Вихревой расходомер

(51)5 С 01 Г 1/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПЛТЕНТУ Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(56) Авторское свидетельство СССРМ 387216, кл, 6 01 Г 1/00, 1973.Авторское свидетельство СССРМ 459672, кл. 6 О 1 Г 1/00, 1975.(57) Использоввйие: измерение расходов жидких сред, Сущность изобретения; вихре вой расходомер содержит тело 1 обтекания щелевой канал 2, корпус 3. стержневой элек трод 4, пластинчатый электрод 5. демпфер в виде изогнутого стержня 6, демпфер 7, про кладку 8. усилитель тока, детектор, два фильтра, формирователь импульсов, гене ратор прямоугольных импульсов, регулятор амплитуды импульсов и конденсатор, 4 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для изменения расходов жидких сред.Известен расходомер обтекания, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде пластины и вторичный преобразователь с источником питания. При движении измеряемой среды пластина колеблется с частотой, пропорциональной скорости потока.Недостатком известного расходомера является низкая точность и надежность измерения, т.к. при больших скоростях потока колебания пластины вследствие ее инерционности и высокой частоты колебаний не достигают амплитудных значений и вторичный преобразователь не реагирует на такие колебания, При низких скоростях потока давления на разных плоскостях пластины не е состоянии придать ей колебательные движения. Кроме того, пластина не защищена от инородных тел, содержащихся в потоке жидкой среды.Известен также вихревой расходомер, содержащий установленное в трубопроводе тело обтекания со сквозным щелевым каналом, расположенным перпендикулярно оси трубопровода, установленный вдоль оси канала пластинчатый электрод, вторичный преобразователь и источник питания.Недостатком известного расходомера является низкая точность и надежность измерения. Амплитуда импульсов с известного расходомера, выполненного на основе пьезоэлектрического элемента, зависит как от скорости потока, так и от его массы. что снижает точность измерения. Пьезоэлектрический элемент имеет высокое внутреннее сопротивление и с него снимается слабый сигнал, еще более ослабляющийся на верхних пределах измерения, что требует усложнения схемы усиления, Кроме того, материал пьезоэлемента хрупкий, а сам элемент требует изоляции от измеряемой среды, что усложняет конструкцию чувствительного элемента.Цель изобретения - повышение точности и надежности расходомера.Цель достигается тем. что в расходомер. содержащий установленное в трубопроводе тело обтекания со сквозным щелевым каналом, расположенным перпендикулярно оси трубопровода, установленный вдоль оси канала пластинчатый электрод, вторичный преобразователь и источник питания, введены стержневой электрод и демпфер с закрепленными на их свободных концах прокладками иэ ударопоглощающего материала, причем демпфер выполнен в виде изогнутого стержня, расположенного зэ 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 пластинчатым,злектродом и направленного вогнутостью в сторону пластинчатого электрода, при этом пластинчатый электрод, демпфер и стержневой электрод консольно закреплены на основании, размещенном в верхней части тела обтекания вдоль оси канала, вторичный преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных усилителя, входом подключенного к выводу пластинчатого электрода детектора, первого фильтра, второго фильтра и регулятора амплитуды импульсов, конденсатора и форглирователя импульсов, входом подключенного к выходу первого фильтра, а источник питания выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, подключенного через последовательно соединенные регулятор амплитуды импульсов и конденсатор к выходу стержневого электрода.На фиг.1 представлено сечение тела обтекания; на фиг.2 - структурная схема расходомера; на фиг.3 - электрическая схема расходомера; на фиг,4 - диаграммы напряжений, снимаемых с электрода (а - при отсутствии демпферов; б - при наличии только демпфера 7; в - при наличии только демпфера б; г - при наличии обоих демпферов), где Офмакс Офмин - соответственно максимальный и минимальный уровни формирования выходного импульса,Расходомер содержит тело 1 обтекания, установленное в трубопроводе (на фиг,не показан) и содержащее сквозной щелевой канал 2, расположенный перпендикулярно оси трубопровода. В теле 1 обтекания размещен корпус 3 с консольно закрепленными на нем вдоль оси канала 2 стержневым электродом 4; пластинчатым электродом 5, выполненным в виде тонкой; упругой пластины, и демпфером б, выполненныл в виде изогнутого стержня. На свободным конце стержневого электрода 4 закреплен демпфер 7, выполнЕнный иэ ударопоглощающего изоляционного материала, например полихлорвинила, а на свободном конце демпфера б размещена прокладка 8, выполненная из ударопоглощающего материала, Закрепленные концы электродов 4 и 5 электрически соединены с клеммами (на фиг,не обозначены) на корпусе 3.