Расходомер переменного перепада давления

 

Изобретение относится к устройствам измерения расхода текучей среды. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности расходомера, а также расширение диапазона измерений. В диафрагме 4 и предохранительном элементе 5 выполнены соосные отверстия 6 и 12, боковые поверхности которых сопряжены без выступов и образуют сужающее отверстие расходомера. В диафрагме 4 выполнена выемка 7, образующая мембрану 8, на поверхности которой закреплены тензорезисторы 9, которые проводами 10 через гермовывод 11 соединены с преобразователем измерений. На предохранительном элементе выполнен выступ 13, в котором закреплены герметичные микровыключатели 15, соединенные проводами 16 через гермовывод 17 с коммутатором преобразователя, и наклонные открытые каналы. Диафрагма 4 и предохранительный элемент 5 образуют полость, которая посредством каналов наикратчайшим путем соединена с сужающим отверстием расходомера, а наименьшее расстояние между мембраной 4 и выступом 13 не превышает величины максимально допустимого прогиба мембраны. Под действием потока мембрана 8 деформируется, одновременно деформируются тензорезисторы 9, электрический сигнал которых является мерой расхода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Ai (51) 4 G 01 F 1/36

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

7 15 л4 Ф!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4154390/24-10 (22) 14,11.86 (46) 23.09.89. Бюл. Р 35 (72) Э.Л.Егиазарян и В.А.Басов (53) 681.121 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(» 669194, кл. G 01 1 1/34, 1977.

Авторское свидетельство СССР

1 870940, кл. G Ol F 1/36, 1978. (54) РАСХОД01ЖР ПЕРЕКЕ1ШОГО 1EPF»IANNA

ДАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к устройствам измерения расхода текучей среды. Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности расходомера, а также расширение диапазона измерений. В диафрагме 4 и предохранительном элементе 5 выполнены соосные отверстия 6 и 12, боковые поверхности которых сопряжены без выступов и образуют сужаюцее отверстие расходомера. В диафрагме 4 выполнена

2 выемка 7, образующая мембрану 8, на поверхности которой закрепле»»ы тензорезисторы 9, которые проводами 10 через гермовывод 11 соединены с преобразователем измерений. Иа предохранительном элементе выл»олнен выступ 13, в котором з акр еплены герме тичные микровыключатели 15 соединенные проводамии 16 через гермовывод 17 с коммутатором преобразователя, и»»аклош»ые открытые каналы. Диафрагма 4»» предохранитель»»ь»й элемент 5 образуют llo лость, которая посредством каналов наикратчайг»»»м путем соединена с сужаюшим отверстием расходомера, а. наименьшее расстояние между мембраной 4 и выступом !3 не превышает величины максимально допустимого прогиба мембраны. Под действием потока мембрана 8 деформируется, одновременно деформируются тензорезисторы 9, электрический сигнал которых является мерой расхода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

3 150959

Изобретение относится к устройствам измерения расхода текучей среды и может быть использовано в различных областях народного хозяйства, в том числе в авиации.

Целью изобретения является повышение чувствительности расходомера, и обеспечение надежности, а также расширение диапазона измерений. l0

На фиг. 1 изображен расходомер, продольный разрез;на фиг.2 — разрез

А-А на фиг.1; на фиг.3 — вид диафрагмы с 4-секторной мембраной; на фиг.4— разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.5 — рас- 15 ходомер с расширяющимся подводящим патрубком, продольный разрез.

Расходомер переменного перепада давления (фиг.1-4) содержит подводящий 1 и отводящий 2 патрубки, соеди- 20 пенные посредством муфты 3, и закрепленные между патрубками диафрагму 4 и предохранительный элемент 5.

В диафрагме 4 выполнено централь— ное сужающее отверстие 6, а также кольцеобразная выемка 7, образующая чувствительную мембрану 8 диафрагмы.

Со стороны подводящего патрубка 1 на поверхности мембраны закреплены тензорезисторы 9, которые проводами 10 через гермовывод 11 соединены с пре— образователем измерений (не показан).

По поверхности соприкосновения диафрагма 4 соединена, например посредством влагостойкого клея, с пред- 35 охранительным элементом 5, изготовленным в виде пластины, в которой выполнено центральное отверстие 12, боковая поверхность которого является продолжением (без выпусков) боковой 40 поверхности центрального отверстия 6 диафрагмы 4. Кроме того., на предохранительном элементе 5 со стороны диафрагмы 4 выполнен кольцеобразный выступ 13, рассеченный открытыми на- 45 клонными каналами 14, соединяющими наикратчайшим путем проходное отверстие расходомера, образованное соосными отверстиями 6 и 12 диафрагмы 4 и предохранительного элемента 5, и внутреннюю кольцеобразную полость расходомера, образованную поверхностями выемки 7 в диафрагме 4 и выступа 13 предохранительного элемента 5.

