РАСХОДОМЕР
FLOW METRE

Изобретение относится к технике измерения расхода газов, жидкостей и их смесей.
Известен расходомер, содержащий струйный автогенератор с соплом питания, двумя соплами управления, двумя приемными каналами, двумя сливными каналами, двумя каналами обратной связи, в каждом из которых расположен преобразователь пульсаций давления в электрический сигнал, тройники с вентилями, дифференциальный манометр и вычислительное устройство /1/. Его недостаток заключается в громоздкости конструкции и сложности технологии изготовления струйного автогенератора. Кроме того, до места подключения расходомера требуется прямой участок трубопровода, так как в случае изгиба трубопровода изменяется распределение скоростей по сечению потока перед входом в струйный автогенератор, вследствие чего увеличивается погрешность измерений.
Известен расходомер, содержащий корпус в виде участка трубопровода, сужающее устройство, входной и выходные каналы, струйный автогенератор с входным, соплом, рабочей камерой, двумя соплами управления и двумя каналами обратной связи, в каждом из которых установлен пьезоэлектрический преобразователь /2/, принятый за прототип. К недостаткам прототипа относятся следующие. Расходомер выполнен в виде трубопровода (корпуса) и струйного автогенератора в виде углублений в основании, соединенных трубками. При этом существенно усложняется технология изготовления струйного автогенератора и возможность технического обслуживания расходомера. Кроме этого из-за протяженности трубок, соединяющих трубопровод и струйный автогенератор, увеличивается гидравлическое сопротивление и соответственно ухудшается точность измерений расхода среды. Выполнение паза на торце сужающего устройства или на внутренней поверхности трубопровода усложняет возможность технического обслуживания расходомера.
Результатом настоящего изобретения является повышение точности, упрощение технологи изготовления и технического обслуживания расходомера. Указанный результат достигается тем, что в расходомере, содержащем корпус в виде участка трубопровода, сужающее устройство, входной и выходные каналы, струйный автогенератор с входным соплом, рабочей камерой, двумя каналами управления и двумя каналами обратной связи, в каждом из которых установлен пьезоэлектрический преобразователь, струйный автогенератор выполнен в виде плоского диска с входным соплом, рабочей камерой и участками каналов обратной связи в виде сквозных профилированных прорезей и установлен в герметично закрытом основании, в нижней части которого выполнен продольный паз с цилиндрической поверхностью, по которой основание герметично соединено с трубопроводом, при этом входной и выходные каналы выполнены в виде отверстий в нижней части основания и в верхней части трубопровода, совмещенных соответственно с входным соплом и рабочей камерой, а в струйном автогенераторе выполнены туннельные выточки, посредством которых соединены участки каналов обратной связи, кроме того сужающее устройство выполнено в виде установленной во втулке трубки с выступающими концами и с сужающим соплом, выполненным на конце трубки, обращенном к потоку.
Вариант практической реализации изобретения иллюстрируется чертежом, на котором изображен расходомер (фиг.1), струйный автогенератор (фиг.2) и его разрез (фиг.3).
Расходомер (фиг.1) включает трубопровод 1, представляющий собой корпус, сужающее устройство в виде трубки 2, втулки 3 и сужающего сопла 4, основание 5, струйный автогенератор 6, уплотняющую крышку 7 и прижимную гайку 8. Основание 5 выполнено в виде стакана с резьбой, в нижней части которого выполнен продольный паз 9 с цилиндрической поверхностью, по которой основание 5 герметично соединено с трубопроводом 1. Струйный автогенератор 6 (фиг.2) выполнен в виде плоского диска со сквозными профилированными прорезями, представляющими собой входное сопло 10, рабочую камеру 11, сопла управления 12, 13 и участки каналов обратной связи 14, 15, в которых установлены пьезоэлектрические преобразователи 16, 17. В верхней части трубопровода 1 и в нижней части основания 5 перед торцом втулки 3, обращенном к потоку, выполнены отверстия 18, совмещенные с входным соплом 10, и отверстия 19, 20, расположенные за противоположным торцом втулки 3 и совмещенные с рабочей камерой 11. В струйном автогенераторе 6 выполнены туннельные выточки 21, 22 (фиг.3), посредством которых соединены участки каналов обратной связи 14, 15.
