Акустический преобразователь расхода

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик п 966495(61)Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 09.01. 81 (21) 3271904/18-10 Р 1 М К з с присоединением заявки Йо 6 01 Г 1/66 ГосударствЕнный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23 Приоритет Опубликовано 15.10,82, Бюллетень МЗ 8 Дата опубликования описания 15.10,82(54).АКУСТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано. в различных отраслях народ- ного хозяйства при измерении рас- . хода.Известен акустический преобразователь расхода, включакщий две приемо-излучающие головки, установленные на противоположных сторонах трубопровода и сдвинутые друг относительно друга на некоторое рас- стояние вдоль оси трубопровода.В таком преобразователе ультразвуковые волны распространяются в контролируемой жидкости под .углои к направлению скорости потока 113.Однако данный преобразователь имеет недостаточную чувствительность при измерении малых расходов в трубопроводах небольшого внутреннего диаметра, поскольку чувствительность пропорциональна осевому расстоянию между приемо-излучающими головками, которое не превышает одного - двуф диаметров трубопровода.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является преобразователь расхода, содержащий прямолинейный отрезок трубопровода с двумя приемо-излучающими го-ловкамн, установленными на его тор-,цах, и два патрубка для ввода и вывода контролируемой жидкости ( 2. Недостатком такого преобразователя расхода является зависимостьчувствительности от скорости звукав контролируемой жидкости, Действительно, чувствительность акустического преобразования расхода, котораяопределяется как отношение разности времен прохождения зондирующихсигналов от одной приемо-излучающей 15 головки к другой. во взаимно-противоположных направлениях ЬС к величине расхода , связана с конструктивными параметрами преобразователяи скоростью звука в жидкости следующей зависимостьюГсйГ 8(1) где 0 - диаметр трубопровода;1. - дЛина участка трубопрозодамежду приемо-излучающими головками, на котором имеется движение контролируемой сре ды, она равна приблизительно ЗОрасстоянию между патрубками,Для жидкостей, скорость звука в которых отличается на 10, разность чувствительностей преобразователя составляет 20. В ряде случаев такое изменение чувствительности является недопустимым.5Цель изобретения - обеспечение постоянной чувствительности при измерении расхода большого класса жидкостей.Поставленная цель достигается 10 тем, что в акустическом преобразователе расхода, соосно с трубопроводом в месте его сочленения с одним иэ патрубков установлена с возможностью свободного перемещения 15 гильза со сквозными отверстиями, причем толщина стенки гильзы не превышает одну десятую часть диаметра трубопровода а ее высота определяется из соотношения 20й. ЯН 4скскскс " Мин + ДС". + Сф.макс ф мчн 35 Для обеспечения впуска жидкости при несовпадении осей патрубка 4 и отверстий в гильзе б трубопровод 1 имеет в месте его сочленения с патрубком 4 проточку шириной Н и глубиной Ь. Через корпус головки 4 проходит винт 8, обеспечивающий перемещение гильзы б. Приемо-излучающие головки 2 и 3 снабжены разъемами 9 60 65 где Н - высота гильзы,с,р 25соответственно верхняя иминнижняя границы диапазона возможных значений скоростизвука в контролируемой жидкости; 30расстояние между патрубками;д - диаметр отверстий в гильзе,при этом в трубопроводе в местесочленения с этим же патрубком выполнена проточка, ширина которойравна, а глубина составляетне менее одной восьмой части диаметра патрубка.На чертеже представлен преобразователь, разрез, 40Акустический преобразователь расхода включает прямолинейный отрезоктрубопровода 1 с внутренним диаметром О, на торцах которого установлены две идентичные приемо-излучающиеголовки 2 и 3. К трубопроводу 1приварены патрубки 4 и 5 с внутренним диаметром О,с для ввода и выводаконтролируемой жидкостиВ месте сочленения патрубка 4с трубопроводом 1 установлена гильэа 6 с отверстиями 7 толщиной 6 ивысотой Н, которая может перемещаться вдоль оси трубопровода 1, скользя внешней цилиндрической поверхностью во внутренней поверхности трубопровода 1. и 10 для подвода и съема электрических сигналов.Для осуществления измерений патрубки акустического преобразователя подсоединяются к трубопроводу с контролируемой жидкостью а разъемы - к электронному блоку расходомера.