Кориолисовый расходомер

 

Использование: в технике измерения расхода. Сущность изобретения: прямотрубный мерный участок кориолисового расходомера содержит каретку и элемент развязки из восьми идентичных упругих элементов. Погонная масса m и длина I прямотрубного мерного участка, длина b и масса т0 каждого упругого элемента, а также масса Мк каретки выбираются из соотношения 0,4ml Мк +-|-b о ГПо. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 F 1/80

Г СУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ОСПАТЕНТ СССР)

ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 ил. нн

° ь

1 (21) 4929179/10 (22) 18.04.91 (4(6) 07,02.93, Бюл. М 5 (71) Науч но-исследова тел ьский институт п икладной механики (T2) В.А.Антифьеа, Э.А.Григорян, А.А.Иоан в и Э.И.Росин (бб) Патент Великобритании

Й1 2192714, кл. G 01 F 1/80, 1986. (54) КОРИОЛИСОВЫЙ РАСХОДОМЕР (5h) Использование: в технике измерения р схода, Сущность изобретения: прямоИзобретение относится к технике измер ния массового расхода жидкостей и газов и может быть использовано в газовой, нефт ной, химической и пищевой промышленн сти.

Известен расходомер для измерения м ссового расхода, состоящий из двух прям х измерительных труб, выполненных из т тана, электромагнитного возбудителя изt áHûx колебаний, двух инфракрасных беск нтактных съемников информации, расположенных на одинаковых расстояниях от возбудителя колебаний и блока электрон1 ки, определяющего сдвиг по фазе между

c ãHàëàìè, поступающими от съемников информации.

Недостаток устройства состоит в том, что неизбежны гидравлические потери, I обусловленные необходимостью разветвлен11я потока жидкости на два трубопровода и пдследующее объединение двух потоков.

Наиболее близким к заявленному устройству является расходомер. состоящий иэ

2 трубный мерный участок кориолисового расходомера содержит каретку и элемент развязки из восьми идентичных упругих элементов. Погонная масса m и длина f прямотрубного мерного участка, длина Ь и масса m() каждого упругого элемента, а также масса Мк каретки выбираются иэ соотношения

0,4ml = Мк+ — Ь п)о.

3 (Л входного и выходного патрубков с фланцами, входного и выходного сильфонов, обеспечивающих температурную компенсацию, промежуточных фланцев и мерного участка, представляющего собой прямую трубу с размещенным в центральной зоне электромагнитным возбудителем изгибных колебаний, и двух датчиков положения, равноотстоящих от возбудителя колебайий. (д

Недостаток устройства состоит в том, Я что в процессе возбуждения изгибных коле- () баний линия центров масс сечений трубоп- ф, ровода колеблется с частотой вынужденных колебаний; что приводит к вибрациям всего расходомера и, как следствие, к увеличению его ошибки.

Предложенное решение решает задачу уменьшения гидравлических потерь напора жидкости и снижения паразитных вибраций фланцев. Для решения этой задачи в кориолисовый расходомер введена каретка с двусторонней державкой, элемент развязки выполнен из восьми идентичных упругих

1793234 элементов, при этом электродинамический возбудитель колебаний установлен на каретке, каретка закреплена на упругих элементах, каждый из которых, в свою очередь, закреплен между фланцами, пара датчиков закреплена на двусторонней державке, а погонная масса и длина прямотрубного участка — m и l, длина и погонная масса каждого упругого элемента — b и во, а также масса каретки — MK выбираются из соотношения

0 4ml = Мк+ — Ь mo.

1

На фиг, 1 представлена схема предлагаемого расходомера; на фиг. 2 — вторая колебательная система (расчетная схема), Расходомер состоит из прямого мерного участка 1, представляющего собой отрезок трубы, приваренный к промежуточным фланцам 2 и 3, Эти фланцы вмонтированы в жесткий силовой корпус 4, Между фланцами

2 и 3 жестко закреплены восемь упругих элементов 5. Они расположены симметрично относительно осевой линии мерного участка 1, На упругих элементах 5 закреплена подвижная каретка 6 с закрепленными на ней электродинамическими возбудителями

7. На каретке 6 закреплена державка 8 с установленными на ее концах датчиками 9 положения. Информация датчиков 9 положенил поступает на вход блока 10 обработки информации.