Расходомер содержит также усилитель 9 тока, детектор 10. фильтр 11 с частотой среза, например 50 Гц. Формирователь 12 импульсов, фильтр 13 с частотой среза, например 0,1 Гц, генератор 14 прямоугольных импульсов с частотой. например, 10 кГц, регулятор 15 амплитуды импульсов и конденсатор 16 емкостью, например, 1 мкФ,Расходомер работает следующим образом.Жидкая среда, протекая по трубопроводу, создает с обеих сторон тела 1 обтекания попеременно срывающиеся вихри и пульсации давления, поэтому в щелевом канале 2 возникает знакопеременный поток, отклоняющий пластинчатый электрод 5 с частотой, пропорциональной скорости жидкой среды в трубопроводе. При колебаниях пластины 5 периодически изменяется сопротивление между ней и стержневым электродом 4, т.е. изменяется электрическое сопротивление межэлектродного промежутка. Прямоугольные импульсы с генератора 14 поступают через регулятор 15 амплитуды импульсов и конденсатор 16, который устраняет постоянную составляющую этих импульсов, на стержневой электрод 4 и далее через межэлектродный промежуток и пластинчатый электрод 5 подаются на первый вход усилителя 9 тока, Вследствие изменения сопротивления межэлектродного промежутка ток на первом входе усилителя 9 тока также меняется. На выходе усилителя 9 тока появляется амплитудно-модулированное напряжение, причем низкая (модулирующая) частота этого напряжения равна частоте колебаний пластинчатого электрода 5, т,е, скорости жидкой среды в трубопроводе, амплитуда пропорциональна амплитуда колебаний электрода 5, а высокая (несущая) частота равна частоте генератора 14 прямоугольных импульсов. Это напряжение детектируется детектором 10 и поступает на вход первого фильтра 11, на выходе которого выделяется только низкочастотная составляющая напряжения, Далее из этого напряжения формирователем 12 импульсов формируются прямоугольные импульсы, частота которых пропорциональна скорости жидкой среды в трубопроводе, Зная вес импульса, можно судить об объемном расходе жидкой среды.При увеличении электропроводности жидкой среды, например на 1 О;6, например, вследствие увеличения в ней содержания ионов, входной ток на первом входе усилителя 9 тока и амплитуда напряжения на его выходе увеличиваются на ту же величину, постоянная составляющая на выходе второго фильтра 13 и, следовательно, на втором входе регулятора 15 амплитуды им пульсов уменьшается на ОЙ, а амплитуда прямоугольных импульсов на выходе регулятора 15 уменьшается также на 10, Таким образом осуществляется 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 отрицательная обратная связь по току через электроды, Средняя амплитуда выходного напряжения усилителя 9 тока остается постоянной и не зависит от электропроводности жидкой среды в трубопроводе, что дает возможность работать с жидкостями различной электропроводности и делает схему нечувствительной к разбросу конструктивных параметров расходомера, т,е.-повышает его точность и надежность.Второй фильтр 13 предназначен для того, чтобы вводимая отрицательная обратная связь не изменяла полезного низкочастотного сигнала. Демпфер 7 служит для гашения дребезга мелких высокочастотных колебаний) стержневого электрода 4 (см.фиг,4 в), а демпфер 6 - для гашения паразитных колебаний пластинчатого электрода 5, происходящих с собственной частотой электрода 5 в промежутках между вихрями (см.фиг.4 б).Формула изобретения Вихревой расходомер, содержащий установленное в измерительном участке трубопровода тело обтекания со сквозным щелевым каналом, расположенным перпендикулярно оси трубопровода, установленный вдоль оси щелевого канала пластинчатый электрод, вторичный преобразователь и источник питания, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в него введены стержневой электрод и демпфер с закрепленными на их свободных концах прокладками из ударопоглощающего материала, причем демпфер выполнен в виде изогнутого стержня, расположенного эа пластинчатым электрОдом и направленного вогнутого в сторону нластинчатого электрода, при этом пластинчатый электрод, демпфер и стержневой электрод консольно закреплены на основании. размещеннол 1 в верхней части тела обтекания вдоль оси канала, вторичный преобразователь выполнен в виде последовательно соединенных усилителя. входом подключенного к выводу пластинчатого электрода, детектора, первого фильтра, второго фильтра и регулятора амплитуды импульсов, конденсатора и формирователя ил 1 пульсов, входом подключенного к выходу первого фильтра, в источник питания выполнен в виде генератора прямоугольных импульсов, подключенного через последовательно соединенные регулятор амплитуды импульсов и конденсатор к выводу стержневого электрода.оставитель В. Ярыехред М.Моргентал ектор М. Керцман Редактор Тираж Подписн НПО "Поиск" Роспатента 13035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5