Расходомер переменного перепада давления

(57) Изобрете ствам измерен строи ие относится ды. елью дежностиение диаме 4 и выполне- боковые ом элементерстия 6 и 12орых сопряже итель о ы соосные отв поверхности ко ны без выотверстиевыполнена бра лектри т сужаюцее иайрагме 4 туповасходо ме а ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЬПИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ЕРЕКЕ 111 ОГО .1 ЕРЕ 1 АДА ия расхода текучеи сре бретения является повы цение чувствительно асходомера, а также расши азона измерений. В диафра 2выемка 7, образующая мембрану 8, на поверхности котороц закреплеы тензорезисторы 9, которые проводами 10 через гермовывод 11 соединены с преобразователем измерений. Иа предохранительном элементе вгшоппец выступ 13, в котором закреплены герметичные микровыключатели 15, соединенные проводами 16 через гермовывод 17 с коммутатором преобразователя, иаклошые открытые каналы, Диафрагма 4предохранителььй элемент 5 образуют полость, которая посредством каналов наикратчай 1 пм путем соединена с сужаюшим отверстием расходомера, а наименьшее расстояние между мембраной 4 и выступом 3 не превышает величины максимально допустимого прогиба мембраны. Под действием потока мембрана 8 А руется, одновременно дефор я тензорезисторы 9 скии сигнал которых я вляетрасхода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.3 150959Изобретение относится к устройствам измерения расхода текучей среды и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, в том числе в авиации.Целью изобретения является повышение чувствительности расходомера, и обеспечение надежности, а также расширение диапазона измерений. 10На фиг.1 изображен расходомер, продольный разрез;на фиг.2 - разрез А-А на Фиг.1;на фиг.З - вид диафрагмы с 4-секторной мембраной; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З; на Фиг.5 - рас ходомер с расширяющимся подводящим патрубком, продольный разрез.Расходомер переменного перепада давления (фиг.1-4) содержит подводящий 1 и отводящий 2 патрубки, соеди пенные посредством муфты 3, и закрепленные между патрубками диафрагму 4 и предохранительный элемент 5.В диафрагме 4 выполнено централь - ное сужающее отверстие 6, а также кольцеобразная выемка 7, образующая чувствительную мембрану 8 диафрагмы.Со стороны подводящего патрубка 1 на поверхности мембраны закреплены тензорезисторы 9, которые проводами 10 30 через гермовывод 11 соединены с пре - образователем измерений (не показан).По поверхности соприкосновения диафрагма 4 соединена, например посредством влагостойкого клея, с пред охранительным элементом 5, изготовленным в виде пластины, в которой выполнено центральное отверстие 12, боковая поверхность которого является продолжением (без выпусков) боковой 40 поверхности центрального отверстия 6 диафрагмы 4. Кроме того, на предохранительном элементе 5 со стороны диафрагмы 4 выполнен кольцеобразный выступ 13, рассеченный открытыми на клонными каналами 14, соединяющими наикратчайшим путем проходное отверстие расходомера, образованное соосными отверстиями 6 и 12 диафрагмы 4 и предохранительного элемента 5, и внутреннюю кольцеобразную полость расходомера, образованную поверхностями выемки 7 в диафрагме 4 и выступа 13 предохранительного элемента 5.В выступе 13 предохранительного элемента 5 установлены герметичные мик - ровыключатели 15 напротив места наибольшего прогиба мембраны 8, при этом они соединены проводами 16 через гермовыводы 17 с коммутатором преобразователя 1 не показан). Наименьшее расстояние между мем раной 8 диафрагмы 4 и выступом 13 предохранительного элемента 5 не превышает величины максимально допустимого прогиба мембраны, могущей привести к остаточнымпластическим деформациям или разрушению мембраны.Для значительного расширения диа -пазона измерений при сохранении ихточности (Фиг.