Устройство работает следующим образом. При подаче гармонического электрического сигнала на вход электродинамических возбудителей 7 колебаний возникает периодически изменяющаяся сила, которая вызывает изгибные колебания мерного участка 1 и колебанйя противоположного направления каретки 6 на упругих элементах 5. В общем случае амплитуды колебаний мерного участка 1 и каретки 6 отличаются друг от друга. Возникающие при этом инерционныв силы так:хе различны по величине.

Для уравнбвешивания этих сил необходимо обеспечить равенстеэ участвующих в движении масс, Из теорий колебаний известно, что система с распределенными параметрами (а такой системой является мерный участок 1, заполненный жидкост ..-ю), совершающая изгибные колебания, х:-.ра>:.теризуется так называемой приведенной массой. Величина этой массы определяе -ся выражением

mop = mfn (х)дх, о -=где m — погонная масса мерного участка 1 с жидкостью;

4(x) — форма иэгибных колебаний и-го тона;

1 — длина мерного участка.

Для защемленного с двух сторон мерного участка 1 форма изгибных колебаний определяется выражением

shkl — sin kl n(x) = shkx - sinkx пк х сЫс! — cos 1<1

10 x (chkx - coskx), а приведенная масса

mnp = 0,4гл1. l5

Колеблющаяся каретка 6 вместе с восемью упругими элементами 5 образует вторую колебательную систему, расчетная схема которой приведена на фиг, 2, 20 Приведенная масса системы, изображенной на фиг. 2, определяется выражением

25 m p K ™к+ Ь п о

При равенстве собственных частот колебаний и приведенных масс двух колебательных систем обеспечивается полное

30 уравновешивание инерционных и упругих сил, поэтому возникающие при работе электродинамических возбудителей 7 силы не передаются на корпус 4 и фланцы 2 и 3, При отсутствии расхода жидкости через

35 мерный участок 1 осе точки мерного участка движутся в одной фазе, При наличии расхода жидкости из-за возникновения кориолисовых сил возникает сдвиг по фазе между колебаниями двух равноотстоящих от элек40 тродинамического возбудителя 7 сечениях мерного участка 1. В предлагаемой конструкции расходамера на каретке 6 размещена дер>кавка 8, которая совершает поступательные колебания вместе с карет45 кой 6, так как упругие элементы 5 образуют упругий параллелограмм. Датчики 9 положения, размещенные на державке 8, одновременно периодически приближаются к мерному участку 1. При наличии расхода

5î жидкости сигналы датчиков 9 отличаются бдин от другого, причем величина сдвига по фазе между ними пропорциональна массовому расходу. Onðåäåëåíèå сдвига фаэ производится электронным блоком 10, В настоящее время разработан и изготовлен действующий макет массового расходомера, проведены испытания с положительными результатами, 1793234

Формула изобретения

Кориолисовый расходомер, содержащий прямотрубный мерный участок с закрепленными на его концах фланцами, сопряженный с парой датчиков положения, уСтановленных симметрично относительно эйектродинамического возбудителя колебаний, элемент развязки и электронный блок, отличающийся тем, что, с целью

1 уменьшения гидравлических потерь напора в идкости и снижения паразитных вибраций фланцев, в него введена каретка с двусторонней державкой, элемент развязки выполнен из восьми идентичных упругих элементов, при этом электродинамический возбудитель колебаний установлен на каретке, каретка закреплена на упругих элементах, каждый из которых закреплен между фланцами, пара датчиков положения закреплена на двусторонней дер>кавке, а погонная масса m и длина I прямотрубного мерного участка, длина Ь и погонная масса

m0 каждого упругого элемента, а также масса каретки М» выбираются из соотношения 0,4ml = Мк+ 8/3 Ь п1О.