ВИБРАЦИОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к приборостроению в области измерения плотности и массового расхода жидкостей вибрационным способом в условиях работы с вязкими и абразивными жидкостями, находящимися под высоким давлением, например для использования с цементными и буровыми растворами.
Известен преобразователь вибрационного типа (патент РФ на изобретение №2298165, опубл. 27.04.2007, бюл. №12), который содержит прямую измерительную трубу для протекания жидкости, сообщенную с трубопроводом через впускной и выпускной патрубки, на которых закреплен корпус. Колебания измерительной трубы с закрепленным на ее концах ответным вибратором создает устройство возбуждения и регистрирует сенсорное устройство. Для создания сил сдвига в жидкости в измерительной трубе при работе возбуждают крутильные колебания. Для создания Кориолисовых сил в жидкости труба, по меньшей мере, периодически также совершает изгибные колебания. Частота крутильных колебаний и частота изгибных колебаний задаются разными между собой. Внутренняя часть измерительного преобразователя, образованная измерительной трубой, ответным вибратором и закрепленными на них сенсорным устройством и устройством возбуждения, имеет центр тяжести массы, лежащий внутри измерительной трубы.
Кроме того известен вибрационный измеритель (патент РФ на изобретение №2533332, опубл. 20.11.2014, бюл. №32), который включает в себя один или несколько трубопроводов, включающих в себя колеблющийся участок и неколеблющийся участок, и привод, присоединенный к одному трубопроводу из одного или нескольких трубопроводов и сконфигурированный для возбуждения колебаний колеблющегося участка трубопровода на одной или нескольких приводных частотах. Вибрационный измеритель также включает в себя один или несколько измерительных преобразователей, присоединенных к одному трубопроводу из одного или нескольких трубопроводов и сконфигурированных для регистрации движения трубопровода. Одна или несколько деталей измерителя, исключая колеблющийся участок трубопроводов, привод и измерительные преобразователи, снабжены демпфирующим материалом, нанесенным, по меньшей мере, на участок поверхности детали измерителя для одной или нескольких деталей измерителя, который снижает одну или несколько резонансных частот колебаний детали измерителя ниже одной или нескольких приводных частот.
Недостатком описанных конструкций является низкая точность измерения при использовании вибрационного преобразователя под высоким давлением вплоть до 70 МПа, так как при данном давлении измерительные трубки могут деформироваться.
Технической задачей полезной модели является повышение точности измерения вибрационного преобразователя при работе под высоким давлением вплоть до 70 МПа.
Технический результат достигается тем, что вибрационный измерительный преобразователь, состоящий из двух измерительных трубок, расположенных параллельно друг другу, скрепленных между собой узловыми элементами и соединенными с конечными элементами, контроллера, драйвера и одного или двух сенсоров, защитного кожуха, при этом в конечном элементе через переходник, содержащий разделительную мембрану и заполненный маслом, установлен датчик давления.
Полезная модель поясняется чертежами. На фиг. 1 представлен внешний вид вибрационного измерительного преобразователя; на фиг. 2 - вибрационный измерительный преобразователь без защитного кожуха, на фиг. 3 - электромагнитный сенсор.
Вибрационный измерительный преобразователь состоит из первой прямой измерительной трубки 1, второй прямой измерительной трубки 2, расположенной параллельно первой, скрепленных между собой узловыми элементами 3, и своими концами вваренными в конечные элементы 4 и 5. В конечном элементе 5 сделано отверстие для установки датчика давления 6 через переходник 7 содержащий разделительную мембрану и заполненный маслом. На первой измерительных трубке 1 и второй измерительной трубке 2 закреплены сваркой попарно и соосно кронштейны 8 с резьбовыми отверстиями для установки электромагнитного драйвера 9 и одного или двух электромагнитных сенсоров 10. В конечные элементы 4 и 5 с помощью конической резьбы устанавливаются переходные элементы 11, на других концах которых закреплены гайка быстроразъемного соединения 12 и винт быстроразъемного соединения 13. Вибрационный измерительный преобразователь закрывается защитным кожухом 14, выполненным из цилиндрической трубы, и закрепленным сваркой с обеих сторон к конечным элементам 4 и 5. На защитном кожухе 14 расположена рамка 15 для крепления контроллера 16 и доступа к электромагнитному драйверу 9 и электромагнитному сенсору 10. На защитном кожухе 14 может быть выполнен один или два лючка 17 с крышками 18 для доступа к одному или обоим электромагнитным сенсорам 10 для монтажа. На защитном кожухе 14 закреплены неразъемным соединением ручки для переноски 19 и 20. К ручке 20 закрепляется защитный кожух датчика давления 21. Электромагнитный драйвер 9 и электромагнитные сенсоры 10 имеют одинаковую конструкцию и состоят из соосно расположенных стоек 22 и 23, вкрученных в кронштейны 8 и законтренных гайками 24. На торце стойки 22 установлен постоянный магнит, на торце стойки 23 закреплен каркас катушки. Для компенсации характеристик преобразователя от изменения температур измерительных трубок 1 и 2 и защитного кожуха 14, на нем и одной из трубок 1 или 2 установлены температурные датчики.