З) мембрана 8 диафрагмы 4 может быть выполнена в виде и секторов 18 разной толщины (в данном случае 4 сектора), разделенных перегородками 19, На каждом секторе 18мембраны 8, рассчитанном на определенный диапазон измерений, закреплена отдельная группа тензорезисторов, соединенных проводами через гермовыводы с коммутатором преобразователя. На выступе 13 предохранительного эле- мента 5 выполнено также п секторов разной высоты, которые входят в соответствующие выемки секторов 18мембраны 8. Наименьшее расстояниемежду секторами 18 мембраны 8 и сек торами выступа 13 не превышают соответствующих величин максимально допустимых прогибов каждого из секторов мембраны. В каждом секторе выступа 13 предохранительного элемента 5 установлен. герметичный микровыключатель 15, соединенный проводами через гермовывод с коммутатором преобразователя (не показан).Для повышения надежности расходомера путем резкого снижения динамического давления перед диафрагмой расходомера, особенно при нерасчетных гидродинамических ударах, подводящий патрубок выполнен расширяюшимся, например в виде усеченного конуса (фиг.5), при этом внутренний диаметр поперечного сечения, примыкающего к диафрагме, на порядок больше внутреннего диаметра поперечного сечения подводящего трубопровода 20. В диафрагме 4 отверстие 6 может быть выполнено переменного или постоянного сечения, т.е. любой формы в зависимости от условий эксплуатации - скорости измеряемого потока, давления в трубопроводах и ряда других Факторов, Выемка 7 может иметь также различные конструктивные Формы, например прямоугольную, кольцеобраз5 150959 ную, кольцеобразную, разделенную на секторы.Взаимное расположение отверстия 6 и мембраны 8 в диафрагме 4 может быть5 самым различным. в зависимости от условий работы или состава измеряемого потока, Например, мембранч может быть расположена по периферии диафрагмы при расположении отверстия в центре 1 О диафрагмы, соосно с трубопроводом, или мембрана может быть расположена в центре диафрагмы, а сужающие отверстия - по периферии диафрагмы.Особенностью выполнения выемки 7 15 и сужающего отверстия 6 в диафрагме 4 является их взаимное расположение. Наименьшее расстояние между ближайшими поверхностями отверстия 6 и выемки 7 должно быть минимально допус тимым из условий обеспечения прочности диафрагмы 4 для планируемых параметров измеряемого потока (особенно перепада давления), Это расстояние может меняться в зависимости от ус ловия обеспечения минимальных потерь давления в полости, образованной диафрагмой 4 и предохранительным элементом 5 (т,е. после мембраны) . Такое выполнение мембраны 8 и отверстия 6 3 О в диафрагме 4 позволяет либо полностью избавиться от передающего отверстия между сужающим отверстием расходомера и его полостью, либо довести его длину до возможного минимума.35 Это позволяет производить отбор пониженного давления непосредственно в сужающем отверстии расходомера, где давление потока имеет свое минимальное значение и тем самым повысить 4 О чувствительность и точность измерения перепада давления.Предохранительный элемент 5 выполнен в виде пластины, имеющей отверстие (отверстия), соосное с отверстием 45 (отверстиями) в диафрагме 4, боковая поверхность которого сопряжена без выступов (плавно) с боковой поверхностью отверстия в диафрагме 4 и образует вместе с ним проходное отверстие рас-. ходомера. На предохранительном элементе 5 выполнен выступ 13, по форме повторяющий форму выемки 7 в диафрагме 4, образующие поверхности которого от" стоят на некотором расстоянии от образующих поверхностей выемки 7. Непременное условие, которое должно выполняться постоянно, - наименьшее расстояние между мембраной 8 и вы 86ступам 13 не должно превышать величины максимально допустимого прогибамембраны из условий прочности (величина прогиба мембраны не должна вызывать остаточные пластические деформации или разрушение мембраны).