Способ динамического измерения массового расхода жидкости и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: при динамическом измерении массового расхода жидкости путем измерения объема и температуры жидкости заданный объем жидкости изменяют до достижения требуемой массы на величину объемного изменения за счет теплового объемного расширения жидкости относительно температуры при нормальных условиях. Устройство для динамического измерения массового расхода жидкости содержит объемомер и соединенный с ним термокорректор, выполненный в виде цилиндра с закрытыми торцами. В одном из торцов вмонтирован дополнительный цилиндр с преобразователем температуры. Цилиндр соединен с корпусом, внутри которого размещен дисковый золотник. Внутри цилиндра установлены ограничитель, подпружиненный поршень, соединенный кулисой с кривошипным валом, размещенным на оси объемомера, и поршень-упор, установленный с возможностью осевого перемещения между поршнем и термопреобразователем. 2 с. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения расхода жидкости в нефтехимической промышленности.

Известен динамический объемно-массовый способ измерения жидкости, включающий определение объема, отдельный замер действительной температуры жидкости, вычисление коэффициента теплового расширения и массы жидкости [1].

Однако, данный способ отличается сложностью в осуществлении и при использовании.

Известен также объемно-массовый динамический способ измерения жидкости, включающий измерения количества жидкости в единицах объема, коррекцию на изменение температуры посредством преобразователя, воздействующего на механизм, изменяющего передаточное число между осью подвижного элемента и счетного механизма [2].

Однако, данный способ требует дополнительной настройки, учитывающей значение коэффициента объемного расширения измеряемой жидкости, что представляет неудобства в эксплуатации.

Известно устройство, содержащее измеритель объема, датчик действительной температуры, электронно-вычислительную машину, систему автоматической компенсации температуры [1].

Данное устройство отличается сложностью в изготовлении и при его эксплуатации.

Известно также устройство для измерения расхода жидкости, содержащее корпус с цилиндрами и с размещенными в них поршнями, кривошипно-кулисный механизм, кривошипный вал, золотник, подводящий и отводящий патрубки и регулировочный упор [3].

Однако данное устройство при измерении массового расхода имеет значительные погрешности, связанные с температурными изменениями плотности.

Целью изобретения является упрощение способа динамического измерения массового расхода жидкости и устройства для его реализации, а также повышение точности.

Указанная цель достигается тем, что в способе динамического измерения массового расхода жидкости, включающем измерение объема и температуры жидкости и последующее вычисление массового расхода, определенный объем жидкости изменяют до достижения заданной массы на величину объемного изменения за счет теплового объемного расширения жидкости относительно температуры при нормальных условиях.

Указанная цель достигается также и тем, что в устройство для динамического измерения массового расхода жидкости, содержащее объемомер, соединенный осью со счетным механизмом, и преобразователь температуры, выполненный в виде сильфона, введен соединенный с выходным отверстием объемомера посредством отрезка трубопровода термокорректор, выполненный в виде цилиндра с закрытыми торцами, в один из которых вмонтирован дополнительный цилиндр с преобразователем температуры, и соединенного с ним корпуса с входным и выходным отверстиями и с установленными внутри него вдоль оси объемомера дисковым золотником и уплотнителем, размещенным между золотником и выходным отверстием корпуса, при этом внутри цилиндра размещены упор, подпружиненный поршень, соединенный кулисой с кривошипным валом, сидящим на оси объемомера, и поршень-упор, установленный с возможностью осевого перемещения между подпружиненным поршнем и термопреобразователем дополнительного цилиндра, противоположный торец которого закрыт, в стенке цилиндра между подпоршневым пространством и золотником выполнен сквозной канал, совпадающий с двумя диаметрально противоположными входными отверстиями каналов золотника, примыкающими к стенке цилиндра, причем один из каналов золотника соединен с выходным отверстием корпуса.

На чертеже представлена схема устройства для динамического измерения массового расхода жидкости.

Устройство состоит из корпуса 1 и термокорректора, выполненного в виде цилиндра 2, в котором установлен поршень 3, кривошипно-кулисного механизма, содержащего кулису 4 и кривошипный вал 5. Цилиндр 2 снабжен ограничителем-упором 6. На кривошипном валу 5 закреплен дисковый золотник 7, перекрывающий окна корпуса 1. Впускная и выпускная полости дискового золотника 7 разделены уплотнением 8 золотника.