В выступе 13 предохранительного элемента 5 установлены герметичные мик— ровыключатели 15 напротив места наибольшего прогиба мембраны 8, при этом они соединены проводами 16 через repмовыводы 17 с коммутатором преобразователя (не показан). Наименьшее расстояние между мем раной 8 диафрагмы

4 и выступом 13 предохранительного элемента 5 не превышает величины максимально допустимого прогиба мембраны, могущей привести к остаточным пластическим деформациям или разрушению мембраны.

Для значительного расширения диа— пазона измерений при сохранении их точности (фиг.3) мембрана 8 диафрагмы 4 может быть выполнена в виде и секторов 18 разной толщины (в данном случае 4 сектора), разделенных перегородками 19. На каждом секторе 18 мембраны 8, рассчитанном на определенный диапазон измерений, закреплена отдельная группа тензорезисторов, соединенных проводами через гермовыводы с коммутатором преобразователя.

На выступе 13 предохранительного эле- мента 5 выполнено также и секторов разной высоты, которые входят в соответствующие выемки секторов 18 мембраны 8. Наименьшее расстояние ! между секторами 18 мембраны 8 и сек торами выступа 13 не превышают соответствующих величин максимально допустимых прогибов каждого из секторов мембраны. В каждом секторе выступа 13 предохранительного элемента

5 установлен. герметичный микровыключатель 15, соединенный проводами через гермовывод с коммутатором преобразователя (не показан).

Для повышения надежности расходомера путем резкого снижения динамического -давления перед диафрагмой расходомера, особенно при нерасчетных гидродинамических ударах, подводящий патрубок выполнен расширяюшимся, например в виде усеченноro конуса (фиг.5), при этом внутренний диаметр поперечного сечения, примыкающего к диафрагме, на порядок больше внутреннего диаметра поперечного сечения подводящего трубопровода 20.

В диафрагме 4 отверстие 6 может быть выполнено переменного или постоянного сечения, т.е. любой формы в зависимости от условий эксплуатации — скорости измеряемого потока, давления в трубопроводах и ряда других факторов. Выемка 7 может иметь также различные конструктивные формы, например прямоугольную, кольцеобраз5 150959 ную, кольцеобразну, разделенную на секторы.

Взаимное расположение отверстия 6 и мембраны 8 в диафрагме 4 может быть

5 самым различным, в зависимости от условий работы или состава измеряемого потока. Например, мембранч может быть расположена по периферии диафрагмы при расположении отверстия в центре 1ð диафрагмы, соосно с трубопроводом, или мембрана может быть расположена в центре диафрагмы, а сужающие отверстия — по периферии диафрагмы.

Особенностью выполнения выемки 7 и сужающего отверстия 6 в диафрагме

4 является их взаимное расположение.

Наименьшее расстояние между ближайшими поверхностями отверстия 6 и выемки 7 должно быть минимально допус- 2Р тимым из условий обеспечения прочности диафрагмы 4 для планируемых параметров измеряемого потока (особенно перепада давления) . Это расстояние может меняться в зависимости от ус- 25 ловия обеспечения минимальных потерь давления в полости, образованной диафрагмой 4 и предохранительным элементом 5 (т.е. после мембраны) . Такое выполнение мембраны 8 и отверстия 6 3р в диафрагме 4 позволяет либо полностью избавиться от передающего отверстия между сужающим отверстием расходомера и его полостью, либо довести его длину до возможного минимума.

Это позволяет производить отбор пони— женного давления непосредственно в сужающем отверстии расходомера, где давление потока имеет свое минимальное значение и тем самым повысить 4р чувствительность и точность измерения перепада давления.

Предохранительный элемент 5 выполнен в виде пластины, имеющей отверстие (отверстия), соосное с отверстием 45 (отверстиями) в диафрагме 4, боковая поверхность которого сопряжена без выступов (плавно) с боковой поверхностью отверстия в диафрагме 4 и образует вместе с ним проходное отверстие рас-. ходомера. На предохранительном элементе

5 выполнен выступ 13, по форме повторяющий форму выемки 7 в диафрагме 4, образующие поверхности которого от" стоят на некотором расстоянии от образующих поверхностей выемки 7. Непременное условие, которое должно выполняться постоянно, - наименьшее расстояние между мембраной 8 и вы8

6 ступам 13 не должно превышать величины максимально д< пустимого прогиба мембраны из условий прочности (величина прогиба мембраны не должна вызывать остаточные пластические деформации или разрушение мембраны) .