Сужающее устройство, выполненное в виде установленной во втулке 3 трубки 2 с выступающими концами и с сужающим соплом 4, позволяет существенно уменьшить влияние завихрений, возникающих в среде потока, на работу струйного автогенератора 6 и тем самым повысить точность измерений. При этом трубка 2 может быть герметично соединена со втулкой 3, например, с помощью пайки низкотемпературным припоем и при необходимости сравнительно просто извлечена, в результате чего упрощается техническое обслуживание расходомера.
Выполнение струйного автогенератора 6 в виде плоского диска со сквозными прорезями позволяет существенно упростить технологию его изготовления, а при его установке в основание 5 также упрощается и техническое обслуживание расходомера. Герметичное соединение основания 5 с трубопроводом 1 посредством продольного паза 9 с цилиндрической поверхностью позволяет выполнить расходомер более компактным и более стойким к механическим воздействиям. Отверстия 18, 19, 20, выполненные в верхней части трубопровода 1 и в нижней части основания 5, позволяют многократно сократить протяженность входного и выходных каналов и тем самым уменьшить гидравлическое сопротивление, улучшить помехозащищенность и соответственно повысить точность измерений расхода среды.
Расходомер работает следующим образом. Часть потока среды (газа, жидкости или их смеси), протекающего по трубопроводу 1, через отверстия 18, расположенные за сужающим соплом 4 перед торцом втулки 3, поступает в струйный автогенератор 6. Затем через входное сопло 10, рабочую камеру 11 и выходные отверстия 19, 20, расположенные за торцом втулки 3, струя среды направляется в трубопровод 1. Одновременно с этим часть струи по участкам каналов обратной связи 14, 15, соединенных посредством туннельных выточек 21, 22, и через сопла управления 12, 13 возвращается в рабочую камеру 11. При контактировании струи со стенками рабочей камеры 11 вследствие флуктуации и соответственно нерегулярности торможения возникают локальные пульсирующие области повышенного и пониженного давления. Пульсация давлений в струе среды в виде волн передается по участкам каналов обратной связи 14, 15, соединенных посредством туннельных выточек 21, 22, и соплам управления 12, 13 в рабочую камеру 11, вызывая у ее стенок устойчивые автоколебания давлений, пропорциональные расходу среды. Возникшие автоколебания давлений в струе воспринимаются пьезоэлектрическими преобразователями 16, 17 и в виде электрических импульсов передаются в электронную схему (на фиг.1 и фиг.2 не показано).
Для проведения технического обслуживания расходомера достаточно свинтить прижимную гайку 8 и извлечь из основания 5 уплотняющую крышку 7 и струйный автогенератор 6, а также отсоединить трубку 2 от втулки 3.
В результате того, что в предлагаемом расходомере струйный автогенератор выполнен в виде плоского диска со сквозными прорезями; в нижней части основания выполнен продольный паз с цилиндрической поверхностью, по которой основание с установленным в нем струйным автогенератором герметично соединено с трубопроводом; в верхней части трубопровода и в нижней части основания выполнены отверстия, представляющие собой входной и выходные каналы; сужающее устройство выполнено в виде установленной во втулке трубки с выступающими концами и сужающим соплом, выполненным на конце трубки, обращенном к потоку; входной и выходные каналы соединены с относительно застойными объемами среды, достигается повышение точности, упрощение технологии изготовления и технического обслуживания по сравнению с прототипом.
Источники информации
1. Патент РФ №2175436, G01F 1/20, опубл. 27.10.01.
2. Патент РФ №2244265, G01F 1/20, опубл. 10.04.03.