ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для замера скорости потока жидкости или газа, в том числе в трубопроводах.
Известны устройства для измерения расхода жидкой среды по изменению скорости ее потока, чувствительный элемент которых выполнен в виде крыльчатки, насаженной на ось, концы которой опираются на подшипники (см., например, Цейтлин В.Г. Техника измерения расхода и количества жидкостей, газов и паров. М., Изд-во стандартов, 1981, с.71-72).
Принцип действия таких устройств основан на измерении числа оборотов крыльчатки, вращающейся под действием потока текучей среды. Число оборотов крыльчатки пропорционально скорости потока. Для подсчета оборотов применяют различные устройства, реагирующие на вращение крыльчатки - например, преобразователи, преобразующие частоту вращения вала в частоту, как правило, электрических импульсов.
Недостатком таких конструкций является трение в подшипниках и необходимость обеспечения особых мер при транспортировке и установке для предотвращения повреждения осей подшипников. Трение в подшипниках создает зону нечувствительности в начале диапазона скоростей, что не позволяет измерять малые скорости потока (необходимо преодолеть силу трения покоя), а наличие точных механических частей создает трудности при эксплуатации. Кроме того, порог трения крыльчатки является величиной непостоянной, изменяясь в зависимости от степени изношенности опор, степени загрязнения трущихся поверхностей и т.д.
Известен турбинный расходомер для измерения расхода жидкости или газа, в котором турбинка (крыльчатка) подвешена между полюсными наконечниками постоянного магнита (патент РФ №2079812, С1, 1997). Узел
съема информации в известном расходомере состоит из оптически связанных между собой излучателя и фотоприемника, установленных с возможностью перекрытия последнего при вращении лопастей крыльчатки. За счет использования магнитного подвеса достигается малая сила трения между опорой из износостойкого материала и осью турбинки.
Однако данному устройству также присущи недостатки, такие, как сложность изготовления постоянного магнита с заданными размерами и невозможность установления направления движения жидкости.
При применении крыльчаток разного размера, что необходимо для разных условий эксплуатации, приходится изготавливать разные магниты. Кроме того, невозможность установления направления движения жидкости ограничивает область применения устройства.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является создание простого устройства, обеспечивающего измерение скорости и направления потока жидкости и возможность создания линейки измерителей для разных условий работы.
Это достигается тем, что в измерителе скорости потока, содержащем крыльчатку, ось которой выполнена из магнитного, а лопасти - из немагнитного материала, установленную с возможностью вращения в опорах, узел съема информации, включающий расположенные по разные стороны от плоскости вращения крыльчатки оптически связанные между собой источник излучения и фотоприемник, установленные с возможностью перекрытия последнего при вращении лопастей крыльчатки, и измерительный блок, опоры выполнены в виде двух постоянных магнитов. Магниты могут быть соединены магнитопроводом. Узел съема информации может содержать два фотоприемника, расположенных по разные стороны относительно оси источника излучения в плоскости, перпендикулярной оси вращения крыльчатки.
Использование двух магнитов позволяет создать простое в эксплуатации устройство, особенно в случаях, когда величина потоков рассеяния не имеет значения, а при наличии магнитопровода обеспечивается возможность изготовления измерителей разной формы и размеров на основе одних и тех же магнитов за счет изменения формы и размеров магнитопровода.
Применение двух фотоприемников, расположенных по разные стороны относительно оси источника излучения в плоскости, перпендикулярной оси вращения крыльчатки, позволяет определить направление потока, так как момент начала затемнения одного фотоприемника лопастью крыльчатки будет отличаться от такого же момента для другого фотоприемника. Путем логической обработки сигналов можно определить направление потока.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 показан пример реализации с опорами в виде двух постоянных магнитов, на фиг.2 - вид устройства сбоку в разрезе, на фиг.3 - пример реализации полезной модели с опорами в виде двух постоянных магнитов, соединенных магнитопроводом, на фиг.4 - вид устройства, показанного на фиг.3, сбоку в разрезе.
Измеритель скорости потока жидкости или газа содержит крыльчатку с магнитной осью 1 с лопастями 2 из немагнитного материала. Крыльчатка расположена между опорами, выполненными в виде цилиндрических постоянных магнитов 3 и 4 с наклеенными на них тонкими пластинами из износостойкого материала (не показаны). Магниты 3 и 4 крепятся к стойкам основания 6. В основании 6 между стойками выполнен паз 5 для лопастей 2 крыльчатки. В стенках паза по разные стороны от плоскости вращения крыльчатки расположены фотоприемники 7, 8 и источник излучения 9, установленные с возможностью перекрытия фотоприемников при вращении лопастей 2 крыльчатки. Фотоприемники 7, 8 расположены по разные стороны относительно оси источника излучения 9 в плоскости, перпендикулярной оси вращения крыльчатки, что обеспечивает разновременность затемнения
фотоприемников 7, 8. Для регистрации показаний и определения направления потока имеется измерительный блок 10. Магниты могут быть соединены между собой магнитопроводом 11.
Измеритель скорости потока жидкой среды работает следующим образом: магнитная ось 1 крыльчатки устанавливается вдоль потока жидкости или газа, который вращает крыльчатку. Ось крыльчатки, ориентированная по силовым линиям магнитного поля, создаваемого постоянными магнитами 3 и 4, притягивается одним из своих концов к пластине из износостойкого материала. Крыльчатка вращается, опираясь один из концов оси 1 на пластину, расположенную на опоре, выполненной в виде магнита. Лопасти 2 при вращении перекрывают световой поток, идущий от источника излучения 9 на фотоприемники 7, 8 поочередно в зависимости от направления вращения. При изменении направления потока затемнение фотоприемников 7, 8 происходит в обратном порядке. В измерительном блоке 10 происходит регистрация скорости вращения крыльчатки, и, следовательно, скорости потока жидкости или газа, и определение его направления. Частота вращения крыльчатки пропорциональна скорости протекания жидкости или газа.