Преобразователь расхода жидкости

 

Изобретение относится к прибо ростроению, а именно к средствам измерения расхода жидкостей и газов в химической и фармацевтической отраслях промышленности для шЛ измерения расхода жидкого топлива транспортными средствами. Цель изобретения - повышение точности измерения . Поступающий через тангенциальный вход измеряемый поток жидкости направляется в цилиндрическую измерительную камеру 1. При этом в ней образуется основной поток в виде винтовой линии, направленной к ее аксиальному выходу. Из-за увлекания частиц потока в нижней части камеры образуется вторичный поток, вращающийся с угловой скоростью, зависящей от расхода поотекающего потока. Благодаря этим потокам турбина 3 вращается с частотой, пропорциональной величине измеряемого потока . При наличии направляющего элемегка k направление основного потока сохраняется пос сянкым независимо от изменения расхода 5 ил. % ел 35 ;о эо 35 Јь 35 сриг1

(S>)S С 01 г 1/06

А .г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ГЮ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (89) вс/39753 (48) 29.08.86 (21) 7774013/10 (22) 05.11.85 (31) 67412 (32) 05.11.84 (33) Вс (46) 15.12.91. Бюл. V 46 (71) ВИЕИ "Ленин" (72) Тодоров Димит.ьр Тодоров, Джуджев Славчо Георгиев и Яръмов

Кирил Димитров (ВС) (53) 6 12.121(088.8) (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к приборостроению, а именно к средствам измерения расхода жидкостей и газов в химической и фармацевтической отраслях промь!шленности для

2 измерения расхода жидкого топлива транспортными средствами. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поступающий через тангенциальный вход измеряемый поток жидкости направляется в цилиндрическую измерительную камеру 1. При этом в ней образуется основной поток в виде винтовой линии, направленной к ее аксиальному выходу, Из-за ув" пекания частиц потока в нижней части камеры образуется вторичный поток, вращающийся с угловой скоростью, зависящей от расхода протекающего потока. Благодаря этим потокам турбина 3 вращается с частотой, пропорциональной величине измеряемого потока. При наличии направляющего элемента 4 направление основного потока сохраняется постсяннь м независимо

î", изменения расхода. 5 ил.

I "698646

Изобретение относится к приборостроению, а именно к средствам измерения расхода жидкостей и газов в химической и фармацевтическои отра слях промышленности„ главным образом при измерении расхода жидкого топлива транспортными средствами.

Известен преобразователь расхода жидкости по патенту СКА У 4011757, кл. С 01 F 1/06, 1977, содержащий успокоитель пульсаций потока жидкости, выполненный из входной и выходной камер, разеделенных между собой упругой (гибкой) мембраной с твердым центром. При этом входная камера соединена гидравлически с тангенциальным входом цилиндрической измерительной камеры, а выходная камера с ее аксиальным выходом. В исходном положении гибкая мембрана прижата винтовой пружиной к торцу входного отверстия преобразователя, так что он является частично закрытым. Посредством успокоителя пульсаций достигается сглаживание пульсаций поступающей жидкости в цилиндрическую измерительную камеру преобразователя.

Недостатком преобразователя является недостаточная точность измерения расхода жидкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения.

На фиг.1 изображена цилиндрическая измерительная камера преобразователя расхода с турбиной и направляющим элементом, частичный акси", альный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - преобразователь расхода жидкости„ продольный разрез; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.3 (через тангенциальный вход цилиндрической измерительной камеры); на фиг. I> - график относительной погрешности (4.) в функции от расхода (Q) при отсутствии направляющего элемента (кривая I) и при наличии направляющего элемента (кривая ТТ).

