Расходомер

Предлагаемая полезная модель относится к измерительной технике, в частности преобразователям механической энергии в электрическую.
2
Известен «Вихревой расходомер, емкостной дифференциальный датчик и способ преобразования механических колебаний в электрические», RU 2279639 С2 (заявка 2004126180 от 27.08.2004 г, опубл. 27.02.2004 г., МПК G01F 1/32). Он содержит измерительный участок трубопровода с расположенным в нем вихреобразующим телом и заключенный в корпус узел съема сигнала, включающий выведенный в трубопровод обтекатель, мембрану, рычаг и емкостный дифференциальный датчик. Корпус узла съема сигнала и мембрана установлены непосредственно на трубопроводе и жестко с ним соединены. Обтекатель, мембрана и рычаг выполнены как единое целое, при этом рычаг имеет форму тонкостенной трубки и обтекатель выполнен укороченным. Расходомер дополнительно содержит электронную схему, включающую два пассивных фильтра низкой частоты, соединенных с дифференциальным быстродействующим усилителем, который связан с активным фильтром низкой частоты, подключенным к формирователю импульсов. Рычаг через изолятор связан с емкостным дифференциальным датчиком. Диаметр рычага в 2-3 раза меньше диаметра мембраны, диаметр которой соразмерен с диаметром условного прохода трубопровода, при этом толщина мембраны составляет 0,8-2 мм, а обтекатель укорочен до половины диаметра трубопровода. Емкостный дифференциальный датчик включает две неподвижные обкладки и расположенную между ними подвижную обкладку, образующие две измерительные емкости. Подвижная обкладка, к которой от генератора подводится напряжение высокой частоты, закреплена на изоляторе, жестко прикрепленном к рычагу, датчик дополнительно содержит диоды, включенные по схеме удвоения напряжения и смонтированные на печатных платах, жестко закрепленных к корпусу узла съема сигнала, диодные детекторы, сигнал с выходов которых подается на пассивные фильтры низкой частоты, при этом диодные детекторы расположены в непосредственной близости от неподвижных обкладок, которые выполнены из выводов детектирующих диодов. Емкостный дифференциальный датчик Подвижная обкладка емкостного дифференциального датчика выполнена из металлического стержня с площадью поперечного сечения 0,2-1,8 мм и длиной 10-15 мм, неподвижные обкладки расположены на расстоянии 0,3-1,5 мм по обе стороны от подвижной обкладки.
Наиболее близким по технической сущности является «Вихревой расходомер с пьезоэлектрическим датчиком» RU 49247 U1 (заявка 2004127600 от 14.09.2004, опубл. 10.11.2005, МПК G01F 1/32). Он содержит корпус в виде участка трубопровода, тело обтекания для создания областей вихреобразования, расположенное в трубопроводе перпендикулярно оси трубопровода, пьезоэлектрический датчик с дифференциальным преобразователем на основе пьезоэлементов, имеющий электрические выводы, выведенные из трубопровода через герметизированное наружное отверстие. Каждый пьезоэлемент дифференциального преобразователя сообщается с соответствующей областью вихреобразования на одной из боковых противоположных сторон тела обтекания, причем пьезоэлектрический дифференциальный преобразователь расположен в осевом отверстии тела обтекания, а пьезоэлементы упомянутого преобразователя образуют своими наружными поверхностями совместно с внутренней поверхностью отверстия в теле обтекания две камеры, каждая из которых расположена по одной из противоположных боковых сторон тела обтекания, при этом каждая камера соединена со средой в трубопроводе «n» каналами, проходящими через противоположные боковые стороны тела обтекания, а протяженность упомянутых пьезоэлементов превышает длину расположения по вертикальной оси тела обтекания упомянутых «n» каналов. Недостатками известных устройств являются недостаточная точность. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является расширение функциональных возможностей, повышение точности, и обеспечение надежности работы расходомера.
Сущность предлагаемого расходомера заключается в том, что он содержит корпус, выполненный в виде участка трубопровода, тело обтекания, расположенное в участке трубопровода перпендикулярно его продольной оси, датчик для определения скоростного напора, имеющего электрические выводы, выведенные из участка трубопровода через герметизированные отверстия.
Новыми признаками, обеспечивающими достижение заявленного технического результата, является введение второго датчика для определения скоростного напора, имеющий электрические выводы, выполнение тела обтекания в виде цилиндрического стакана с деформируемой площадкой, выходящей из основания. Датчики для определения скоростного напора, расположены на деформируемой площадке, а внутри тела обтекания установлен датчик температуры с электрическим выводом. Аналого-цифровой преобразователь закреплен на кронштейне, установленном на основании, имеющим канавку для установки уплотнительной прокладки и соединенным с участком трубопровода крепежными элементами, причем основание с наружной стороны закрыто крышкой.
Датчики для определения скоростного напора могут быть выполнены в виде тензодатчиков, а датчики температуры установлены внутри тела обтекания при помощи клея-герметика.
На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого расходомера.
Расходомер состоит из корпуса 1, выполненного в виде участка трубопровода, тела обтекания 2, расположенного в участке трубопровода перпендикулярно его продольной оси, двух датчиков для определения скоростного напора 3, имеющих электрические выводы 13, выведенные из участка трубопровода через герметизированные отверстия 4. Тело обтекания 2 выполнено в виде цилиндрического стакана с деформируемой площадкой 6, выходящей из основания 5. Датчики для определения скоростного напора 3, выполнены например, в виде тензодатчиков, расположены на деформируемой площадке 6. Внутри тела обтекания 2 установлен, например, при помощи клея-герметика 15 датчик температуры 7 с электрическим выводом 14. Аналого-цифровой преобразователь 8 закреплен на кронштейне 9, установленном на основании, соединенным с участком трубопровода крепежными элементами 11 и 12, закрытом крышкой 10 и имеющим канавку для установки уплотнительной прокладки 16.
Предлагаемый расходомер работает следующим образом:
течение жидкости внутри проточной области датчика создает скоростной напор, воздействующий на тело обтекания 2. От тела обтекания 2 усилие передается на деформируемую площадку 6, где регистрируется датчиками для определения скоростного напора 3, например, тензодатчиками и передается в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8. Сигнал от датчика температуры 7 так же поступает в АЦП. Усилие воздействия на тело обтекания 2 зависит от скорости течения и плотности жидкости. В свою очередь, величина скорости течения жидкости зависит от величины расхода, а плотность жидкости - от ее температуры. Таким образом, изменение сигнала с датчиков для определения скоростного напора эквивалентно изменению расхода жидкости в проточной области, а изменение сигнала с датчика температуры эквивалентным изменению плотности жидкости. Полученные расходомером данные с помощью АЦП преобразуются в цифровой сигнал и могут передаваться на любое контрольное устройство.