Каналы 14, выполненные в предохранительном элементе 5, должны наикрат -чайшим путем связывать сужающее отверстие расходомера с его полостью,образованной диафрагмой 4 и предохранительным элементом 5, и должны бытьнаклонными к проходному отверстию сцелью облегчения задачи по удалениючастиц из полости при измерении потока, содержацего мелкодисперсные частицы,Расходомер работает следующим образом. Подводящий 1 и отводящий 2 патрубки подсоединяют к трубопроводу. Поток текучей среды, проходя через отверстия 6 и 12, соответственно в диафрагме 4 и предохранительном элементе 5 (сужающее отверстие расходомера) ускоряется, за счет чего создается перепад давления до и после сужающего отверстия расходомера. Под действием этого перепада давления мембрана 8 деформируется, одновременно деформируются тензарезисторы 9. Измерительная схема (в частности мост), на ко - торую подается напряжение питания (не показано), приходит в состояние разбалансировки и на выходе схемы появляется напряжение разбаланса, пропорциональное величине перепада давления, в свою очередь пропорциональное расходу измеряемого потока через расходомер, С помощью проводов 1 О через гермовыводы 11 полученное напряжение поступает во внешнюю цепь на преобразователь или на индикатор. При перепаде давления, превышающем допустимую величину, мембрана 8 проседает на выступ 13 предохранительного элемента 5 и замыкает микровыключатель 15, который подает сигнал на управляющий механизм крана расхода потока (не показан) для уменьшения или прекращения подачи текучей среды. Особо следует рассмотрерь рабату широкодиапазонного расходомера, содержащего многосекторную мембрану 8 диафрагмы 4 и выступ 13 предохранительного элемента 5, 150959830 В случае широкодиапазонного изме-рения расходомер работает следующимобразом.Если перепад давления на мембране8, соответствующий наименьшему изме -ряемому расходу текучей среды, лежитв расчетном диапазоне сектора М 1 мембраны 8, т.е. секторы мембраны не замыкают микровыключатели 15 на всехсекторах выступа 13, то с помощьюкоммутатора преобразователя (не показано) включена измерительная схемана секторе М мембраны, а остальныеотключены. При превышении перепада 5давления максимально допустимой величины для сектора М 1 замыкается микровыключатель 15 сектора М и подается сигнал для отключения измерительной схемы сектора М и включения измерительной схемы следующего сектораИа мембраны и т.д. При повышении перепада давления, максимально допустимого для данного расходомера, замыка"ют микровыключатель 15 и-го (последнего) сектора и подают сигнал на исполнительный механизм крана подачитекучей среды для уменьшения или прекращения ее подачи,При уменьшении подачи жидкостипроисходят обратные переключения измерительных схем,Выполнение подводящего патрубка 1расширяющимся позволяет резко снизитькорост оа при проожднии имграницы перехода между подводящимитрубопроводом и патрубком 1, что значительно снижает вероятность повреждения мембраны 8 диафрагмы 4 при прямых и обратных гидродинамических ударах,Формула изобретения1. Расходомер переменного перепада давления, содержащий установленное между подводящим и отводящим трубопроводами сужающее устройство в виде диафрагмы с отверстием и мембраной, на которой закреплены тензо-. резисторы, соединенные с преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и обеспечения надежности, сужающее устройство снабжено предохранительным элементом, выполненным в виде пластины с отверстием, сопряженным с отверстием диафрагмы, и выступом, при этом диафрагма и предохранительный элемент образуют полость, сообщенную с отверстием, ширина которой не превышает величину допустимого максимального прогиба мембраны.2. Расходомер по п. 1, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения диапазона измерений, мембрана диафрагмы выполнена в виде исекторов разной толщины, разделенныхмежду собой перегородками, опирающимися на поверхность предохранительного элемента, выступ которого разделен выемками на соответствующеечисло секторов разной высоты, приэтом на каждом секторе мембраны закреплена отдельная группа тензореэисторов, связанных с преобразователем,а наименьшее расстояние между соответствующими секторами мембраны ивыступа предохранительного элементане превышает величину допустимогопрогиба сектора мембраны,1509598 Фиг. Х Составитель Н.БурбелоРедактор С.Патрушева Техред.М,Ходаниц Корректор М,Шарош Тир як Подписно Патент", г. Ужго л, Гагарина, 101 бин роизводствекно-издательск Заказ 5790/32НИИПИ Госуда енного комитета по и 13035, Москва, Ж,ретениям и открытиям ри ГКНТ СССушская наб д, 4/5