Узел крепления датчика изгибающего момента

Полезная модель относится к узлу крепления измерительного устройства, а именно к узлу крепления датчика изгибающего момента вихревых расходомеров жидкости, газа и пара.
Из уровня техники известны датчики изгибающего момента вихревых расходомеров, которые предназначены для определения частоты вихрей, образующихся при обтекании газом или жидкостью специальной преграды - тела обтекания, расположенной в корпусе вихревого расходомера. Корпус вихревого расходомера (1) представляет собой трубу, на торцах которой сформированы поверхности (2) для соединения с трубопроводом (поверхности типа «фланец», «сэндвич», «резьбовой фитинг» или «разделка под приварку»), с узлом крепления тела обтекания (3), установленного перпендикулярно потоку проходящей жидкости или газа, узлом крепления датчика изгибающего момента (4), установленным датчиком изгибающего момента (5) и узлом крепления стойки электронного блока (6).
Данный вихревой расходомер представлен на Фигуре 1.
В качестве прототипа RU 190635 U1, 05.07.2019 из уровня техники известна конструкция узла крепления датчика изгибающего момента 108М, применяемая в вихревых расходомерах ЗАО «ЭМИС», и описанная в реферате патента. Данный узел представлен сварной конструкцией корпуса вихревого расходомера, состоящей из самого корпуса и фланцевой бобышки, а также сварной конструкцией стойки электронного блока, состоящей из фланца и трубки. Бобышка используется для центрирования и фиксации датчика посредством прижима через специальную шайбу, имеющую центральное отверстие для выхода хвостовика сенсора, два сквозных симметрично расположенных относительно оси паза для насаживания детали на два штифта, установленных в соответствующие отверстия в корпусе и четыре выступа, входящих в зацепление с соответствующими пазами датчика изгибающего момента. Место соединения сенсора вихрей и корпуса прибора уплотняется с помощью плоской прокладки из меди.
Недостатком данного узла крепления датчика является сложная конструкция узла, обусловленная большим количеством элементов.
Также к недостаткам прототипа можно отнести экспериментальные данные, согласно которым установлено, что при увеличении момента затяжки, необходимого для обжатия металлической прокладки, с помощью которой уплотняется стык между корпусом датчика и корпусом расходомера, наблюдается деформация корпуса датчика, что приводит к следующим последствиям:
- заклинивание датчика в отверстии (невозможность демонтажа без повреждения датчика) ввиду пластической деформации и возникновению трещин по границам пазов, предназначенным для ориентации датчика относительно плоскости симметрии прибора;
- раскрытие резьбового соединения между корпусом датчика и ниппелем, что, в свою очередь, приводит к снижению заявленных характеристик по степени пыле- и влагозащиты (изготовителем заявляется степень пылевлагозащиты IP68);
- обрыв электрических проводов, т.е. отказ датчика.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание узла крепления датчика изгибающего момента, которое не имело бы недостатков известного уровня техники.
Технический результат заявляемой полезной модели заключается в обеспечении возможности увеличения усилия прижатия прокладки, устанавливаемой между корпусом датчика изгибающего момента и корпусом вихревого расходомера.
Кроме того, конструкцией заявляемой полезной модели обеспечивается вспомогательный технический результат, а именно возможность ориентации датчика, что напрямую оказывает влияние на метрологические характеристики прибора.
Заявляемый технический результат достигается за счет того, что узел крепления датчика изгибающего момента представляет собой конструкцию, в которой датчик устанавливается в корпус вихревого расходомера с использованием плоской прокладки отличающийся тем, что верхняя часть уплотнительного бурта датчика изгибающего момента используется для контакта с прижимающей резьбовой втулкой, вкручивающейся по резьбе, выполненной во фланцевой бобышке, приваренной к корпусу вихревого расходомера.
Также узел крепления датчика изгибающего момента, дополнительно содержит на корпусе датчика изгибающего момента пазы для ориентации, расположенные в плоскостях симметрии датчика.
Такое решение с введением дополнительного бурта на уплотнительной поверхности датчика позволяет изменить конструкцию узла крепления датчика путем удаления специальной шайбы и штифтов, используемых для ориентации датчика в корпусе вихревого расходомера.
