РАСХОДОМЕР

Предложенное техническое решение относится к измерительной технике и может быть иснользовано при измерении расхода газа или жидкости движущихся сред.
Известны расходомеры, содержащие вертущку, червячную передачу и валик к измерительному прибору I. Недостатком таких устройств являются значительные возмущающие воздействия, вносимые в контролируемый поток чувствительным элементом в виде вертущки, имеющей значительные пространственные размеры.
Известны расходомеры, содержащие ротаметр - поплавок, помещенный в трубопровод переменного сечения 2. Недостатком такого устройства является зависимость показаний расходомера от его положения в пространстве.
В качестве прототипа выбран расходомер, содержащий корпус из двух частей, упругий чувствительный элемент, например мембрану и преобразователь перемещения упругого чувствительного элемента в выходной сигнал 3. Недостатком такого устройства являются недостаточный диапазон изменений контролируемых расходов газа или жидкости. Действительно, максимальный контролируемый расход газа или жидкости однозначно связан с предельно возможным отклонением упругого чувствительного элемента (мембраны), который в свою очередь определяется механической прочностью упругого чувствительного элемента, ее жесткостью и по технологическим соображениям ограничен.
Задачей, на рещение которой направлено заявляемое техническое рещение является расщирение предела измерений расхода газа или жидкости при неизменных механических характеристиках упругого чувствительного элемента.
Данная задача решается за счет того, что в расходомере, содержащем корпус, состоящий из двух частей, упругий чувствительный элемент и преобразователь перемещения упругого чувствительного элемента в электрический сигнал, введен силовой элемент, причем выход преобразователя перемещений соединен с входом силового элемента, который закреплен в одной из частей корпуса с зазором к поверхности упругого чувствительного элемента.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема предложенного технического рещения, на фиг. 2 - диаграмма изменения перемещения упругого чувствительного элемента в процессе измерения расхода.
Корпус 1 расходомера разделен на две части упругим чувствительным элементом в виде мембраны 2. В корпусе расходомера в непосредственной близости от мембраны установлены датчик перемещения 3 мембраны и силовой элемент 4 . Источник питания 5 через ключ 6 соединен с силовым элементом. Различные части корпуса расходомера с помощью трубопроводов 7 соединены с полостью трубопровода 8 переменного сечения.
Работа предложенного расходомера осуществляется следующим образом.
При появлении разности давлений Р| и Р2 в камерах корпуса 1 расходомера, которые соединены с помощью трубопроводов 7 с трубопроводом переменного сечения, мембрана 2 начинает прогибаться, стремясь достичь установившего значения прогиба lo, которое находится в соответствии с разностью давлений АР  PI - Ра ,а следовательно, и с расходом Q газа или жидкости в трубопроводе переменного сечения.
Однако, при достижении отклонения мембраны значения li меньщего IQ (см. фиг. 2) с датчика перемещений 3 мембраны поступает сигнал на ключ 6, который, являясь элементом входа силового элемента, замыкается и подключает источник питания 5 к силовому элементу 4. К мембране силовым элементом 4 прикладывается дополнительная сила F, стремящаяся вернуть мембрану в первоначальное положение нулевого отклонения. Прогиб мембраны начинает уменьщаться. Однако при отклонении мембраны до значения Ь
меньшего li (см. фиг.2) датчик перемещений 3 снимает сигнал с входа ключа 6, который размыкается и отключает источник питания 5 от силового элемента 5. Сила противодействия F перемещению мембраны снимается и мембрана снова начинает увеличивать прогиб до значения 1| , при котором снова подается сигнал с датчика перемещений 3 на ключ 6 . Ключ 6 замыкается, подключая источник питания 5 к силовому элементу, которые снова прикладывает противодействующую силу F к мембране. При этом цикл уменьшения прогиба мембраны до значения Ь повторяется.
В рассматриваемом режиме измерений мембрана соверщает колебательные движения (перемещения) между уровнями Ь и Ь своего отклонения. Частота/колебаний (длительность импульса to) определяется скоростью отклонения мембраны (крутизной кривой переходного процесса (X) уровнями 11И Ь,
которая однозначно зависит от разности давлений АР, т.е. от силы, которая будет это отклонение вызывать. Следовательно, частота колебаний мембраны однозначно связана с расходом Q газа или жидкости в трубопроводе 8, т. е. (Q).
Следует иметь в виду, что рассматриваемая измерительная система функционирует даже в том случае, когда под воздействием АР мембрана должна отклонится до значений, когда 1о больще I,,,-, (см.фиг.2) и разрушится. При колебании мембраны в интервале значений от h до 12 при различных значениях расхода Q мембрана в принципе не может достигнуть отклонений своего разрушения, что позволяет расширить диапазон измерений.
Расширение диапазона измерений достигается за счет возможности измерений тех значений расхода (перепада давлений АР), при которых мембрана разрушается при отклонении до установившегося своего состояния.
Таким образом, создание колебательного режима перемещений мембраны между двумя фиксированными уровнями в процессе измерения расхода позволяет судить по частоте колебаний мембраны даже о таких значения расхода газа или жидкости, при которых в стационарных режимах измерений
мембрана бы отклонилась на величину своего разрушения. Это позволяет расширить диапазон измерений расхода жидкости и газа без изменения конструктивных и механических характеристик мембраны (упругого чувствительного элемента).
Техническая реализация расходомера требует применения известных технических средств и технологий изготовления.
Ориентировочные сроки внедрения расходомера в производственную практику 2-4 месяца.
Имеются аналитические и экспериментальные результаты, позволяющие обоснованно выбирать параметры и режимы работы предложенного технического решения.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1.Расходомер, содержащий корпус, состоящий из двух частей, упругий чувствительный элемент и преобразователь перемещения упругого чувствительного элемента в электрический сигнал, отличающийся тем, что введен силовой элемент, причем выход преобразователя перемещения упругого чувствительного элемента соединен с входом силового элемента, который закреплен в полости корпуса с зазором к поверхности упругого чувствительного элемента.
2.Расходомер по п.1. отличающийся тем, что силовой элемент выполнен в виде электромагнита, а упругий чувствительный элемент в виде мембраны из магнитного материала.
/ угг///:ухУ5
/(х
Источники информации принятые во внимание:
1.Боднер В.А. Приборы первичной информации. М., Машиностроение, 1981, с. 272-273.
2.Боднер В.А. Приборы первичной информации. М., Машиностроение, 1981, с. 273.
3.Авторское свидетельство № 533824,СССР, МКИ G 01 F 1/34, 1976.прототип.