Преобразователь расхода жидкости содержит цилиндрическую измерительную камеру 1 преобразователя с тангенциальным входом 101 и аксиальным выхОДОм 102. В цилиндрическОй измерительной камере 1 на оси 2 установлена турбина 3 имеющая две прямые лопатки 31 и 32, Над турбиной 3 в цилиндрической измерительной камере 1 установлен направляющий эле10

1 r>

40 мснт 4, составленный из нижнего 41 и верхнего 42 оснований, связанных винтовой поверхностью 43. нижнее поперечное основание 41 (фиг.2) имеет форму кругового сектора, закрывающего часть сечения измерительной цилиндрической камеры 1 и образующего в ней канал 106. Верхнее поперечное основание 42 (фиг.1) представляет собой круговой сектор, расположенный напротив канала 106. Направляющий элемент 4 закреплен в цилиндрической измерительной камере так, что начало винтового участка .

43 находится над ее тангенциальным входом 101. Цилиндрическая измерительная камера 1, изготовленная из прозрачного для инфракрасных лучей материала, имеет корпус 103 (фиг.3). расположенный с основанием 5 внешнего корпуса преобразователя так, что между ними образуется канал 51.

Иеждy основанием 5 и цилиндрическим корпусом 103 установлена гибкая мембрана 6, разделяющая входную 7 и выходную 8 камеры успокоителя преобразователя. В корпусе 103 со стороны гибкой мембраны 6 образованы две полукамеры 104 и 10), которые представляют собой часть входной камеры 7. На внешней стене полукамеры

104 выполнено отверстие 1041, а на внешней стене полукамеры 105 выполнено компенсационное отверстие 1051, расположенное напротив тангенциального входа 101. цилиндрической измерительной камеры 1.На цилиндричес-> ком корпусе 103 установлена плата 9, к которой прикреплены один напротив другого излучатель и фотоприемник фотоэлектрического преобразователя

10 (фиг.4) частоты вращения. Плата

9 (фиг.3) вместе с цилиндрическим корпусом 103 прижата к основанию 5 крышкой 11, в ксторой выполнены канавки 111 и !12. В основании 5 между аксиальным выходом 102 измерительной камеры 1 и выходной камерой

8 успокоителя установлен гидравлический дроссель 52. Входная камера 7 и кольцевое пространство 51 соединены с выходным отверстием (фиг,4) преобразователя, а выходная камера 8 - с выходным отверстием 13.

Преобразователь расхода работает следующим образом.

Поступающий через тангенциальный вход 101 (фиг.1) измеряемый поток

l69P646

При увеличении измеряемого расхода вследствие повышенной разницы давления жидкости над направляющим элементом 4 (фиг.1) и под ним, благодаря форме его.обоих поперечных оснований 41 и 42 создаются условия для выпрямления вращательного движения основного потока в аксиальном выходе 102, чем компенсируется влияние центробежного и центростремительного эффектов. Таким образом, при оптимальном расположении направляющего элемента в цилиндрической измерительной камере 1 достигается линейная зависимость частоты вращения турбины 3 от измеряемого расхода жидкости. Эта частота преобразуется в импульсный электрический сигнал фотоэлектрическим преобразователем 10 (фиг.4) при пересекании светового потока лопатками 31 и 32 турбины 3.

55 жидкости направляется в цилиндрическую измерительную камеру 1. При этом в ней образуется основной поток в виде винтовой линии, направленной к ее аксиальному выходу. Из-за увлекания частиц потока в нижней части камеры образуется вторичный поток, вращающийся с угловой скоростью, зависящей от расхода протекающего потока. Благодаря этим потокам турбина 3 преобразователя расхода вращается с частотой, являющейся функцией измеряемого расхода жидкости.

Из-за существенных разниц в направле15 нии основного потока в области малых и больших значений расхода в результате центробежного и центростремительного эффектов при аксиальном или тангенциальном выходе без направляющего элемента эта функция является нелинейной (фиг.5, I). При наличии направляющего элемента 4 (фиг.1) направление основного потока сохраняется постоянным независимо от изменения рас- 25 хода. Так, при небольших значениях измеряемого расхода благодаря винтовой поверхности 43 и наличию нижнего поперечного основания 4! основной поток жидкости вынужден двигаться по винтовой линии и вращать турбину

3. Таким образом, основной поток всегда находится во взаимодействии с одной из двух лопаток 31 и 32 турбины, что обеспечивает ее равномерное вращение.

