Измерительный прибор массового расходомера

Область техники, к которой относится полезная модель
Данная полезная модель относится к измерительному прибору массового расходомера.
Уровень техники
В настоящее время известны различные приборы для измерения расхода протекающей по трубам среды. Как правило, в них используется эффект Кориолиса.
Так, в патентах РФ № 2107263 (опубл. 20.03.1998), № 2526296 (опубл. 20.08.2014), № 2534718 (опубл. 10.12.2014) и № 2538422 (опубл. 10.01.2015) раскрыты различные измерительные приборы кориолисова типа, в которых электромеханические преобразователи и индуктивные датчики размещены на соседних измерительных трубах.
Наиболее близким аналогом данной полезной модели можно считать измерительный прибор массового расходомера, содержащий две измерительные трубы, проходящие одна вблизи другой в параллельных плоскостях; электромеханический преобразователь, магнит которого закреплён на одной, а катушка – на другой измерительной трубе; два индуктивных датчика, магнит и катушка каждого из которых закреплены аналогично магниту и катушке электромеханического преобразователя (патент США № 6711958, опубл. 30.03.2004).
Недостатком всех этих аналогов является невысокая надёжность скрепления проводников катушек с внешними проводами вследствие того, что это скрепление подвержено вибрационному разрушению.
Раскрытие полезной модели
Данная полезная модель направлена на устранение указанного недостатка известных аналогов и достижение технического результата в виде расширения арсенала технических средств и повышения надёжности скрепления проводников катушек с внешними проводами.
Для решения этой задачи и достижения указанного технического результата в данной полезной модели предложен измерительный прибор массового расходомера, содержащий: соединительную трубу с установочными фланцами на её концах; две измерительные трубы, отходящие от концевых частей соединительной трубы в виде петель, проходящих одна вблизи другой в параллельных плоскостях; электромеханический преобразователь, магнит которого закреплён на одной из измерительных труб, а катушка закреплена на другой из измерительных труб; по меньшей мере один индуктивный датчик, магнит и катушка каждого из которых закреплены аналогично магниту и катушке электромеханического преобразователя; при этом корпус каждой из катушек с размещённой на нём намоткой проводника установлен на соответствующую печатную плату с двумя проводящими дорожками, с которыми соединены концы намотки проводника, и которые предназначены для подключения внешних проводов.
Особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что измерительные трубы могут быть соединены бандажными пластинами вблизи соединительной трубы.
Другая особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что электромеханический преобразователь может быть размещён в середине петель, а по обе стороны от него могут быть размещены два индуктивных датчика.
Ещё одна особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что каждая из катушек может иметь на корпусе пазы для укладки концов намотки проводника, проходящие непосредственно к проводящим дорожкам.
Наконец, ещё одна особенность прибора по данной полезной модели состоит в том, что магниты и катушки могут быть закреплены на соответствующих измерительных трубах с помощью кронштейнов.
Краткое описание чертежей
Данная полезная модель иллюстрируется приложенными чертежами, на которых одинаковые элементы обозначены одними и теми же ссылочными позициями.
На фиг. 1 показан общий вид измерительного прибора массового расходомера по данной полезной модели.
На фиг. 2 приведён увеличенный общий вид электромеханического преобразователя, установленного в приборе по фиг. 1.
На фиг. 3а показан общий вид катушки электромеханического преобразователя по фиг. 2, а на фиг. 3б приведён вид печатной платы для этой катушки.
На фиг. 4 приведён увеличенный общий вид индуктивного датчика, установленного в приборе по фиг. 1.
На фиг. 5а показан общий вид катушки индуктивного датчика по фиг. 4, а на фиг. 5б приведён вид печатной платы для этой катушки.
Подробное описание полезной модели
Общий вид измерительного прибора массового расходомера по данной полезной модели показан на фиг. 1. Этот прибор построен на основе соединительной трубы 1, имеющей на своих концах установочные фланцы 2 и 3, предназначенные для встраивания этого измерительного прибора в трубопровод. Концевые части соединительной трубы 1 (т.е. вблизи обоих фланцев 2 и 3) представляют собой делители потока в виде ответвителей, отходящих от фланцев 2 и 3. К этим ответвителям присоединены две измерительные трубы 4 и 5, отходящие от концевых частей соединительной трубы 1 в виде петель, проходящих одна вблизи другой в параллельных плоскостях. На фиг. 1 показано одно из возможных выполнений этих петель в виде буквы «U», однако возможны и иные формы петель, например, как в вышеуказанных аналогах. Две изогнутых измерительных трубы необходимы для получения во вращательном их движении тангенциальной составляющей ускорения, обусловленной появлением силы Кориолиса при движении жидкости по этим трубам. На измерительных трубах 4, 5 могут быть установлены бандажные пластины 6, которые связывают частотные характеристики обеих труб, образуя колеблющийся камертон. Пластины 6 ограничивают проникновение вибрации со стороны корпуса датчика в измеритель и наоборот, проникновение вибрации со стороны колеблющегося трубопровода в корпус прибора. Пластины 6 обладают также свойством демпфирования, что повышает метрологическую стабильность прибора.
