Датчик для измерения расхода жидкости

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 161555 5 цю 6 0 ОПИСАН Е ИЗОБРЕТ И И ссалови В,Е. Хоя к технике измебыстроизменяюФиг ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Специальное конструкторско-технолгическое бюро Института технической мехники АН УССР(54) ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДЖИДКОСТИ(57) Изобретение относитсрения текущих значений щихся и установившихся расходов жидкости в трубопроводах. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и диапазона измеряемых расходов, Жидкость поступает в датчик со стороны входа и воздействует на чувствительный элемент - балочку 5, закрепленную на торце подпружиненного стакана 6, который перемещается под воздействием потока жидкости на шарикоподшипниках 10, при этом балочка 5 с помощью рабочей и компенсационной магнитоиндуктивных головок измеряет переменную составляющую расхода, а величина перемещения стакана 6, пропорциональная среднему расходу, снимается с помощью дополнительных рабочей 13 и компенсационной 14 магнитоиндуктивных головок. 2 з.п, ф-лы, 3 ил.50 Изобретение относится к технике измерения текущих значений быстроизменяющихся и установившихся расходов жидкости в трубопроводах и предназначено для отработки различного рода тепловых двигателей, энергетических установок, а также может быть использовано для измерения расходов любых жидкостей.Цель изобретения - одновременное измерение мгновенного и среднего расхода жидкости и расширение диапазона измерения.На фиг. 1 изображен датчик, общий вид;на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг, 3 - то же, вид снизу.Датчик для измерения расхода жидко-сти содержит корпус 1 с проточной частью , 2. Со стороны входа проточная часть 2 дат, чика имеет внезапное расширение(не обоз начено), представляющее собой резкое , увеличениедиаметра(вчастности, в 2 раза), необходимое для получения свободной затопленной струи, В проточной части 2 датчика поперек потока установлена неподвижная опора 3 с выступом 4, ориентированным вдоль продольной оси датчика.Чувствительный элемент-балочка 5 жестко укреплена на торце стакана 6, который установлен с возможностью осевых перемещений относительно выступа 4 на неподвижной опоре 3. Стакан 6 выполнен в виде емкссти и имеет плоскопараллельные стенки со скруглениями на боках, Так как стакан , 6 установлен на выступе 4. то последний ссстаканом 6 являются геометрически подо бными телами. Опора 3 и выступ 4 на нейвыполнены полыми, а в их внутренних поло, стях размещена пружина 7, закрепленная,одним своим концом на внутренней повер, хности донышка стакана 6, а другим на внутренней стенке опоры 3. В центре донышка стакана 6 по его продольной оси укреплены рабочая 8 и компенсационная 9 магнитсиндуктивные головки, предназначенные для измерения прогибов балочки 5, которые будут пропорциональны колебаниям расхода (скоростного напора) контролируемой жидкости, т. е, измеряют текущие значения быстроиэменяющегося расхода жидкости в исследуемой гидравлической системе.Снаружи через шарикоподшипники 10 с плоскими сепараторами 11 стакан 6 со стороны скруглений опирается на внутреннюю поверхность корпуса 1, С этой целью в местах размещения подшипников 10 в корпусе 1 и в стенках стакана 6 выполнены углубления (канавки). На одном из скруглений боковых стенок стакана 6 неподвижно установлена профилированная рейка 12, а сппоэитно ей, т, е, напротив. в стенке кор 5 10 15 20 25 30 35 пуса 1 размещена дополнительная рабочая магнитсиндуктивная головка 13. Рейка 12 вместе с головкой 13 предназначены для измерения среднего расхода жидкости через исследуемую гидравлическую систему. Компенсационная магнитоиндуктивная головка 14 системы измерения среднего расхода также расположена в стенке корпуса 1, диаметрально противоположно рабочей головке 13. Измерение будет осуществляться за счет перемещений на пружине 7 стакана 6, на плоское донышко которого будет воздействовать жидкость, протекающая через проточную часть 2 датчика, При изменениях среднего расхода через датчик стакан 6 будет перемещаться по выступу 4 опоры 3, а его перемещения, пропорциональные величине расхода, будут регистрироваться с помощью рейки 12 и магнитоиндуктивнсй рабочей головки 13, Рейка 12 изготовлена иэ магнитного материала, например из стали ЗП 921. Компенсационные головки 9 и 14 служат для компенсации параэитных сигналов, обусловленных колебаниями температуры и давления в контролируемой жидкости в процессе испытания,Система для измерения среднего расхода снабжена поршневым успокоителем, который состоит иэ поршня 15, перемещаемого в цилиндре 16, заполненном жидкостью иэ гидравлической системы, в которой работает датчик, При движении поршня 15 жидкость будет проталкиваться из одной части цилиндра 16 в другую через зазор д между поршнем 15 и стенками цилиндра 16, Поршень 15 успсксителя через шток 17 и переходник 18 жестко связан с внутренней стенкой донышка стакана 6, т, е. при перемещениях стакана 6 одновременно будет двигаться поршень 15. Внутри переходника 18 размещены магнитоиндуктивные головки 8 и 9, для подвода жидкости и передачи давления к компенсационной головке 9 в стенках переходника 18 выполнены сквозные отверстия. Для ограничения хода поршня 15 в крайнем его положении, т, е. для предупреждения схода стакана 6 с выступа 4 на опоре 3 внутри цилиндра 16 устансвленс стопсрнсе кольцо 19, На штоке 17 поршень 15 крепится неподвижно с помощью гайки (не обозначена),На тыльной стороне неподвижной опоры 3, т.