Устройство для измерения параметров потока вязкой среды

 

Использование: измерение параметров потока гидросмесей различной плотности при их перемещении по трубопроводам с разной скоростью. Сущность изобретения: устройство содержит трубчатое основание (3), четыре упругих пластины (2) с силовводящими элементами на противолежащих концах у каждой, трубчатую направляющую потока (1) с четырьмя сквозными отверстиями (5), расположенными в одной плоскости во взаимно перпендикулярных диаметральных направлениях, и трубчатую гибкую оболочку (14). Направляющая потока (1) установлена внутри основания (3) и внешней поверхностью направляющей потока (1) установлены опоры (6) с прокладками (7). Гибкая оболочка (14) выполнена из полиэтиленовой пленки толщиной, равной 0,1-0,15 мм, и своей цилиндрической поверхностью сопряжена с внутренней поверхностью направляющей потока (1). Силовводчщие элементы (12) со стороны одних из концов пластин (2) установлены в контакте с гибкой оболочкой (14) в соответствующих отверстиях (5) направляющей потока (1) и с возможностью смещения в них вдоль оси направляющей потока (1). Упругие пластины (2) выполнены с различной жесткостью и радиально прикреплены к основанию (3). На каждой пластине (2) наклеен тензорезистор (8). Из тёнзорезисторов (8) собран мост Уинстона, который подключен к регистрирующему прибору. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 011 1/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

СО

С> 0

Ы °

6д ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{21) 4914384/10 (22) 27.02.91 (46) 15.04.93, Бюл. ¹ 14 (71) Ленинградский горный институт, им. Г.В.Плеханова

{72) А.Б.Незаметдинов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1045017, кл. 6 01 1 1/26, 1982.

Авторское свидетельство СССР

¹ 617691, кл, G 01 1. 1/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР № 1610315, кл. G 01 1 1/00, 1988. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ПОТОКА ВЯЗКОЙ СРЕДЫ. (57) Использование: измерение параметров потока гидросмесей различной плотности при их перемещении по трубопроводам с разной скоростью, Сущность изобретения: устройство содержит трубчатое основание (3), четыре упругих пластины (2) с силовводящими элементами на противолежащих концах у каждой, трубчатую направляющую потока (1) с четырьмя сквозными отверстияБЫ 1809334 А1 ми (5), расположенными в одной плоскости во взаимно перпендикулярных диаметральных направлениях, и трубчатую гибкую оболочку (14). Направляющая потока (1) установлена внутри основания (3) и внешней поверхностью направляющей потока (1) установлены опоры (6) с прокладками (7).

Гибкая оболочка (14) выполнена из полиэтиленовой пленки толщиной, равной 0,1-0,15 мм, и своей цилиндрической поверхностью сопряжена с внутренней поверхностью направляющей потока (1). Силовводящие элементы (12) со стороны одних из концов пластин (2) установлены в контакте с гибкой оболочкой (14) в соответствующих отверстиях (5) направляющей потока (1) и с возможностью смещения в них вдоль оси направляющей потока (1). Упругие пластины (2) выполнены с различной жесткостью и радиально прикреплены к основанию(3). На каждой пластине (2) наклеен тензорезистор

{8). Из тензорезисторов (8) собран мост Уинстона, который подключен к регистрирующему прибору. 2 ил.

1809334

30

40

Предлагаемое изобретение относитгя к устройствам для измерения параметров потока гидросмесей различной плотности при их перемещении по трубопроводам с разной скоростью.

Цель изобретения — создание устройства для измерения в трубопроводе параметров потока вязкой среды с разной по высоте сечения плотностью, то есть для гидросмесей.

Ка фиг, 1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг. 2 — принципиальная электрическая схема устройства, Предлагаемое устройство включает в себя направляющую потока 1, силовводящие элементы 2, один из концов которого закреплен на основании 3 с помощью гаек

4, а другой размещен в отверстии 5 направ-. ляющей потока. Между основаниями 3 силовводящих элементов 2 и внешней поверхностью направляющей потока 1 установлены опоры 6 с прокладками 7, устраняющими его вибрации. На пластинах силовводящих элементов наклеены рабочие

8 тензорезисторы, которые подключены в схемы электрических мостов 9 Уинстона через усилитель (тензостанцию) 10 к записывающему осциллографу 11;, Жесткость пластин, на которые наклеены тензорезисторы R>, Вз, R4 различная, Жесткость пластин у датчиков R>, Rz одинаковая, Силовводящие элементы 2 на незакрепленных концах содержат чувствительную часть

12, которая имеет площадь 10х10 мм и установлена в отверстиях направляющей потока с зазорами от 0,01 до 0,1 мм со стороны набегания потока гидросмеси и от 0,25 до

