Вихревой расходомер

Вихревой расходомер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: измерение расходов жидких сред, Сущность изобретения: вихревой расходомер содержит тело 1 обтекания, щелевой канал 2, корпус 3.стержневой электрод 4, пластинчатый электрод 5, демпфер в виде изогнутого стержня 6, демпфер 7, прокладку 8. усилитель тока, детектор, два фильтра, формирователь импульсов, генератор прямоугольных импульсов, регулятор а плитуды импульсов и конденсатор. 4 ил.

s1is G 01 Г 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПЛТЕНТУ

lХ.

ЩиГ 2

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5032712/10 (22) 24,02.92 (46) 07,09.93. Бюл. М 33-36 (75) Лурье М,С., Плотников С.М.. Волынкин

В.Н. (73) Лурье М.С. (56) Авторское свидетельство СССР

N 387216, кл. G 01 F 1/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

М 459672, кл. G 01 1/00, 1975. (54) ВИХРЕВОЙ РАСХОДОМЕР

„„Юб„„ 2000547 С (57) Использовайие: измерение расходов жидких сред, Сущность изобретения: вихревой расходомер содержит тело 1 обтекания. щелевой канал 2, корпус 3. стержневой электрод 4, пластинчатый электрод 5. демпфер в виде изогнутого стержня 6, демпфер 7, прокладку 8. усилитель тока, детектор, два фильтра, формирователь импульсов, генератор прямоугольных импульсов, регулятор амплитуды импульсов и конденсатор. 4 ил.

О

С)

О (л ф.

2000547

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 из ударопоглощающего материала, причем демпфер выполнен в виде изогнутого стержня, расположенного зэ

55 пластинчатым.злектродом и направленного вогнутостью в сторону пластинчатого электрода, при этом пластинчатый электрод, демпфер и стержневой электрод консольно закреплены на основании, размещенном о 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 6; г — при наличии обоих демпферов), где

Офмакс 0фмин — cooTBBTGTBGHHQ 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 6, выполненны л 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 6 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.

2000547

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 COrlpoти олен ие 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 107, 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 импульсов уменьшается на 10О(,, а амплитуда прямоугольных импульсов на выходе регулятора 15 уменьшается также на 10,,, Таким образом осуществляется

1О

55 отрицательная обратная связь по току через электроды. Средняя амплитуда выходного напряжения усилителя 9 тока остается 0Gстоянной 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,4в), а демпфер 6 — для гашения паразитных колебаний пластинчатого электрода 5, происходящих с собственной частотой электрода 5 в промежутках между вихрями (см.фиг.46).

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 юшийся 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 пластинчатого электрода, при этом пластинчатый электрод, демпфер и стержневой электрод консольно закреплены на основании. размещенном в верхней части тела об текания 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 ил1пульсов, 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.

2000547

Фиг. 3

20РЭ5 17

Фиг.4

Составитель В. Ярыч

Техред М.Моргентал

Корректор М. Керцман

Редактор

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Заказ 3076

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