Устройство для измерения массового расхода жидкости

Устройство для измерения массового расхода жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в химической, пищевой промышленности и энергетике. Сущность изобретения: измерительный трубопровод с жесткими заделками содержит первый и второй приводы колебательного движения. Плоскости колебаний, возбуждаемых каждым приводом, взаимно перпендикулярны. Два блока датчиков перемещения соединены с индикатором массового расхода. 2 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 Е 1/86

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

1ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 00

® Ь . (Л фь (21) 4888403/10 (22) 29.10.90 (46) 30.07.93. Бюл. М 28 (75) С.П.Коряковцев (56) Патент CLUA М4187721,, кл. G 01 F 1/86, 1980. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МАССОВОГО РАСХОДА ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к области измерительной техники, занимающейся измерением массового расхода потоков вещества.

Простота; надежность и помехозащищенность расходояера в сочетании с высокой точностью, которую обеспечивают фазовые датчики массового расхода, позволяют эффективно использовать предлагаемый прибор в химической, пищевой, топливноэнергетической промышленности, в авиационно-ракетной технике и т.д.

Целью изобретения является устранение укаэанных недостатков, повышение точности измерения величины массового расхода нестационарных потоков. увеличение помехозащищенности и упрощение конструкции расходомера.

Цель достигается тем, что вибратортрубка изготовляется прямоточной. сведя к минимуму динамические потери в среде. концы трубки жестко закреплены, образуя входной и выходной патрубки, а возбуждение вибратора осуществляется на его резонансной частоте в двух взаимно перпендикулярных плоскостях со смещением по фазе на 90 градусов. По сравнению с . иэвестн ым расходомером вводится необходимое количество каналов считывания информации о массовом расходе. что делает. Ы 1830454 А1 (57) Использование; в химической, пищевой промышленности и энергетике. Сущность изобретения: измерительный трубопровод с жесткими заделками содержит первый и второй приводы колебательного движения, Плоскости колебаний, возбуждаемых каждым приводом, взаимно перпендикулярны.

Два блока датчиков перемещения соединены с индикатором массового расхода. 2 ил. е возможным сколь угодно часто за период колебания вибратора снимать эту информацию.

На фиг.1 изображен общий вид предложенного прямоточного кориолисового массового расходомера; на фиг.2 а, Ь, с— схематично проекция круговых колебаний на вертикальную плоскость. На фиг.2: а) расход отсутствует, оптронные пары вертикальной плоскости срабатывают одновременно;

Ь) — расход есть, 1 — и полупериод колеба.ния: с) — расход есть, 2-й полупериод колебания. Аналогично работают оптронные пары, расположенные в других плоскостях.

Прямоточный кориолисовый массовый расходомер содержит вибратор 1. выполненный из тонкостенной титановой трубки, жестко закрепленной в опорах 2. Выступающие из опор концы трубки являются входным

3 и выходным 4 патрубками расходомера. Поскольку материал трубки HGMBI HAT;- на нее надето и зафиксировано посередине ферромагнитное кольцо 5, а с некоторым зазором к нему установлены три катушки электромагнитных датчиков 6, 7, 8 под углом

90 градусов. друг к другу. На длине, равной

1/4 длины трубки от ее концов, к ней прикреплены металлические дисковые шторки

9 для прерывания потока света в разнесен1830454 ных оптронных парах светодиод — фотодиод, В расходометре для целей иллюстрации показаны только три оптронные пары 10 на каждую шторку, хотя их количество может быть и больше. Датчики, вибратор, усилитель и фазовращатель (на рисунках не показаны) образуют электромеханический автогенератор, самовозбуждающийся на собственной частоте трубки.

Прямоточный кориолисовый массовый расходомер работает следующим образом.

Расположенные оппозитно катушки электромагнитных датчиков — чувствительная и силовая 6 и 7 через вибратор замыкают положительную обратную связь усилителя, вызывая поперечные колебания трубки в одной плоскости, На вторую силовую катушку

8, расположенную под углом 90 градусов к первой, подается сигнал с у" илителя, сдвинутый по фазе на 90 градусов па отношению к сигналу первой силовой катушки. В результате суперпозиции воздействия усилий силовых электромагнитных датчиков на трубу, ана совершает круговые колебания, т.е. колеблется одновременно ва всех плоскостях, проходящих через нее в нейтральном положении.