0,3 мм — с противоположной стороны, Чувствительные части 12 элементов 2 устанавливаются строго заподлицо с внутренней поверхностью направляющей потока,, что регулируется с помощью гаек 4, Чувствительные части 12 элементов 2 отделены от гидросистемы 13 трубчатой гибкой оболочкой 14 в виде полиэтиленовой пленки толщиной от 0,1 до 0,15 мм.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно каждый чувствительный элемент 12 силовводящего элемента 2 тарируется весовым способом. Жесткость пружин у R>, Из, R4 — различная, самая маленькая у R4, больше у R1 и самая большая жесткость у Вз, Жесткость пружины для Rp, подбирают такую, чтобы при движении по трубопроводу воды без твердых частиц, чувствительный элемент 12, перемещаясь, изгибал пластинку, на которой наклеен тензорезистор 8. Сопротивление тензорезисторов 8 при этом изменяется, что вызывает изменение величины электрического тока пропорционально изгибу упругой пластинки и записывается на ленте осциллографа 11, Жесткость пластин, на которых наклеены тензореэисторы R> и R2, больше чем у предыдущей, но ненамного так, чтобы наличие твердых частиц в потоке сказывалось на перемещение чувствительного элемента 12 у этих тензорезисторов. Жесткость пластины у датчиков Rz = В и по величине должна быть где-то между жесткостью пластин у тензорезисторов Рз и R4, Скорость движения потока в направляющей потока 1 постепенно увеличивают, При малых скоростях начинает изгибаться пластина с тензорезистором R4, затем Rz u

R< и при скоростях. близким к критическим. пластина с тензорезистором Вз, Разница

Вз-R4 показывает, как возрастает напряжение сдвига с увеличением размеров твердых частиц и их концентрацией. 0 величине максимальной концентрации твердой фазы в потоке можно судить по отношению Язв

Rq/Яг — R4. Полиэтиленовая пленка 14 должна быть тонкой (0,1 — 0,15 мм) и достаточно прочной, чтобы не вносить большой процент погрешности в измерения, и в то же время она должна защищать зазоры между отверстиями направляющей потока 1 и чувствительными элементами 12 от попадания в,них твердых частиц, С помощью предлагаемого устройства фиксируется разность касательных сдвигающих напряжений от движенйя потока в одном сечении направляющего потока одновременно, которая определяется разницей показаний Вз-Я . Внутри направляющего потока 1 нормальная составляющая потока равномерно распределена по всему периметру направляющего потока и компенсируется осевой жесткостью всех четырех элементов 2, Трубчатая гибкая оболочка 14 достаточно хорошо прижимается к силовводящему элементу нормальной составляющей потока. Гибкая оболочка имеет коэффициент удлинения значительно больше, чем коэффициент упругости, поэтому трение гидросмеси при движении в направляющем потоке будет передаваться на чувствительный элемент 12.

Если скорость потока постоянна, а осциллограф 11 показывает изменение значения Вз-R4/Rz-R<, то эго означает, что изменилась плотность потока и концентрация твердой фазы. Таким образом устройством определяется изменение вязкостной характеристики гидросмеси.

1809334

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемого устройства — социальный, Формула изобретения

Устройство для измерения параметров потока вязкой среды, содержащее два силовводящих элемента, соединенных с противолежащими концами упругой пластины, основание, с которым жестко соединен один из силовводящих элементов, соединенную опорами с основанием направляющую потока со сквозным отверстием, в котором размещен другой силовводящий элемент, и мост Уинстона, собранный из тензорезисторов и подключенный к регист.рирующему прибору, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет изл енения параметров при разных скоростях потока непостоянной по высоте плотности, оно снабжено тремя дополнительными упругими пластинами с силовводящими элементами на противолежащих концах у каждой, трубчатой гибкой оболочкой, выполненной из полиэтиленовой пленки толщиной 0,1 — 0,15 мм, и антивибрационными прокладками, расположенными между направляющими потока и опорами, при этом основание и направляющая потока выполнены в виде труб, в направля5 ющей потока выполнены три дополнительных сквозных отверстия, лежащих в одной плоскости с первым ее отверстием, все отверстия направляющей потока попарно расположены во взаимно перпендикуляр10 ных диаметральных направлениях, направляющая потока установлена внутри основания коаксиально с ним, гибкая оболочка наружной цилиндрической поверхностью сопряжена с внутренней по15 верхностью направляющей потока, силовводящие элементы со стороны одних из концов пластин установлены в контакте с гибкой оболочкой в отверстиях направляющей потока и с возможностью смещения в

20 них вдоль оси направляющей потока, а упругие пластины выполнены с различной жесткостью и радиально прикреплены к основанию, причем каждый из тензорезисторов моста Уинстона закреплен на соот25 ветствующей упругой пластине.