В результате обеспечения оптимального направления протекания по" тока в измерительной камере преобразователь имеет более высокую точность в широком диапазоне измерения, При измерении расхода пульсирующего потока, создаваемого, например, мембраной топливного насоса карбюраторного двигателя внутреннего сгорания, действие преобразователя заключается в следующем.

Скачкообразное повышение давления жидкости, поступающей во вход" ное отверстие 12 преобразователя, приводит к деформации гибкой мембраны 6 и передается в выходное отвер" стие 13 преобразователя. Благодаря сопротивлению гидравлического дросселя 52, как и суммарному гидравлическому сопротивлению измерительной камеры l и соединяющих каналов 111 и 112 (фиг,.3), скорость жидкости через цилиндрическую измерительную камеру 1 нарастает гораздо медленнее, Таким образом, прежде чем градиент изменения расхода через измерительную камеру 1 возрастет до не" допустимо большой величины, которая может привести к динамической ошибке, наступает выравнивание давления между входным 12 и выходным 13 отверстиями преобразователя. При следующем скачкообразном снижении давления у входного отверстия 12 преоб" разователя гибкая мембрана 6 благо" даря своей упругости возвращается в свое равновесное состояние, компенсируя аналогичным способом создавшееся падение давления.

Вредные резонансные явления, вызванные B3аимным влиянием источника пульсирующего потока жидкости и гибкой мембраны 6, избегаются посредством созданных местных гидравлических сопротивлений во входной камере

7 успокоителя, образованных частичным гидравлическим разделением полукамер 104 и 105. для этой же цели служит, и компенсационное отверстие

1051 на внешней стене полукамеры 105, через которое протекает часть потока жидкости из пространства 51 в тангенциальный вход 101 измерительной камеры l Вследствие дефазирования ам" плитудных величин скоростей этого потока и потока, поступающего из входной камеры 7 успокоителя, пуль1698646 сации суммарного потока жидкости, протекающего через цилиндрическую измерительную камеру 1, сглаживаются в более высокой степени.

Формула и з о б р е т е н и я

Преобразователь расхода жидкости, содержащий корпус с входным и выходным патрубками, цилиндрическую измерительную камеру с тангенциальнымвходом и аксиальным выходом с установленной в подшипниковых опорах турбиной с лопатками, расположенными напротив тангенциального входа, успокоитель пульсации, выполненный из входной и выходной камер, разделенных между собой гибкой мембраной, при этом входная камера соединена с тангенциальным входом, а выходная - с выходным патрубком, а также фотоэлектрический преобразователь частоты вращения турбины, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повыш ния точности измерения, входная камера 7 успокоителя пульсаций разделена на две полукамеры 104, 105 и соединена с входным патрубком черед входные отверстия 1041, 1051 одно которых 1051 расположено напротив тангенциального входа 101 измерительной камеры, а второе 1041 - на против входного патрубка 12, турбина 3 выполнена с двумя прямоугольнь ми плоскими лопатками 3 1 и 32, в ак сиальном выходе 10? измерительной к меры 1 установлены направляющий эле мент 4, имеющий верхнее и нижнее ос. нования 41 и 42 в виде сектора круга и соединяющую их винтовую поверх ность 43, а аксиальный выход 102 соединен с выходным патрубком 13 посредством гидравлического дроссе. ля 52.

16S8646

Составитель В.Андреев

Редактор И. Кобылянская Texpen .A.Kpàâ÷óê Корректор Албруцар

Заказ 4715 Тираж Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям прн ГЕНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, ужгород, ул. Гагарина, 101