В крышке 9 цилиндра 2 установлен дополнительный цилиндр 10, в котором установлен с возможностью осевого перемещения поршень-упор 11, образуя при этом с торцовой стенкой 12 замкнутую полость изменяемого объема, заполненную измеряемой жидкостью с выполнением условия равенства отношений массы измеряемой порции к площади поршня 3 и массы жидкости в полости изменяемого объема к площади поршня-упора.

Соединение кулисы 4 с поршнем 3 выполнено посредством механизма свободного хода, состоящего из неподвижно закрепленной на поршне 3 втулки 13 с пружиной 14.

Кривошипный вал 5 соединен с аналогичным валом 15 объемомера 16, что обеспечивает синхронизацию измерения массы с измерением объема жидкости.

Входная полость корпуса 1 снабжена отводящим измеренной по массе жидкости патрубком 17 и патрубком 18 для отвода излишней части.

Для динамического измерения массы легколетучих жидкостей, например сжиженных газов, полость изменяемого объема может быть выполнена в виде герметичного сильфона, прикрепленного к поршню-упору и к торцовой стенке цилиндра.

Устройство работает следующим образом.

Измеренная объемомером 16 жидкость подается через впускную полость дискового золотника 7 и каналы в корпусе 1 и перемещает поршень 3 возвратно-поступательно. Движение поршня 3 преобразуется посредством кривошипно-кулисного механизма во вращательное движение кривошипного вала 5. Движение поршня 3 ограничивается в одном крайнем положении ограничителем 6, а в другом - поршнем-упором 11 посредством механизма свободного хода. Кулиса 4 перемещается по втулке 13, сжимая пружину 14. Зафиксированный на кривошипном валу 5 дисковый золотник 7 переключает полости цилиндра 2 к соответствующим магистралям счетчика /вход-выход/.

Вытесняемая поршнем 3 жидкость через каналы в корпусе 1, выходную полость золотника 7 и через патрубок 18 выходит из счетчика и является излишней частью, а доведенная до требуемой массы жидкость отводится через патрубок 17. Для изолирования входной и выходной магистрали между корпусом 1 и дисковым золотником 7 установлено уплотнение 8 золотника.

Синхронизированное вращение кривошипного вала 5 за счет соединения его с аналогичным валом 15 объемомера 16 обеспечивает отвод излишней части жидкости на каждую измеренную объемомером 16 порцию жидкости.

При температурном изменении плотности жидкости, например при уменьшении, измеряемая объемомером 16 масса порции жидкости уменьшится, а объем жидкости в полости, ограниченной поршнем-упором 11, цилиндром 10 и его торцовой стенкой 12, увеличится на эквивалентную величину.

При этом поршень-упор 11 переместится и уменьшит рабочий объем поршня 3 и соответственно уменьшится объем, отводящий порции жидкости на вышеупомянутую эквивалентную величину, что и обеспечивает измерение постоянной массы порции жидкости.

При температурном увеличении плотности жидкости обеспечение постоянной массы измеряемой порции жидкости обеспечивается в обратном порядке.

Регулировка устройства осуществляется за счет подвижного крепления ограничителя 6 и цилиндра 10, а также существующей регулировкой объемомера 16.

Формула изобретения

1. Способ динамического измерения массового расхода жидкости, включающий измерение объема и температуры жидкости с последующим вычислением массового расхода, отличающийся тем, что определенный объем жидкости изменяют до достижения заданной массы на величину его объемного изменения за счет теплового объемного расширения жидкости относительно температуры при нормальных условиях.

2. Устройство для динамического измерения массового расхода жидкости, содержащее объемомер, соединенный осью со счетным механизмом, и преобразователь температуры, выполненный в виде сильфона, отличающееся тем, что в него введен соединенный с выходным отверстием объемомера посредством отрезка трубопровода термокорректор, выполненный в виде цилиндра с закрытыми торцами, в один из которых вмонтирован дополнительный цилиндр с преобразователем температуры, и соединенного с ним корпуса с входным и выходным отверстиями и с установленными внутри него вдоль оси объемомера дисковым золотником и уплотнителем, размещенным между золотником и выходным отверстием корпуса, при этом внутри цилиндра размещены упор, подпружиненный поршень, соединенный кулисой с кривошипным валом, сидящим на оси объемомера, и поршень-упор, установленный с возможностью осевого перемещения между подпружиненным поршнем и термопреобразователем дополнительного цилиндра, противоположный торец которого закрыт, в стенке цилиндра между подпоршневым пространством и золотником выполнен сквозной канал, совпадающий с двумя диаметрально противоположными входными отверстиями каналов золотника, примыкающими к стенке цилиндра, причем один из каналов золотника соединен с выходным отверстием корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1