Устройство работает следующим об", разом.Жидкость входит через патрубок 4 в зазор, образуемый проточкой, оттуда через отверстия в гильзе б - в трубопровод 1 и выходит из акустического преобразователя через второй патрубок 5. Равенство суммарной площади отверстий в гильзе б площади поперечного сечения парубка 4 и выполнение неравенстваМр(при этом площадь зазора между патрубком 4 и гильзой 6 равна площади поперечного сечения патрубка 4) обеспечивает минимальную величину потерь давления при прохождении жидкости через гильзу 6. Электрические сигналы, поступающие с электронного блока на приемо- излучающие головки 2 и 3, преобразуются последними в ультразвуковые зондирующие импульсы. Импульсы проходят через жидкость в противоположных направлениях, поступают на те же головки и преобразуются в электричесф кие сигналы приема. Влагодаря движению жидкости задержка ультразвукового импульса в жидкости при движении от головки 4 к головке 5 меньше, чем в противоположном направлении. Сдвиг по времени между импульсами приема составляет8 ЬсО 14 фСф (Э)где 0 - контролируемый расход;- расстояние между серединой гильзы б и осью патрубка 5. Чувствительность преобразователя равна йГ ЯЬ 1О ВЭС (4)Постоянство чувствительности в диапазоне С Свозможных знамннмаксчений скорости звуйа в контролируемых жидкостях обеспечивается изменением положения гильзы 6 относительно патрубка 4, Перемещение гильзы 6 производится вращением винта 8. После получения необходимого значения чувствительности положение винта 8 Фиксируется. Для перекрытия всего диапазона значений скорости звука С должно выполняться равенство ЬС мои ММЕС, ЙСЕЕ 2 С Сс. Сд Сд Ск. С енн мокс среди мокс мииОтсюда весь ход гильзы б должен составлятьвсем Смаке Смнн1 макс мнм ъ +макс+с минзок трубопровода с двумя приемо-излучающими головками, установленнымина его торцах, и два патрубка, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью обеспечения постоянной чувствительности при измерении расхода5Сг + большого класса жидкостей, соосномдс трубопроводом в месте его сочлесоставлятьнения с одним из патрубков установ(7) лена с возможностью свободного перемещения гильза со сквозными отверстиями, причем толщина стенки гильзы не превышает одну десятую часть(е) диаметра трубопровода, а ее высотаопределяется из соотношения Сн и-ДЩ --Сгм,ильзы 6 должнСг -СкМакс.мин мокс 1 отаН г ачерез выразом Величинату гильзы 6Ход гиль составит Сгвакс СмннгС мокс+С нота гильзы; Цтфде й - высСмакси(9)1 мокс 1 мин" 7Так как средняя скорость теченияжидкости в гильзе меньше, чем востальной части трубопровода (отношение средних скоростей равно отношениюквадратов внутренних диаметров гильзы и трубопровода ), то для эффективного функционирования устройстватолщина стенки д должна быть сущест-венно меньше диаметра трубопроводаЭ и составлять, например одну десятую диаметра Э .Согласно формулам (7 ) и (9 )при данном См может быть обеспечена такая величина хода гильзы,п кОтОРОЙ Смчкс Ф Смнм - фЗ минПри С к 1500 м/с, Сми/с,Таким образом, применейие предлагаемого Устройства позвляет Обепечить постоянство чувствительностиосевого акустического преобразованиярасхода при измерении расхода жидкостей широкой номенклатуры, например, большинства нефтей, нефтеорганических масел, органическлот, спиртов и т.д.Формула изобретенияАкустический преобразователхода содержащий прямолинейныйс,ицыначеконтролири Ист е в ники информации,вни.ание при экспертизе ин 1. БиргерУльтразвуковталлургия",Г.И., Бражников Н.И. ые расходомеры, М., "Ме, с. 31, рис. П. масел,их кисРь рас,.отре 2. Бражнзвуковой прасходов гикостей, трурог, 1971,тип ). ов Н,И. и др, Ультраор для контроля малых ометаллургических жид- ТРТИ, вып. 22, Таганис. 3 (прото. 21 Е, р Для того, чтобы в крайних положениях гильзы 6 отверстия были полностью открыты и жидкость протекала только через эти отверстия, ширина протока должна составлятьС 2 О С - верхняя и нижняя гранмин%диапазона возможных э ний скорости звука в руемой жидкости;С - расстояние между патрубками;25 д - диаметр отверстий в гильзе,при этом в трубопроводе в месте сочленения с этим же патрубком выполнена проточка, ширина которой равнаа глубина составляет не менееодной восьмой части диаметра патрубка.Заказ 782 о жгород, ул. Проектная, 4 ППП "Патент Ф 7 Тираж 673ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и о3035, Москва, Ж, Раушска Подпи тета СССР крытий наб., д,4