Шариковый расходомер жидких сред

Шариковый расходомер жидких сред

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических. Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

„,>883657

К АВТОРСКОМУ СВИДЮТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) 3 >+H+ 070480 (2> ) 2905765/18-10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет—

Опубликовано 231181 Бюллетень №43

Дата опубликования описания 231181 (1)М. Кл.

G О! F 1/32

G 0 I F 1/06

Государственный комитет

СССР по делам изобретений

w открытий (5З) НЖ 681. 121.89 (088.8) (72).Авторы изобретения

Г.A. Балакишиев, В.А. Колчи н и Г. И . Гусейнов

Научно-исследовательский и проектный институт о комплексной автоматизации нефтяной и химической и омышленности (71) Заявитель (54) ШАРИКОВЫЙ РАСХОДОМЕР ЖИДКИХ СРЕД

Изобретение относится к тахометрической расходометрии и предназначено для измерения объемного расхода жидких сред, например хлористого винила и эмульсионной воды, являющейся сырьем химической проьишленности в процессе получения поливинилхлорида.

Известен шариковый расходомер жидких сред с ультразвуковым съемом сигнала, в котором при использовании одного излучателя и приемника осуществляется многоточечный контроль перемещения шарика в камере эа счет многократного отражения ультразвуко-, вого луча от внутренней стенки камеры с тангенциальным подводом потока, выполненной в виде многогранника (11 .

Однако выполнение внутренней боковой стенки камеры в виде многогранника приводит к ухудшению метрологических характеристик преобразователя расхода, вследствие чего уменьшается точность измерения расхода.

Наиболее близкой к предлагаеМому по технической сущности шариковый расходомер жидких сред, содержит камеру с тангенциальным подводом потока и помещенным в нее с воэможностью вращения шаром, пьезоэлектрическийй и злучат ель, подключенный к ультразвуковому генератору, и пьезо.приемник, связанный через формирователь и усилитель с частотомером (21, Однако расположение в известном шариковом расходомере излучателя и приемника ультразвуковой энергии на разных торцах камеры друг против друга приводит к большой скважности формируемых импульсов и снижению точности измерений.

Увеличение количества узлов съема . сигнала позволяет уменьшить скважность выходных импульсов, однако усложняет конструкцию и, в конечном итоге, повышает стоимость прибора.

Цель изобретения — повышение точ2О ности измерения малых расходов.

Поставленная цель достигается тем, что в шариковом расходомере жидких сред, содержащем камеру с тангенциальным подводом потока и помещенным в нее с возможностью вращения шаром, пьезоэлектрический. излучатель, подключенный к ультразвуковому генератору, и пьеэоприемник, связанный через усилитель и формирователь с

ЗО частотомером, излучатель и приемник

883657 ультразвуковой энергии установлены на одной торцевой стенке камеры, а на противоположной торцевой стенке или на обеих вдоль траектории движения мара рассредоточены образующие пары плоские отражатели, установленные между собой под прямым углом, а относительно ультразвукового луча, пронизывающего камеру, — под углом

45о, причем плоские отражатели, установленные друг против друга на противоположных торцах камеры, развернуты между собой на угол 2JI/и, где n — число раз пересечения ультразвуковым лучом полости камеры.

На фиг.1 представлена конструктивная схема шарикового расходомера> на фиг. 2 и 3 — ход ультразвуковых лучей, пересекающих траекторию движения шара, соответственно, три раза за один оборот и четыре (прказан схематически) .

Шариковый расходомер жидких сред содержит плоско-параллельную камеру

1 с тангенциальным подводом потока, ыар 2, размещенный в ней с возможностью вращения, ограничительное кольцо 3, пьезоэлектрический излучатель 4 и приемный пьезоэлемент 5, расположенные на торцевой стенке 6 камеры 1, плоские отражатели 7, рассредоточенные на торцевой стенке 8 или на обеих стенках (6 и B) вдоль траектории движения шара 2.

Плоские отражатели 7 образуют лары зеркал, установленные между собой под прямым углом. Относительно луча (центрального) ультразвукового излучателя 4 они ориентироJ о вань под углом 45 так, что падающий на них луч, отражаясь многократно, может вовращаться к пьезоэлементу 5. Пьезоизлучатель 4 подключен к выходу генератора ультразвуковых колебаний 9, а, пьезоприемник через усилитель 10 и формирователь 11 — к конденсаторному частотомеру 12.

