ЭЛЕКТРОННЫЙ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ, ТЕМПЕРАТУРЫ И РАСХОДА

Предлагаемая полезная модель относится к области системы измерений и предназначена для определения величины давления, температуры и расхода в жидких (небольшой вязкости) и газообразных средах и может использоваться в газовом хозяйстве, теплоэнергетике, химической промышленности, машиностроении и т.д.
Известен электронный многопараметрический датчик для определения параметров температуры, давления и расхода в газообразных средах, называемый вихревым счетчиком газа Метран-331. Прибор конструктивно совмещает в себе 3 датчика, что позволяет одновременно измерить 3 параметра среды - расход, давление и температуру, что обеспечивает существенное сокращение кабельных линий и врезок в трубопровод, удобство монтажа, исключение дополнительных погрешностей возникающих при раздельном монтаже первичных датчиков, (госреестр средств измерений под №23191L04, сертификат №17377) (_57.html)
Недостатком датчика является невозможность его монтажа и демонтажа без остановки рабочего процесса.
Прототипом полезной модели служит электронный многопараметрический датчик давления и температуры в жидких и газообразных средах, с обеспечением монтажа и демонтажа датчика без остановки рабочего процесса, в который вмонтированы чувствительные элементы измерения давления, температуры и микропроцессор, обеспечивающий преобразование значений физических параметров в стандартные электрические сигналы. Корпус датчика установлен в штуцер, к которому прикреплена крышка с пружинным механизмом. Датчик закреплен на штуцере накидной гайкой. В верхней части канала измерения давления установлена пробка для стравливания рабочей среды. (Решение о выдаче патента по заявке №2009120306/22 от 17.06.09.).
Недостатком этого устройства является прикрепление крышки к штуцеру, который не может быть демонтирован без остановки процесса в случае необходимости ремонта крышки.
Полезная модель направлена на создание электронного многопараметрического датчика для определения величин давления, температуры и расхода жидкой и газообразной рабочей среды, с обеспечением ремонта крышки запорного устройства, монтажа и демонтажа датчика без остановки рабочего процесса.
Решение задачи достигается тем, что в электронном многопараметрическом датчике давления, температуры и расхода, включающем корпус, имеющий канал измерения статического давления, в верхней части которого выполнено ответвление закрываемое пробкой, и капсулу измерения температуры; запорное устройство в виде подпружиненной крышки, а также микропроцессор, обеспечивающий преобразование значений физических параметров в стандартные электрические сигналы согласно полезной модели корпус датчика жестко закреплен на отрезке трубы, имеющей сужение в месте его крепления и снабжен каналом восприятия полного давления, представляющим собой трубку Пито, встроенную в капсулу измерения температуры и имеющую ответвление в верхней части, закрываемое пробкой, при этом корпус и крышка запорного устройства установлены во втулку, закрепленную в штуцере, приваренном к трубе датчика, таким образом, что вход в трубку Пито, размещенный по оси узкой части трубы датчика, крышка и пробка ответвления канала статического давления ориентированы против потока рабочей среды посредством штифта на штуцере.
Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода представлен на чертеже: Фиг.1 - общий вид датчика, Фиг.2 - крышка Фиг.3 пробка, Фиг.4 - заглушка.
Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода включает корпус 1, в который вмонтирована капсула 2, внутри которой размещен чувствительный элемент термодатчика и канал 3, воспринимающий полное давление рабочей среды и выполненный в виде трубки Пито (Фиг.1). Корпус 1 имеет канал 4 для измерения статического давления. На выходе из каналов 3 и 4 размещены чувствительные элементы для восприятия давления в виде мембран 5, припаянных к соответствующим штуцерам корпуса 1. Для предотвращения разрушения мембран 5 при превышении рабочего давления на штуцера навернуты гайки-упоры 6. Каналы 3 и 4 имеют ответвления, расположенные в верхней части ниже мембран 5 и закрываемые пробками 7А и 7 соответственно (Фиг.3). Оба канала 3 и 4 расположены в одной плоскости по оси трубы датчика 8, имеющего сужение в месте установки корпуса так, что вход в трубку Пито канала 3 располагается в узкой части трубы датчика 8 против движения рабочей среды. Верхняя часть датчика защищена от внешнего воздействия окружающей среды стаканом 9. Корпус 1 датчика вставлен во втулку 10 посредством накидной гайкой 11, и положение каналов 3 и 4 координируется пробкой 7А против потока рабочей среды, так как направление трубки Пито канала 3 и пробки 7А совмещены. Втулка 10 закреплена в штуцере 12, приваренном к трубе датчика 8. Запорное устройство в виде подпружиненной крышки 14 (Фиг.2) закреплено в нижней части втулки 10. Втулка 10 ориентирована штифтом 13 относительно штуцера 12 так, чтобы подпружиненная крышка 14, прикрепленная к нижней части втулки 10, находилась бы с тыльной стороны корпуса 1 т.е. против движения рабочей среды. Крышка 14 с помощью пружины плотно прилегает к седлу втулки 10, когда корпус датчика 1 с чувствительными элементами изъят для каких-либо целей. Крышка 14 имеет мягкую уплотнительную вставку, соответствующую профилю седла втулки 10 и паз сбоку для прикрытия крышки 14 при выемке втулки 10, если пружина не действует. Герметичность соединения втулки 10, штуцера 12 и корпуса 1 обеспечивается уплотнительными кольцами 15. Штуцер 12 приварен к трубе датчика 8 так, что штифт 13 размещается против потока рабочей среды. Труба датчика 8 является трубой Вентури и имеет узкую часть проходного сечения для ускорения потока рабочей среды. Диаметр проходного сечения замеряется с точностью до ±0,01 мм и вводится в программное обеспечение. В верхней части датчика размещен микропроцессор, получающий информацию от чувствительных элементов датчика. Параметры статического давления, температуры и полного давления, с введенной предварительно в программу микропроцессора стандартной плотностью и вязкостью рабочей среды и приведенными программой в соответствие с замеренными давлением и температурой, преобразуются в расход рабочей среды программным обеспечением датчика и передаются на электронное табло, где отображаются в виде цифр и символов.
При необходимости демонтировать корпус 1 датчика надо отворачивать накидную гайку 11 до момента закрытия крышки 14 (отмечена нитка резьбы пропилом), через пробки 7 стравить давление рабочей среды с каналов 3 и 4, окончательно выкрутить накидную гайку 11 и вынуть корпус 1. Крышка 14, упертая в седло втулки 10, обеспечивает рабочий процесс без датчика. Для надежности можно установить заглушку (Фиг.4)
Для установки корпуса 1 на рабочее место нужно ввести его во втулку 10, навернуть накидную гайку 11 до момента открытия крышки 14, через пробки 7 и 7А стравить воздух из каналов 3 и 4 до появления устойчивой струи рабочей среды и затянуть пробки 7 и 7А обратно. Накидную гайку 11 затянуть до упора. В момент открытия крышки 14, корпус 1 датчика должен находиться в контакте с уплотнительными кольцами 15. Необходимо обязательно соблюдать точность взаиморасположения элементов конструкции, гарантирующую правильное расположение трубки Пито канала 3 в рабочей среде по глубине и направлению.
Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода работает следующим образом. Рабочая среда проходит по каналам 3 и 4 к чувствительным элементам мембранам 5, деформация которых оказывает влияние на величину электрического сигнала. Одновременно рабочая среда через капсулу 2 воздействует на чувствительный элемент измерения температуры, преобразуя в электрический сигнал. Перед началом работы датчика вводят в программу микропроцессора стандартное значение плотности и вязкости рабочей среды, которые в процессе измерения преобразуется в расчетные параметры. Заданная программа определяет метод осреднения величины скорости потока. Секундный расход рабочей среды таймером переводят в суммарный. Микропроцессор обрабатывает электрические сигналы, производит программные операции, выводит данные на электронное табло, и осуществляет контроль над рабочим процессом, и изменениями значений параметров рабочей среды, а также позволяет выполнять другие операции.
Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода может работать и как реле давления. При равенстве величин статического и полного давлений (это означает, что поток рабочей среды остановился) сигнал от него может поступать на управление и будет произведено ответное действие.
Электронный многопараметрический датчик давления, температуры и расхода заменяет собой три датчика и позволяет сократить затраты при изготовлении, снизить по совокупности стоимость и упростить техническое обслуживание теплотехнического оборудования. Достоинством является то, что электронный многопараметрический датчик может быть установлен и демонтирован без отключения рабочего процесса, так как он имеет надежный запорный механизм в виде подпружиненной крышки 14. Преимущество перед механическими датчиками в том, что электронный многопараметрический датчик имеет интеллектуальный цифровой интерфейс, который позволяет использовать значение измеряемых параметров в системах управления технологическими процессами и других устройствах. Точность электронного многопараметрического датчика многократно превосходит точность механических благодаря более точной электронной обработки сигнала. Преимущество перед прототипом данного датчика состоит в том, что крышка запорного устройства может быть демонтирована без нарушения целостности конструкции.