Каналы 14 выполненные в предохранительном элементе 5, должны наикрат— чайшим путем связывать сужающее отверстие расходомера с его полостью, образованной диафрагмой 4 и предохранительным элементом 5, и должны быть наклонными к проходному отверстию с целью облегчения задачи по удалению частиц из полости при измерении потока, содержащего мелкодисперсные частицы .

Расходомер раба тает следующим образом.

Подводящий 1 и отводящий 2 патрубки подсоединяют к трубопроводу. Поток текучей среды, проходя через отверстия 6 и 12, соответственно в диафрагме 4 и предохранительном элементе 5 (сужающее отверстие расходомера) ускоряется, за счет чего создается перепад давления до и после сужающего отверстия расходомера. Под действием этого перепада давления мембрана 8 деформируется, одновременно деформируются тензарезисторы 9. Измерительная схема (в частности мост), на которую подается напряжение питания (не показ ано), приходит в со стояние разбалансировки и на выходе схемы появляется напряжение разбаланса, про— порциональное величине перепада давления, в свою очередь пропорциональное расходу измеряемого потока через расходомер. С помощью проводов 10 через гермовыводы 11 полученное напряжение поступает во внешнюю цепь на преобразователь или на индикатор. При перепаде давления, превышающем допустимую величину, мембрана 8 проседает на выступ 13 предохранительного элемента 5 и замыкает микровыключатель

15, который подает сигнал на управляющий механизм крана расхода потока (не показан) для уменьшения или прекращения подачи текучей среды.

Особо следует рассмотрерь рабату широкодиапазонного расходомера, содержащего многосекторную мембрану 8 диафрагмы 4 и выступ 13 предохранительного элемента 5.

1509598

В случае широкодианазонного изме- рения расходомер работает следующим образом.

Если перепад давления на мембране

8, соответствующий наименьшему изме— ряемому расходу текучей среды, лежит в расчетном диапазоне сектора Ml мембраны 8, т.е. секторы мембраны не замыкают микровыключатели 15 на всех lp секторах выступа 13, то с помощью коммутатора преобразователя (не показано) включена измерительная схема на секторе К1 мембраны, а остальные отключены. При превышении перепада давления максимально допустимой величины для сектора Ml замыкается микровыключатель 15 сектора Ml и подается сигнал для отключения измерительной схемы сектора Ml и включения из- 20 мерительной схемы следующего сектора

И мембраны и т.д. При повышении перепада давления, максимально допустимого для данного расходомера, замыка" ют микровыключатель 15 и — го (послед- 25 него) сектора и подают сигнал на исполнительный механизм крана подачи текучей среды для уменьшения или прекращения ее подачи.

При уменьшении подачи жидкости происходят обратные переключения из мерительных схем.

Выполнение подводящего патрубка 1 расширяющимся позволяет резко снизить скорость потока при прохождении им 35 границы перехода между подводящими трубопроводом и патрубком 1, что значительно снижает вероятность повреждения мембраны 8 диафрагмы 4 при прямых и обратных гидродинамических уда- 10 р ах °

Формул а изобретения

1. Расходомер переменного перепада давления, содержащий установленное между подводящим и отводящим трубопроводами сужающее устройство в виде диафрагмы с отверстием и мембраной, на которой закреплены тензорезисторы, соединенные с преобразователем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и обеспечения надежности, сужающее устройство снабжено предохранительным элементом, выполненным в виде пластины с отверстием, сопряженным с отверстием диафрагмы, и выступом, при этом диафрагма и предохранительный элемент образуют полость, сообщенную с отверстием, ширина которой не превышает величину допустимого максимального прогиба мембраны.

2. Расходомер по п. 1, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, мембрана диафрагмы выполнена в виде и секторов разной толщины, разделенных между собой перегородками, опирающимися на поверхность предохранительного элемента, выступ которого разделен выемками на соответствующее число секторов разной высоты, при этом на каждом секторе мембраны закреплена отдельная группа тензореэисторов, связанных с преобразователем, а наименьшее расстояние между соответствующими секторами мембраны и выступа предохранительного элемента не превышает величину допустимого прогиба сектора мембраны.

)509598

Фиг. 5

Составитель Н.Бурбело

Редактор С.Патрушева Техред М.Ходанич Корректор M.Øàðoøè

Заказ 5790/32 Тирык 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям нри ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101