа счет увеличения давления Рр на выходе 17 обводного канала, чтоимеет место при уменьшении конфузорности канала 18, т.е. при осевом перемещенииобтекателя 6 вверх от пластины 2,Обтекатель 6 перемещается при еговращении в резьбовом соединении 19, Понижения скорости Сн до необходимой величины можно достигнуть, совмещая,комбинируя укаэанные два способа регулирования,В другом случае, когда необходимо увеличить скорость Сн перемещения втулки 4 иобтекателя 6, должны быть осуществлены впротивоположном (по сравнению с предыдущим случаем) направлении: втулка 4 пе2002210 Формула изобретения Составитель М.БосинТехред М,Моргентал Локшаре ктоР М.Тка ак Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 316 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина ремещается вверх, что увеличивает площадь входного сечения 16 обводного канала; обтекатель 6 перемещается вниз, что увеличивает конфузорность канала 18, соответственно понижает давление Рр, увеличивает перепад Л Р= Ро-Рр и скорость Сн,При необходимости ревизии, ремонта или замены термозлементов обтекатель 6 впускается в нижнее крайнее положение, втулка 4 опускается в свое крайнее нижнее положение до упора в коническую поверхность 7 обтекателя 6, так что перекрывается УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА, содержащее измерительньй участок с установленными в нем нагревателем и термоприемником,втулку с внутренней цилиндрической проточкой в нижней части, конический обтекатель с соосным сквозным отверстием; заканчивающийся выпуклой поверхностью, выступающей за нижний торец втулки, причем проточка соединена 6 измерительным участком по входное сечение 16 обводного канала. В результате последний отсекается от основного потока и термоэлементы 11 вынимаются без выброса рабочего тела в окружающую 5 среду и соответственно без остановки трубопровода или оборудования, где установлено устройство для измерения расхода.(56) Авторское свидетельство СССР10 %1147983, кл. О 01 Р 5/12,1990,Авторское свидетельство СССРМ 1352214, кл, 6 01 Р 1/68, 1992,крайней мере одним сквозным отверстием, 15 отличающееся тем, что оно снабжено пластиной с выпуклой поверхностью, расположенной с зазором .против выпуклой поверхности обтекателя с образованием в зазоре конфузорно-диффузорного. канала, втулка и обтекатель выполнены с возможностью независимого осевого перемещения относительно пластины, а сквозное отверстие, соединяющее полость проточки с измерительным участком, выполнено в обтекателе.