Работа шарикового расходомера происходит следующим образом.

При подаче от автогенератора 9 на пьезоэлектрический излучатель 4 электрического синусоидального напряжения резонансной частоты пьезоэлемента последний преобразует их в ультразвуковые колебания, которые в виде ультразвукового луча проходят через стенку камеры 1,измеряемую жидкость и,пересекая полость камеры,попадают перпендикулярно на внутреннюю поверхность верхней стенки ее. Ввиду того,что на границе раздела стенка камеры — измерительная жидкость коэффициент отражения не равен единице, часть падающей ультразвуковой волны входит в материал стенки камеры и отразившись от плоских отI о ражателей под углом 90, вновь проходит через измерительную жидкость, пересекая при этом второй раэ траек5

15 ао

40 а5

d0 торию движения шара в диаметрально . противоположном месте. Далее он проходит в нижнюю стенку и попадает на приемный пьезоэлемент 5.

Подача измеряемой среды в рабочую камеру расходомера приводит к вращению шара 2 по круговой траектории, в результате чего он периодически пересекает ультразвуковой луч, многократно преломляемый отражателями. При этом, если на стенке 8 установлена только одна пара отражателей 7, то вращающийся шар два раза за один оборот. пересекает ультразвуковые лучи,пронизывающие перпендикулярно рбочую камеру. При пересечении вращающимся шаром ультразвукового луча на приемном пьезоэлементе модулируется амплитуда электрического сигнала за счет плохого прохождения ультразвукового луча через материал шара, который может быть выполнен полым. Периодическое появление и исчезновение электрического сигнала на приемном пьезоэлементе при помощи усилителя 10 и формирователя 11 превращается в электрические сигналы прямоугольной форьы с частотой следования, соответствующей скорости вращения шара, которые подаются на конденсаторный частотомер 12, преобразующий их в ток или напряжение постоянного тока, пропорциональные измеряемому расходу.

Таким образом, расположение на торцевой стенке 8 одной пары плоских отражателей, ориентированной диаметрально, позволяет в два раза увеличить частоту следования выходного сигнала за один оборот вращающегося шара.

На фиг.2 и 3 представлены схематические изображения хода ультразвуковых лучей, пересекающих через равные интервалы траекторию движения шара,. соответственно, три раза за один оборот и четыре. Пунктирными линиями изображены плоские отражатели, лучи, излучающий и приемный пьезоэлементы в низшей стенке камеры; жирными линиями показаны отражатели и лучи в верхней стенке камеры. Кружки означают, что лучи проходят перпендикулярно плоскости чертежа из нижней стенки камеры в верхнюю, а звездочка наоборот — из верхней в нижнюю. Для трехкратного пересечения ультразвуковым лучом,траектории движения шара плоские отражате ли, установленные друг против цруга на противостоящих стенках камеры, повернуты между собой на угол 90", а для и-кратного — на угол 2 М/и.

В случае нечетного числа пересечений луча за один оборот вращающегося шара (фиг.2), приемный пьезоэлемент 5 также располагается на нижней стенке завихрительной камеры но вне траектории движения шара.

883657

Такие условия обеспечиваются дополнительной установкой отражателей на верхней стенке камеры.

Экономический эффект от внедрения измерителя обусловлен увеличением точ ности измерения (уменьшением погрешности до 1%), что в денежном выраже нии будет зависеть от конкретного технологического объекта.

Формула изобретенйя

Шариковый расходомер жидких сред, содержащий камеру с тангенциальным . подводом потока и помещенным в нее с возможностью вращения шаром, пьезоэлектрический излучатель, подключенный к ультразвуковому генератору, и пьезоприемник, связанный через усилитель и формирователь с частотомером, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых расходов, излучатель и приемник ультразвуковой энергии установлены на одной торцевой стенке камеры, а на противоположной торцевой стенке или на обеих вдоль траектории движения шара рассредоточены образующие пары плоские отражатели, установленные между собой под пряьым углом,а относительно ультразвукового луча, пронизывающего камеру-под углом 450, причем плоские отражатели, © установленные друг тротив друга на противоположных торцах камеры, развернуты между собой на угол 27/и, где n — число раэ пересечения, ультразвуковым лучом полости камеры.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 395725, кл. G Ol F 1/32, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

9 288330, кл. G 01 F. 1/32, 1969 (про20 тотип). г. Ужгород, ул. Проектная, 4