СТРУЙНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ РАСХОДОМЕР-СЧЕТЧИК
JET AUTO-GENERATING FLOW METRE

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при измерении расхода и объема жидкой, газовой сред и пара в теплоэнергетической, газовой, химической и других отраслях промышленности.
Известен струйный расходомер-счетчик, содержащий струйный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, два сопла управления, два приемных канала, разделитель с вогнутым дефлектором, два сливных канала, два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, и преобразователи пульсаций струи в электрический сигнал, выходы которых соединены с устройством выделения сигнала, пропорционального частоте пульсаций (Трескунов С.Л. Струйные автогенераторные расходомеры - новый тип измерителей расхода. Приборы и системы управления, №11, 1990 г., стр.32-44).
Недостатком известного устройства является достаточно высокий предел чувствительности, при котором начинает работать струйный элемент.
Известен также струйный датчик расхода, содержащий струйный генератор колебаний с использованием одного или нескольких струйных дискретных элементов, каждый из которых включает в себя сопло питания, рабочую камеру, разделитель с дефлектором, два сливных канала, расположенные по разные стороны рабочей камеры, два сопла управления, расположенные симметрично соплу питания, два приемных канала, два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления и пневмоэлектропреобразователь, подключенный к двум выходам генератора колебаний, при этом проходное сечение сопла питания выполнено прямоугольной формы, ориентировано перпендикулярно направлению потока текучей среды, при этом соотношение размеров ширины, глубины сопла питания и длины рабочей камеры удовлетворяют выражениям:
n
0,5<h/b<2,0,
э
n
5,0<l/b<20,0,
n
э
где b - ширина сопла питания, мм; h - глубина сопла питания, мм; l - длина рабочей камеры, мм (патент на полезную модель №42306, МПК G01F 1/00, 2004 г.).
Недостатком этого устройства является то, что на струйном автогенераторе создается повышенная потеря давления.
Кроме того, известен струйный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, два сопла управления, два приемных канала, разделитель с вогнутым дефлектором, два сливных канала, каналы обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, преобразователи пульсаций струи в электрический сигнал, выходы которых соединены с устройством выделения сигнала, пропорционального частоте пульсаций, и тело обтекания, расположенное в рабочей камере сопла питания (Volumenzahler mit Fluidik - Elementen. Gehlhaar H. «Messen, Stenern, Vegein», 1991 г., 34, T.5, стр.222-226).
Это устройство принято за прототип.
Однако указанное устройство имеет несколько недостатков:
- для возможности размещения тела обтекания, струйный элемент должен иметь большие габариты;
- увеличивается возможность засорения, т.к. сужается сечение в рабочей камере;
- усложняется процесс выделения полезного сигнала в связи с повышением уровня шума.
Технический результат от использования данного изобретения заключается в улучшении эксплуатационных характеристик струйного автогенераторного расходомера-счетчика путем снижения порога его чувствительности и расширения динамического диапазона измерения расхода.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в струйном автогенераторном расходомере-счетчике, содержащем струйный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, два сопла управления, два приемных канала, разделитель с вогнутым дефлектором, два сливных канала и два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, а также преобразователи пульсаций струи в электрический сигнал, выходы которых соединены с устройством выделения сигнала, пропорционального частоте пульсаций, отличающийся тем, что на входе сопла питания выполнено локальное расширение, заканчивающееся уступом, при этом угол наклона расширения к оси сопла питания составляет 30-45°, а высота уступа выполнена не меньше половины ширины сопла питания.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематически изображен струйный автогенераторный расходомер-счетчик, общий вид.
Струйный автогенераторный расходомер-счетчик содержит струйный элемент 1, преобразователи 2 и 3 пульсаций струи в электрический сигнал и устройство 4 выделения сигнала, пропорционального частоте пульсаций. Струйный элемент 1 включает в себя сопло питания 5, рабочую камеру 6 с верхней стенкой 7 и нижней стенкой 8, разделитель с вогнутым дефлектором 9, сопла управления 10 и 11, приемные каналы 12 и 13, сливные каналы 14 и 15. Сопла управления 10 и 11 соединены каналами обратной связи 16 и 17 с приемными каналами 12 и 13. Преобразователи пульсаций 2 и 3 соединены с устройством 4 выделения сигнала. На входе сопла питания 5 по ходу струи выполнено локальное расширение 18, заканчивающееся уступом 19. Угол наклона расширения 18 к оси сопла питания 5 составляет 30-45°, а высота уступа 19 выполнена не меньше половины ширины сопла питания 5.
Струйный автогенераторный расходомер-счетчик работает следующим образом.
Измеряемая среда через сопло питания 5 в виде струи истекает в рабочую камеру 6. Под действием перепада давления, возникающего в результате эффекта Коанда и эффекта внутренней обратной связи, создаваемой дефлектором 9, струя примыкает к одной из стенок рабочей камеры 6, например к верхней стенке 7, течет вдоль нее и попадает в приемный канал 12. Давление в приемном канале 12 увеличивается по сравнению с давлением в приемном канале 13. В результате возникает волна повышения давления, которая, распространяясь со скоростью звука по каналу обратной связи 16, достигает сопла управления 10 и вызывает переброс струи к нижней стенке 8 рабочей камеры 6. Спустя время, равное времени срабатывания элемента, струя достигает приемного канала 13 и возникает волна повышения давления, которая, распространяясь со скоростью звука по каналу обратной связи 17, достигает сопла управления 11 и вызывает переброс струи в направлении верхней стенки 7. При этом часть расхода, не попавшая в приемные каналы 12 и 13, через сливные каналы 14 и 15 поступает на выход струйного элемента 1.
В результате устанавливаются устойчивые колебания струи с частотой, пропорциональной объемному расходу. Эти колебания воспринимаются преобразователями пульсаций 2 и 3. Сигналы с преобразователей пульсаций 2 и 3 поступают на устройство 4 выделения сигнала, на выходе которого формируется частотный сигнал, пропорциональный объемному расходу. При этом при прохождении струи через сопло питания 5 часть струи попадает в уступ 19 расширения 18. В расширении 18 возникают завихрения и благодаря этому турбулизация струи. Вследствие турбулизации притяжение струи к стенке возникает при скорости течения в два раза меньшей, чем при прохождении через сопло, не имеющее расширения с уступом.
Таким образом, использование предложенного решения позволяет понизить порог чувствительности струйного расходомера-счетчика и расширить динамический диапазон измерения.