ДАТЧИК РАСХОДА

ДАТЧИК РАСХОДА
Полезная модель относится к измерительной технике, а именно: к первичным преобразователям (датчикам) расхода газообразных веществ, и может быть использована для учета потребления, например, сжатого воздуха, пара, углеводородных газов и т. п. при их транспортировке по трубопроводам.
Общеизвестна конструкция датчика расхода 1, состоящая из встраиваемого в трубопровод проточного корпуса и тела обтекания в виде трапецеидальной призмы, жестко закрепленной в канале корпуса перпендикулярно его оси и двух пьезоэлектрических элементов, которые диаметрально противоположно друг другу размещены в корпусе заподлицо с поверхностью канала за телом обтекания по разные стороны от последнего. Работа датчика основана на зависимости частоты пульсаций давления, возникающих в потоке за телом обтекания в процессе вихреобразования, от расхода измеряемой среды в трубопроводе.
К одному из основных недостатков этого датчика расхода следует отнести то, что информационный сигнал о расходе существенно искажают внешние акустические и вибрационные воздействия, создаваемые различными источниками: насосами и компрессорами, местными сопротивлениями, недостаточно закрепленными (и поэтому вибрирующими) участками трубопроводов и т. д., которые оказывают вредное влияние на выходной сигнал каждого из пьезоэлектрических элементов.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому датчику расхода является датчик расхода газа вихревой по свидетельству на полезную модель 2. Работа датчика расхода также основана на зависимости частоты пульсаций давления, возникающих в потоке за телом обтекания в процессе вихреобразования, от расхода измеряемой среды в трубопроводе. Датчик расхода состоит из сквозного корпуса с прямолинейным каналом и
тела обтекания в виде трапецеидальной разнобокой призмы с жёстко закрепленными концами в корпусе и расположенным в диаметральной плоскости перпендикулярно оси канала, а также, как минимум, двух пьезоэлектрических элементов с электровыводами (за пределы корпуса) каждый. Пьезоэлектрические элементы встроены в корпус за телом обтекания (по ходу потока) и размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемым потоком. Каждый из пьезоэлектрических элементов встроен в соответствующее боковое отверстие корпуса посредством жёстко охватывающей его втулки с кольцевой отбортовкой, контактирующей с корпусом и соединённой (омоноличенной) с ним посредством, например сварного шва, при этом в зазоре между поверхностью отверстия корпуса и втулки, конструктивно обусловленном размером отбортовки втулки, размещён пластичный высоковязкий материал, например типа фторопласта или композита на его основе.
Известная конструкция датчика расхода обеспечивает его нечувствительность к паразитным вибрациям от каких-либо внешних механических воздействий, но только, как показала практика, для датчиков расхода с толщиной стенки корпуса более 25 мм и при использовании на трубопроводах диаметром до 50 миллиметров включительно, что не позволяет применять известную схему крепления пьезоэлектрических элементов на типоразмерах датчика расхода для трубопроводов больших диаметров (более 50 миллиметров).
Таким образом, цель создания заявляемой конструкции датчика расхода (иначе - требуемый технический результат) заключается в обеспечении известному техническому решению более высоких потребительских свойств, а именно: в уменьшении зависимости выходного сигнала датчика расхода от акустических и вибрационных помех, в
2 повышении его (сигнала) стабильности и информативности показаний
датчика расхода вне зависимости от диаметра трубопровода и размеров корпуса.
Требуемый технический результат достигается тем, что в известном датчике расхода, согласно прототипу, содержащем сквозной корпус с прямолинейным каналом и тело обтекания в виде трапецеидальной равнобокой призмы, жестко закрепленное концами в корпусе и расположенное в диаметральной плоскости перпендикулярно оси канала, а также, как минимум, два пьезоэлектрических элемента с электровыводами (за пределы корпуса) каждый, причем оба пьезоэлектрических элемента встроены в корпус за телом обтекания (по ходу потока), размещены противоположно один другому и симметрично диаметральной плоскости расположения тела обтекания с возможностью непосредственного контактирования с измеряемым потоком, каждый из пьезоэлектрических элементов встроен в соответствующее боковое отверстие корпуса посредством жестко охватывающей его втулки с кольцевой отбортовкой, при этом между корпусом и втулкой, коаксиально последней с зазором, определяемым размером ее отбортовки, установлен дополнительный патрубок, жестко закрепленный в корпусе, сопряженный с втулкой по цилиндрической поверхности отбортовки и соединенный с ней сварным швом по их торцам.
На фигуре 1 приведен (схематично) общий вид датчика расхода; на фигуре 2 - выносной элемент I из фигуры 1.
Датчик расхода состоит из (смотри фиг. 1) сквозного корпуса 1 с прямолинейным каналом 2, внутри которого размещены тело обтекания 3 и два пьезоэлектрических элемента 4 и 5 с электровыводами 6 и 7 соответственно, расположенных симметрично продольной оси тела обтекания; каждый из пьезоэлектрических элементов встроен в (см. фиг. 2) соответствующее боковое отверстие 8 корпуса посредством жестко охватывающей его втулки (позиции 9 и 10 соответственно). Каждая из втулок
M-mw0
3 В верхней своей части снабжена отбортовкой 11, по цилиндрической
поверхности 12 которой втулка сопряжена с патрубком 13 и скреплена с ним сварным швом 14 по их торцам. Пьезоэлектрический элемент (каждый в отдельности) установлен внутри втулки на уступе 15 и закреплен с помощью резьбового элемента 16; уплотнительное кольцо 17 из мягкого металла обеспечивает герметичность установки пьезоэлектрического элемента внутри втулки. Два электровывода, 6 и 7, пьезоэлектрических элементов пропущены внутри полой стойки и поступают в электронный измерительный блок, жестко закрепленный на конце полой стойки (на фиг. 1 дополнительно изображены тонкой линией, и отдельными позициями не показаны).
Датчик расхода устанавливают (смотри фиг. 1) в виде вставки в трубопровод соединением типа «сандвич с помощью двух фланцев 18 и необходимого количества щпилек 19, с уплотнениями 20.
Работает датчик по известному принципу: при обтекании потоком с обеих сторон тела обтекания 2 попеременно возникают срывающиеся вихри (создавая так называемую «вихревую дорожку Кармана). Пульсации давления в «дорожке Кармана воспринимаются пьезоэлектрическими элементами 4 и 5, преобразуются каждым из них в электрический сигнал и далее поступают на обработку и вычисление расхода в электронный измерительный блок и представляются пользователю в виде соответствующего показания в стандартных единицах измерения расхода.
Как выяснилось в ходе сравнительных и экспериментальных работ, заявляемый датчик расхода, как совокупность существенных признаков (в том числе и отличительных), обеспечивает требуемый технический результат при использовании, соответствует критериям «полезной модели по сущности технического решения при сравнении его с современной (известной) конструкцией датчика-прототипа запущенного в серийное производство и с его потребительскими свойствами, в связи с чем предлагается к защите соответствующим охранным документом (свидетельством) РФ.
источники ИНФОРМАЦИИ, ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ОПИСАНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ:
1.ТУ 39-0148346-001-92 «Счетчики газа вихревые СВГ. Технические условия (Приложение Б).
2.РФ, Описание полезной модели по свидетельству № 18852, М. кл.О01Р1/32, приоритет 12.01.2001, прототип.