Устройство для измерения расхода текучих сред

 

Использование: измерение расхода среды с переменной температурой. Сущность изобретения: в симметричном теплопроводящем теле выполнены проточные полости, в которых размещены термочувствительные элементы, соединенные в измерительную схему. Объем каждой последующей полости (в направлении потока среды) увеличен по отношению к предыдущей на одинаковую величину для линеаризации выходной характеристики. 2 ил,

С(?К?Э СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я?s G 01 F 1/68

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

В ЕДОМ СТВО СССР (ГОспАтент сссР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4888371/10 (22) 15.10.90 (46) 15,02,93, Бюл. ¹ 6 (71) Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического ма! ш ностроения (7 ) В. П. Граф-тио (5 ) Авторское свидетельство СССР

M 1679198, кл. 6 01 F 1/68, 1990. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ТЕКУЧИХ СРЕД

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения расходов газов и жидкостей с изменяющейся входной температурой потока.

Известно устройство для измерения раСхода текучих сред, содержащее прямолинейный измерительный трубопровод, на внешней поверхности которого расположен нагревательный элемент. По обеим сторонам нагревательного элемента на одной оси раСположены термочувствительные элементы, выполненные в виде двух обмоток, охватывающих измерительный трубопровод, Величину расхода определяют по разноСти температур в измерительном трубопроводе, возникающей при движении текущей среды внутри измерительного трубопровода, Недостатки известного устройства заключаются в том, что разность температур в измерительном трубопроводе зависит не только от расхода текучей среды, но и от ее температуры, а также от температуры окружак?щей среды (воздуха), от изменения мощности нагревателя, которая зависит от,, 5.U, 1795290 А1 (57) Использование: измерение расхода среды с переменной температурой. Сущность изобретения: в симметричном теплопроводящем теле выполнены проточные полости, в к,?Торых размещены термочувствительные элементы, соединенные в измерител ьную схему. Объем каждой последующей полости(в направлении пото- ка среды) увеличен по отношению к предыдущей на одинаковую величину для линеаризации выходной характеристики. 2 ил, изменения напряжения в сети, Кроме того, зависимость между разностью температур и расходом текучей среды носит ярко выраженный нелинейный характер, что снижает метрологические параметры устройства.

Размещение нагревательного и измерительных элементов непосредственно на изem@i мерительном трубопроводе требует обязательного демонтажа всего устройства в случае выхода иэ строя одного -из;элементов. Кроме того, известное устройство тре- (Л бует индивидуальной градуировки каждого Я элемента, О

Известно также устройство для измере- С) ния расхода текучих сред; содержащее симметричное теплопроводящее тело, вдоль оси которого установлен нагреватель, а на расстоянии от оси выполнено несколько последовательно соединенных проточных полостей, в которых размещены термочувствительные элементы, соединенные с измерительной схемой, Проточные полости имеют одинаковый диаметр, одинаковую длину и, следовательно, одинаковый обьем, Термочувствительные элементы также име1795290 ют одинаковые размеры и поэтому между ними и стенками проточных полостей образуются проточные каналы одинакового сечения, что обусловливает одинаковую скорость протекания измеряемой текучей среды по этим каналам, Поэтому время пребывания текучей среды в каждой проточной полости будет одинаковым, что приводит к одинаковому и незначительному приращению температуры нагрева среды в каждой полости и, следовательно, к снижению чувствительности устройства при повышении расхода текучей среды. Ограничение по ди-апазону измерений сопровождается резко нелинейной характеристикой зависимости 15 выходного сигнала известного устройства от расхода текучей среды, что, в свою очередь, снижает его метрологические параметры.

Задачей изобретения является линев-. 20 ризация выходной характеристики устройства за счет увеличения времени пребывания текучей среды в проточных полостях, Сущность изобретения заключается в 25 том, что в устройстве для измерения расхо- да текучих сред, содержащем симметричное теплопроводное тело, вдоль оси которого установлен нагреватель, а на расстоянии от оси выполнено несколько последовательно 30 соединенных проточных полостей, s которых размещены термочувствительные элементы, соединенные с измерительной схемой, согласно изобретению объем каждой последующей полости увеличен по от- 35 ношЕнию к предыдущей на одинаковую величину.

Линеаризация выходной характеристики устройства достигается за счет повышения чувствительности в верхнем пределе 40 измерений посредством увеличения времени пребывания текучей среды в проточных полостях и увеличения в связи с этим разности между входной и выходной температурами измеряемой жидкости. 45

На фиг. 1 показан общий вид датчика устройства в аксонометрии; на фиг, 2 — элементарная электрическая схема прибора . для измерения температурного градиента в измеряемой среде. 50 устройство для измерения расхода текучих сред содержит симметричное теплопроводящее тело, играющее. роль измерительного теплопровода и представ- . ляющее собой монолитный корпус 1, имею- 55 щий форму параллелепипеда, внутри которого параллельно его центральной оси и на некотором расстоянии от нее выполнены четыре последовательно соединенные между собой цилиндрические проточные полости 2, 3, 4 и 5. При этом объем каждой последующей по ходу потока жидкости проточной полости 3, 4 и 5 увеличен по сравнению с объемом предыдущей на одинаковую величину, Например, если проточная полость 2 имеет объем, составляющий 10 см, то последующая полость 3 имеет объем 15 см, полость 4 имеет объем на 5 см больше з з т.е. 20 см, а полость 5 — 25 смз, т.е. на 5 см больше, чем предыдущая полость 4. B каждой проточной полости 2, 3, 4 и 5 установлены с зазором к стенкам этих полостей стандартные съемные термочувствительные элементы 6, закрепленные на корпусе 1 с помощью резьбовых соединений (не показаны). Термочувствительные элементы 6 являются термосопротивлениями. Полость 2 снабжена входным патрубком 7, а полость 5— выходным патрубком 8 для подвода и отвода измеряемой текучей среды. Вдоль центральной оси корпуса 1 в отверстии 9 установлен нагревательный элемент 10, в качестве которого может быть использован электронагревательный элемент стандартного типа. Термочувствительные элементы