В средней части обеих измерительных труб 4 и 5 размещён электромеханический преобразователь 7, включающий в себя (фиг. 2) магнит 11 внутри катушки 12. Магнит 11 электромеханического преобразователя 7 закреплён на одной из измерительных труб (на фиг. 1 это труба 5), а катушка 12 закреплена на другой из измерительных труб (на фиг. 1 это труба 4). Как показано на фиг. 2, магнит 11 и катушка 12 закреплены на соответствующих измерительных трубах 5 и 4 предпочтительно с помощью приваренных к этим трубам кронштейнов 13 и 14, соответственно. Специалистам понятно, что для крепления магнита 11 и катушки 12 к измерительным трубам 5 и 4 могут быть использованы и иные средства, к примеру, известные из вышеупомянутых аналогов.
Как показано на фиг. 3а, катушка 12 имеет корпус 15, на котором размещена намотка 16 проводника. Корпус 15 установлен на печатной плате 17 с двумя проводящими дорожками 18 (как показано на фиг. 3б), с которыми соединены концы намотки 16 проводника, и которые предназначены для подключения внешних проводов. Концы намотки 16 проводника предпочтительно уложены в пазы 19, которые могут быть выполнены для этого на корпусе 15.
На фиг. 1 ссылочной позицией 8 обозначен индуктивный датчик, размещённый на измерительных трубах 4 и 5. Предпочтительно, однако, чтобы на измерительных трубах 4 и 5 были размещены два индуктивных датчика 8 по обе стороны от электромеханического преобразователя 7. Индуктивный датчик 8 включает в себя (фиг. 4) магнит 21 и катушку 22 аналогично тому, как это имеет место в электромеханическом преобразователе 7. Магнит 21 и катушка 22 каждого индуктивного датчика 8 закреплены на измерительных трубах 4 и 5, соответственно, хотя может иметь место и обратное закрепление, когда магнит 21 и катушка 22 повёрнуты на 180° относительно электромеханического преобразователя 7. Закрепление магнита 21 и катушки 22, как видно на фиг. 4, осуществлено с помощью кронштейнов 23 и 24, приваренных к измерительным трубам 4 и 5, аналогично креплению электромеханического преобразователя 7, хотя могут быть использованы и иные средства, как отмечено выше.
Как показано на фиг. 5а, катушка 22 имеет корпус 25, на котором размещена намотка 26 проводника. Корпус 25 установлен на печатной плате 27 с двумя проводящими дорожками 28 (как показано на фиг. 5б), с которыми соединены концы намотки 26 проводника, и которые предназначены для подключения внешних проводов. Концы намотки 26 проводника предпочтительно уложены в пазы 29, которые могут быть выполнены для этого на корпусе 25. Специалистам понятно, что такое выполнение катушки 22 индуктивного датчика 8 аналогично выполнению катушки 12 электромеханического преобразователя 7, разница лишь в размерах этих катушек, определяемых их функциональным назначением.
Измерительный прибор массового расходомера по данной полезной модели работает следующим образом.
Кориолисовые расходомеры обычно работают посредством регистрации движения колеблющегося трубопровода, который содержит в себе текущую среду. Параметры, относящиеся к флюиду в трубопроводе, например массовый расход, плотность и т.п., могут быть определены обработкой измерительных сигналов, принятых от датчиков, которые преобразуют движение, связанное с трубопроводом. Колебательные моды колеблющейся и заполненной текучим материалом системы обычно определяются суммарной массой, жёсткостью и параметрами демпфирования самого трубопровода и содержащегося в нём материала.
Принцип работы измерительного прибора по данной полезной модели основан на возникающей силе Кориолиса. Флюид (текучая среда) направляется по двум колеблющимся изогнутым измерительным трубам 4 и 5 и затем объединяется в соединительной трубе 1. При движении по колеблющемуся трубопроводу флюид проявляет свои инерционные свойства, поступательное движение флюида во вращательном движении измерительной трубы приводит к возникновению тангенциальной силы, направленной против движения трубы. Таким образом, появляется изгиб измерительной трубы 4 или 5, величина которого прямо пропорциональна массовому расходу.
Электромеханический преобразователь 7 преобразует подаваемый на него по внешним проводам электрический синусоидальный сигнал в противофазное колеблющееся механическое движение двух измерительных труб 4 и 5 перпендикулярно этим трубам, изгибая их в поперечном направлении. Каждый индуктивный датчик 8 преобразует движение измерительных труб 4 и 5 в электрический ток, передающийся по внешним проводам в электронный преобразователь (не показано).
Следует отметить, что внешние провода (кабели) проложены по трубам и подключены к соответствующим катушкам 12 или 22 через проводящие дорожки их печатных плат 17 или 27, соответственно. Такое крепление внешних проводов повышает надёжность скрепления проводников катушек 12 и 22 с внешними проводами, поскольку концы намоток 16 и 26 (достаточно тонких) проводов жёстко зафиксированы (припаяны) к проводящим дорожкам 18 и 28 печатных плат 17 и 27.