Кроме того, данное решение позволяет исключить возможность деформации корпуса датчика, приводящую к отказу датчика и, как следствие, вихревого расходомера.
Узел крепления датчика представляет собой конструкцию, в которой датчик устанавливается в корпус вихревого расходомера с использованием плоской прокладки (металлической или из эластичного материала).
При этом во всех вариантах верхняя часть уплотнительного бурта используется для контакта с прижимающей резьбовой втулкой, вкручивающейся по резьбе во фланцевой бобышке, приваренной к корпусу, или выполненную непосредственно в корпусе вихревого расходомера.
Также задача ориентации датчика в корпусе вихревого расходомера решается путем использования специального ключа, применяемого при установке датчика. Так, ключ представляет собой трубку, на одном из концов которой расположены выступы для соединения с ответными пазами на датчике, на другом конце расположено устройство для ориентации ключа и, соответственно, датчика относительно оси вращения. Устройство может представлять собой шестигранник, две плоскости которого параллельны плоскости симметрии, проходящей через выступы. Также устройство ориентации ключа может быть выполнено в виде направляющего стержня, ось которого должна быть также параллельна плоскости симметрии, проходящей через выступы, и которую необходимо выставлять параллельно оси трубы корпуса вихревого расходомера.
Увеличение момента затяжки прижимающей втулки необходимо для увеличения усилия, передающегося на обжатие плоской прокладки, которая герметизирует соединение датчика изгибающего момента и корпуса прибора. Увеличение усилия обжатия прокладки позволяет применять прокладки из других материалов, отличных от меди, таких как никель, титан, хастеллой, терморасширенный графит или другие, что расширяет возможность применения прибора на измеряемых средах с более высокими значениями давления, температуры, а также степенью агрессивностью по отношению к применяемым материалам.
Также стоит отметить, что возможны разные варианты выполнения, при котором в узле крепления датчика изгибающего момента резьбовая втулка вкручивается по резьбе, выполненной либо во фланцевой бобышке, которая приварена к корпусу вихревого расходомера, либо выполненной непосредственно в корпусе прибора.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлен общий принцип работы вихревого расходомера.
На фиг. 2 представлен вышедший из строя датчик из-за повышенного момента затяжки прижимающей втулки, которая раздавила корпус датчика.
На фиг. 3 представлен датчик изгибающего момента.
На фиг. 4 представлена схема взаимодействия узла крепления датчика в вихревом расходомере.
На фиг. 5 представлены вспомогательные инструменты, необходимые для ориентации датчика изгибающего момента.
Узел крепления датчика фиг. 4 представляет собой конструкцию, в которой датчик 5 устанавливается в корпус вихревого расходомера 1 с использованием плоской прокладки 9 (металлической или из эластичного материала). При этом во всех вариантах верхняя часть уплотнительного бурта используется для контакта с прижимающей резьбовой втулкой 8, вкручивающейся по резьбе во фланцевой бобышке 7, приваренной к корпусу 1, или выполненную непосредственно в корпусе вихревого расходомера.
Для возможности ориентации датчика в корпусе вихревого расходомера необходимо использовать следующие инструменты в следующем порядке, так, на фиг. 5 ключ 10 представляет собой трубку, на одном из концов которой расположены выступы 11 для соединения с ответными пазами 12 на датчике, на другом конце расположено устройство 13 для ориентации ключа и, соответственно, датчика относительно оси вращения. Устройство 13 может представлять собой шестигранник, две плоскости которого параллельны плоскости симметрии, проходящей через выступы 11. Также устройство ориентации ключа может быть выполнено в виде направляющего стержня 14, ось которого должна быть также параллельна плоскости симметрии, проходящей через выступы, и которую необходимо выставлять параллельно оси трубы корпуса вихревого расходомера.
Таким образом, улучшенная конструкция корпуса датчика изгибающего момента, обеспечивает возможность увеличения усилия прижатия металлической прокладки, устанавливаемой между корпусом датчика изгибающего момента и корпусом вихревого расходомера с сохранением возможности ориентации датчика.