6 имеют электрические сопротивления R<, R2, R3, R4 и включены в измерительную схему четырехкатушечного логометра, содержащего четыре измерительные обмотки W>, Wz, W3, W4 (CM, фиг. 2).

Логометрическая измерительная схема запитана от постоянного источника питания, а нагреватель 10 может питаться от латора переменным током.

Перед началом измерений расхода текучей среды производится прогрев корпуса 1 путем включечия его нагревателя 10 в сеть при заполненных проточных полостях 2, 3, 4 и 5 измеряемой текучей средой. B ходе прогрева измерительного теплопровода— корпуса 1 температура в нем стабилизируется, т.е. распределяется равномерно и симметрично относительно нагревателя 10 и измерительных термочувствительных элементов 6. При этом по мере стабилизации температурного поля в корпусе 1 стабилизируются температура и в жидкости, находящейся в проточных полостях 2, 3, 4 и 5.

Окончание прогрева датчика в целом будет характеризоваться равенством электрических сопротивлений R1=Rz=Rz=R4 термочувствительных элементов 6. При этом вектор суммарного теплового поля по отношению к тепловому полю корпуса 1 не имеет определенной направленности, что приводит к равенству токов, протекающих через катушки логометра W>, Wz, И/„, Wq Формирующее магнитное поле в логометре при этом отсутствует, т.е, вектор магнитного потока равен нулю и, следовательно, стрелка логометра

1795290 будет находиться в левой нулевой части шкалы, около постоянного магнита.

Работа прибора происходит следующим образом.

Измеряемая среда поступает в патру- 5 бок 7 и вытекает через патрубок 8. При движении текучей среды вдоль последовательно соединенных проточных полостей 2, 3, 4 и 5 происходит ее нагрев. Ввиду того, что объем каждой последующей по ходу 10

4вижения потока среды проточной полости

3, 4 и 5 увеличен, время пребывания частиц среды в каждой последующей полости уве 1ичивается, что приводит к разной степени нагревания среды. В полости 2, имеющей 15 наименьший объем, происходит наиболее быстрое изменение температуры среды, протекающей в этой полости, в сторону ее уменьшения, Этим объясняется резкое Ilg вышение чувствительности прибора.в на-- 20 чальной области диапазона измерений расхода текучей среды. В полости 5, имеющей максимальный рабочий объем, изменение температуры протекающей через нее текучей среды происходит,при значитель- 25

Ных расходах среды по сравнению с температурой в полости 2. Таким образом, г1лавное нарастание объемов проточных полостей значительно расширяет диапазон измерения расходов, что в свою очередь. 30 1инеаризует градуиравочную характеристику расходомера. Резкая разница в степени нагрева среды в проточных полостях 3, 4, и 5 создает значительный градиент темпе35

Формула изобретения

Устройство для измерения расхода те- .

Кучих ред, содержащее симметричное теплапроводящее тело, вдоль оси которого установлен нагреватель, а на расстоянии от аси выполнены несколько последовательно соединеннь|х проточных полостей, в которатуры, который фиксируется измерительной схемой, в состав которой входят измерительные элементы 6. Перераспределение токов в элементах 6 формирует в логометре соответствующее магнитное поле. угол поворота которого однозначно связан с углом поворота теплового поля в измерительном теплоп раводе и, соответственно, теплового поля в проточных полостях 2, 3, 4 и 5.

При изменении температурного поля в корпусе 1 по причине изменения температуры входного потока измеряемой среды или от изменения внешней температуры, т.е. температуры окружающего воздуха, изменяется и модуль температурного поля и в проточных полостях 2, 3, 4 и 5, однако при этом угол поворота этого поля остается неизменным, а следовательно, изменение выше перечисленных параметров не сказывается на точности измерения расхода в целом. Изменение напряжения, питающего измерительную схему, не приводит к изменениям показаний логометра, так как при этом изменяются токи в катушках логометра, но угол поворота магнитного поля от этого не меняется. Благодаря высокой разности между входной и выходной температурами измеряемой среды предложенное устройство имеет высокую чувствительность в более широком диапазоне измерений, что позволяет линеариэировать его выходную характеристику и, следовательно, повысить его метрологические параметры. рых размещены термочувствительные элементы, соединенные с измерительной схемой, о т л и ч э ю щ е е с я тем. что, с целью линеаризации выходной характеристики устройства; объем каждой последующей полости увеличен по отношению к предыдущей на одинаковую величину.

1795290

Составитель В.Граф-тио

Техред M.Ìîðãåíòàë Корре ор М,Петрова

Редактор

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

Заказ 423 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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