Если нет патока через расходомер, та оптронные датчики, одинакова расположенные у первой и второй .шторок, сработают одновременно. При наличии движущейся среды, проходя положение нейтрали, трубка подвергается деформации за счет кариолисавых сил, в результате чего начало трубки, т.е. первая шторка, раньше (позже) пересечет нейтраль, чем конец трубки, т.е, вторая шторка. Ва второй палупериод колебания трубки это запаздывание повторится, Поскольку трубка совершает круговые колебания, то всегда можно найти плоскость, для которой в данный момент трубка пересека ет нейтраль, т.е. максимально деформирована. В нашем случае выбраны три плоскости: две взаимно перпендикуЛярны и одна под углом 45 градусов к ним (в этих плоскостях и расположены оптранные пары 10), Технико-экономическая эффективность предлагаемого расхадамера обусловлена его.высокой надежностью как следствие простоты конструкции, а также вазможностью практически непрерывно фазовым датчиком контролировать массовый расход особенно нестацианарных потоков. Силавыв инерционные помехи, действующие на вибратор, исключаются благодаря ега круговому движению, а следовательно, множественности плоскостей колебания и измерения деформации вибратара из-за наличия потока среды. Данная конструкция удобна в эксплуагации, не нуждается в профилактикеке.

П рила гаем ые тео ретические выкладки обосновывают работоспособность прямоточного корилисового массового расходомера.

Если предположить синусоидальную форму колебаний трубки в одной плоскости, та для наших граничных условий и первой гармоники имеем подобно струне следующее решение:

У = А $ П вЂ” Г- СО$ (< <1) ° лх ал

15 где t> можно положить нулю; у — мгновенная амплитуда колебания;

А — амплитуда колебания;

I — длина трубки; х — текущая координата по длине трубки; а — параметр.

Мгновенная линейная скорость элементов трубки .

20 у = — А — г $!П-т- $ и — Г- 1

cUE ° ЛХ ° ЗЕ

0<х< — .

2

Элементарная сила Кориолиса, действующая на элемент среды в координате х трубки, равна:

50 б Fk = 2(Я v)gm, где ч — скорость течения элемента среды dm.

Таким образом, в момент прохождения кейтрали получаем:

55,. лх

2 А апач dm ! бРk1вах х

Колебания трубки из верхнего амплитудного положения в нижнее в момент прохождения нейтрали можно рассматривать как вращение одной половины трубки по часовой стрелке вокруг своей опоры, а другой — против часовой стрелки также вокруг

З5 своей опоры. Мгновенная угловая скорость этого вращения элементов орной половины трубки:

0 — х (I/2

1830454 рц в плоскости кол б ра. е ания вибратоПроизведение vdm дает массовый

Анализ полученной ф что сила Кориолиса нои ормулы показы максималь вает, Фо конца трубки ( у изобретения рмула и у оснований) и уме

2/ е o o 2/3 ло этого значе . жидкости, со е эмерения массового середине трубк и, причем до се е и

HI1$I HB T8flbHbl б и тру опровод, им действует в о н редины она жесткие д, меющий на концах дну сторону, а от се е ин кие заделки, первый и и вает деформацию т б воположную, что д р тельного ру6опдвижения изме и ею с максимальной тру ки при прохо ждении датчиков в первой плоско сти, два блока скоростью полож в. перемещения, равновесия (нейтр ), али), жения симметри ж ично относительно се, установленных

В качестве базового б го о ъекта можн бопровода в

ВМР-1. и массовый расходомер 15 с целью лью снижения потерь ин

Нд дб ной конст к ости, в него вв динамического нереверсивность ру ции — вод колеб еден второй приизмерения и и погрешности да, в движения трубопровонестационарных и поскольку информац ия о расходе отоках, измерительн ыи трубоп ов ости, при этом ется в течение неск формиру- 20 молинейны р од выполнен прянескольких колебаний ви неиным, а первая и вто б рая плоскости ерений иэ-эа действия я измерительного т б е - я сил расположены взаимно ны взаимно перпендикулярно.

1830454

Составитель. Е. Подымол

Редактор М. Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор П. Гереши

Заказ 2539 Тираж . Подписное ,8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

f33035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101