Провода от электромагнитного драйвера 9, электромагнитных сенсоров 10 и температурных датчиков выводятся на разъем, закрепленный на защитном кожухе 14 в рамке 15. Вибрационный преобразователь используется следующим образом. На измерительные трубки 1 и 2 надеваются узловые элементы 3, далее концы измерительных трубок 1 и 2 ввариваются в конечные элементы 4 и 5, после этого к трубкам 1 и 2 симметрично относительно середины привариваются узловые элементы 3. На поверхность трубок 1 и 2 в середине, а также с одной или с обеих сторон относительно середины привариваются попарно и соосно кронштейны 8 с резьбовыми отверстиями. На полученную конструкцию надевается защитный кожух 14, выполненный в виде трубы с рамкой 15 для крепления контроллера 16. Защитный кожух 14 дополнительно может иметь один или два лючка 17 с крышкой 18, которые могут использоваться для доступа к электромагнитным сенсорам 10. Защитный кожух 14 приваривается с одной стороны к конечному элементу 4, а с другой стороны к конечному элементу 5 преобразователя. В конечные элементы 4 и 5 ввинчиваются на конусную резьбу переходники 11, с другой стороны которых установлены гайка 12 и винт 13 быстроразъемного соединения. Конечный элемент 5 выполняется с отверстием, в которое устанавливается датчик давления 6 через переходник 7 имеющий разделительную мембрану и заполненный маслом. Через рамку 15 и лючки 17 в кронштейны 8 с резьбовыми отверстиями устанавливаются электромагнитный драйвер 9 и один или два электромагнитных сенсора 10. Установка электромагнитного драйвера 9 и электромагнитного сенсора 10 производится следующим образом. В кронштейн 8 с резьбовым отверстием закрепленный на измерительной трубке 1 или 2 ввинчивается с накрученной контровочной гайкой 24 до конца резьбы стойка 22 на торце которой закреплен постоянный магнит. В противоположный кронштейн 8 с резьбовым отверстием, расположенный на другой измерительной трубке 1 или 2, ввинчивается стойка 23 с навинченной контровочной гайкой 24, на торце которой закреплен каркас катушки. Стойка 23 фиксируется на кронштейне 8 контровочной гайкой 24. Зазор между постоянным магнитом и катушкой регулируется вращением стойки 22. После регулировки стойка 22 фиксируется на кронштейне 8 гайкой 24. На одну из измерительных трубок 1 или 2 и на защитный кожух 14 через рамку 15 устанавливаются датчики температуры. Провода от электромагнитного драйвера, электромагнитных сенсоров и датчиков температуры заводятся на разъем установленный в рамке 15. На рамку 15 устанавливается контроллер 16 с ответным разъемом. К внешнему разъему контроллера подключается кабель датчика давления 6. Лючки 17 закрываются крышками 18. Принцип действия вибрационного измерительного преобразователя основан на резонансном эффекте механической колебательной системы, состоящей из двух прямых трубок 1 и 2, и на эффекте Кориолиса. Колебания трубок 1 и 2 вибрационного преобразователя возбуждаются электромагнитным драйвером 9. Амплитуда колебаний вибрационного преобразователя стабилизируется по сигналу с одного электромагнитного сенсора 10. Второй электромагнитный сенсор 10 используется для определения задержки фазы колебаний по сравнению с сигналом первого сенсора. Резонансная частота колебаний трубок определяется свойствами механической колебательной системы и зависит от материала, размеров и массы измерительных трубок. Масса измерительных трубок определяется массой материала трубы и массой жидкости. Из частоты колебаний вибрационного преобразователя вычисляется плотность жидкости. Под воздействием высокого давления трубки расширяются, изменяется их объем и жесткость, поэтому в этом случае для точного измерения плотности требуется компенсация показаний от изменения давления. Движение жидкости внутри подобной колебательной системы вносит дополнительную деформацию колебательных трубок и формирует сдвиг фаз колебаний сенсоров пропорциональный скорости движения жидкости. Из сдвига фаз между сигналами сенсоров вычисляется массовый расход жидкости.
Положительный результат достигается тем, что в один из конечных элементов вибрационного преобразователя установлен датчик давления для компенсации характеристик преобразователя от изменения давления среды.