е. на выходе иэ проточной части 2 датчика, неподвижно установлен обтекаель 20. Через стьерстия 21, выполненные в сбтекателе 20 и в стенке сгоры 3, внутренчяя полость стакана 6 сообщается с пространством на выходе из датчика.На наружной стенке стакана 6 установлена рейка 12, профилирсванная по закону- х а 55 г (х) = 1(Х ХЭ + Олакс ( - х) где г(х) - текущее значение высоты рейки;Ь - максимальная величина зазора между рейкой и рабочей магнитоиндуктивной головкой;- максимальная величина перемещения стакана;х - перемещение, соответствующее наименьшему расходу (минимальная ширина рейки);х - текущее значение перемещения стакана;а - коэффициент, характеризующий магнитоиндукционную головку;Омакс - максимальное значение выходного сигнала, соответствующее х = х.Датчик работает следующим образом.После подачи жидкости на входе в датчик организуется затопленная струя, В проточной части 2 струя взаимодействует с торцом подвижного стакана б. вызывал его перемещение относительно корпуса 1 от входа в датчик и одновременное сжатие пружины 7, Сила, действующая на стакан б и вызывающая его перемещение, будет определяться скоростью жидкости на входе в датчик, а также зависимостями измерения относительной средней по площади скорости Ч,р жидкости и квадрата этой скорости Чр от относительного удаления Я. Перемещения стакана б приводят к вытеснению части жидкости из его внутренней полости пустотелой опоры 3 через отверстия 21, Колебания стакана 6 при быстрых изменениях расхода предотвращаются сопротивлением его движению, создаваемым поршнем 15, движущимся в полости цилиндра 16. Степень демпфирования движения стакана б определяется величиной зазора д (фиг. 1) между наружными краями поршня 15 и стенками цилиндра 16, Перемещение стакана б вызывает изменение величины магнитного зазора между профилированной рейкой 12 и дополнительной рабочей магнитоиндуктивной головкой 13, чем обеспечивается формирование сигнала, пропорционального среднему расходу.Измерение быстроиэменяющегося расхода в датчике осуществляется за счет упругих деформаций чувствительного элемента-балочки 5, вызываемых колебаниями расхода и приводящих к изменению магнитного зазора между балочкой 5 и рабочей и магнитоиндуктивной головкой 8.Использование датчика позволяет обеспечить одновременное раздельное измерение в одном сечении проточной части 20 25 30 35 40 50 среднего и быстроизменяющегося расходов, а также расширение диапазона измеряемых расходов. Это дает возможность использовать техническое решение вместо двух датчиков различных типов (иногда по условиям испытаний или применения не представляется возможным размещение двух датчиков). Кроме того, одновременное измерение в одном и том же сечении проточной части датчика как среднего расхода, так и быстроизменяющегося и использование при этом выходных сигналов одного типа позволяет путем простейших преобразований получить мгновенные значения расхода, вычисленные относительно его среднего расхода, а также обеспечить их обработку в реальном масштабе времени.Формула изобретения1, Датчик для измерения расхода жидкости, содержащий корпус с проточной частью, чувствительный элемент, выполненный. в виде балочки, установленной поперек потока, и рабочую и компенсационную магнитоиндуктивные головки, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и диапазона измеряемых расходов, проточная часть датчика со стороны входного патрубка выполнена ступенчато расширяющейся, а чувствительный элемент-балочка жестко закреплена на торце подпружиненного стакана, установленного в корпусе с возможностью осевого перемещения относительно выступа на неподвижной опоре и выполненного в виде емкости с плоскопараллельными стаканами со скруглениями, при этом со стороны скруглений стакан через шарикоподшипники с плоскими сепараторами опирается на внутреннюю поверхность стенок корпуса датчика, на одной наружной стенке подпружиненного стакана между рядами шарикоподшипников установлена профилиоованная гайка, изготовленная иэ магнитного материала, причем в зоне перемещения рейки в стенке корпуса размещена дополнительная рабочая магнитоиндуктивная головка, а на диаметрально противоположной стороне в стенке корпуса- дополнительная компенсационная.2. Датчик по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что профиль рейки удовлетворяет соотношению г(х) =" (Х Хф) + Ц 4 якс ( хК) где г(х) - текущее значение высоты рейки от стенки стакана;Ь - максимальная величина зазора между рейкой и рабочей магнитоиндуктивной ГОЛОВКОЙ,1 - максимальная величина перемещения стакана;х - минимальная ширина рейки;а - коэффициент пропорциональности; х - текущее значение координаты перемещения стакана;Омакс - максимальное значение выходного сигнала, соответствующее х = х , В,3. Датчик по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что неподвижная опора выполнена пустотелой и со стороны выходного патрубка снабжена обтекателем, одна стенка 5 которого вместе с прилегающей стенкойнеподвижной опоры перфорированы отверстиями, при этом в полости выступа на опоре установлены поршневой успокоитель и пружина, закрепленная другим кон цом на внутренней поверхности донышкастакана,1615554 Составитель В. БуткинТехред М.Моргентал Корректор Л. Пилипенко Редактор Е. Папп Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3980 Тираж 552 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5