Вихревой преобразователь расхода

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов. Вихревой преобразователь содержит корпус с расположенным в нем телом обтекания и узел преобразования пульсаций скорости в электрический сигнал. Тело обтекания расположено в зоне отрывного течения на участке корпуса, находящемся по потоку за участком с уменьшенным поперечным сечением. Указанный участок может быть образован кольцевым либо сегментарными выступами на стенках корпуса, а его площадь составляет более 0,9 площади поперечного сечения перед фронтальной плоскостью тела обтекания. Изобретение обеспечивает постоянство градуировочного коэффициента в широком диапазоне чисел Рейнольдса. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно - к вихревым преобразователям расхода, и может быть использовано для измерения расхода жидкостей и газов.

Известны вихревые преобразователи расхода, содержащие корпус с расположенным в нем телом обтекания и узел преобразования пульсаций скорости или давления в электрический сигнал [1]. Работа этих преобразователей основана на использовании эффекта вихреобразования при обтекании потоком жидкости или газа неподвижного тела, помещенного в потоке (эффекта Кармана). Метрологическая характеристика вихревых преобразователей зависит от числа Струхаля, которое остается постоянным в определенной области числа Рейнольда (Rе). В зоне малых чисел Rе число Струхаля практически всех тел обтекания начинает изменяться, что в свою очередь приводит к изменению градуировочного коэффициента прибора К. Это заставляет уменьшать диапазон измерения или усложнять схемы обработки электрического сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по конструктивным признакам является вихревой преобразователь расхода, содержащий корпус с расположенным в нем телом обтекания и узел преобразования пульсаций скорости или давления в электрический сигнал, причем корпус имеет участки с различным поперечным сечением, тело обтекания, создающее вихри в потоке, расположено перед участком корпуса с уменьшенным поперечным сечением, что позволяет улучшить условия вихреобразования и несколько увеличить диапазон измерения [2]. Однако данное решение не обеспечивает постоянства значений градуировочного коэффициента K в области малых значений чисел Re.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание вихревого преобразователя, у которого значение градуировочного коэффициента K оставалось бы постоянным в возможно большом диапазоне расходов (чисел Рейнольдса), что позволило бы получить высокую точность измерения.

Для этого предложен вихревой преобразователь расхода, содержащий корпус, имеющий участок с уменьшенным поперечным сечением, тело обтекания, расположенное в корпусе, и узел преобразования пульсаций скорости в электрический сигнал, отличающийся тем, что тело обтекания расположено в зоне отрывного течения на участке корпуса, находящемся по потоку за участком с уменьшенным поперечным сечением, площадь которого составляет более 0,9 площади поперечного сечения перед фронтальной плоскостью тела обтекания.

Участок корпуса с уменьшенным поперечным сечением может быть образован либо с помощью кольцевого выступа, либо с помощью симметрично расположенных сегментарных выступов на стенках корпуса. В предлагаемых конструкциях тело обтекания размещено в зоне отрывного течения, создаваемого выступами корпуса. Геометрия зоны отрывного течения зависит от числа Рейнольдса, а ее изменения таковы, что позволяет значительно уменьшить относительное изменение K, вызываемое изменением числа Re. Введение в преобразователь элементов, воздействующих на основное течение потока, позволило обеспечить компенсацию изменения коэффициента преобразования и добиться значительного улучшения метрологических характеристик устройства в широком диапазоне измерения расхода.

Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1 и 2), на которых представлены конструкции патентуемого преобразователя при различных вариантах образования участков с уменьшенным поперечным сечением.

Преобразователь содержит корпус 1, тело обтекания 2, узел преобразования пульсаций скорости потока в электрический сигнал 3 и кольцевой выступ 4 (фиг. 1), либо сегментные выступы 5 (фиг. 2).

Работа преобразователя расхода может быть рассмотрена на примере преобразователя, представленного на фиг. 1. При обтекании потоком выступа 4 образуется зона отрывного течения 7, положение точки отрыва основного потока не зависит от числа Re и находится на задней кромке выступа. Длина отрывной зоны L характеризуется длиной пути перемешивания и разделительной линией тока, соединяющей точку отрыва и присоединения. Эту линию условно рассматриваем как прямую. Длина отрывной зоны пропорциональна числу Re, а угол, под которым разделительная линия тока отходит от точки отрыва с увеличением числа Re, уменьшается в отношении: По мере увеличения числа Re течение в отрывной зоне становится турбулентным, а линия тока в пределах рассматриваемых расстояний L 0,5 D0 (где D0 - диаметр уменьшенного участка корпуса) оказывается практически параллельной оси участка. Таким образом, "живое" сечение потока за выступом не остается постоянным и изменяется в зависимости от режима течения. Высота выступа и расстояние l1 определяются в зависимости от требуемого компенсационного изменения градуировочного коэффициента K.

Расстояние от выступа до фронтальной плоскости тела обтекания l1 выбирается равным от 0,5 до 1,2 ширины тела обтекания l.

Результаты испытаний преобразователя, выполненного, например, согласно фиг. 2 с сегментарными выступами, показали, что в диапазоне чисел Рейнольдса до 5103 до 300103, рассчитанных по диаметру D0, относительное изменение K не превышает 0,35%.

Источники информации 1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. - Л.: Машиностроение, 1975.

2. Патент US N 3940986, G 01 F 1/32, 1976.

3. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. - М.: Наука, 1974.

Формула изобретения

1. Вихревой преобразователь расхода, содержащий корпус, имеющий участок с уменьшенным поперечным сечением, тело обтекания, расположенное в корпусе, и узел преобразования пульсаций скорости в электрический сигнал, отличающийся тем, что тело обтекания расположено в зоне отрывного течения на участке корпуса, находящемся по потоку за участком с уменьшенным поперечным сечением, площадь которого составляет более 0,9 площади поперечного сечения перед фронтальной плоскостью тела обтекания.

2. Вихревой преобразователь расхода по п.1, отличающийся тем, что участок с уменьшенным поперечным сечением образован кольцевым выступом в корпусе.

3. Вихревой преобразователь расхода по п.1, отличающийся тем, что участок с уменьшенным поперечным сечением образован сегментарными выступами на стенках корпуса.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам контроля потоков жидкости, и может быть использовано для измерения расходов и количества жидкостей, обладающих ионной проводимостью, в водо-, теплоснабжении, энергетике, химической, пищевой, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности

Изобретение относится к измерительной технике, преимущественно к средствам контроля потоков жидкостей с ионной проводимостью, и может быть использовано для измерения расхода и количества воды, растворов солей, щелочей, кислот, пищевых жидкостей и т.п

Изобретение относится к измерителям потока и, в особенности, к измерителям потока, работающим по принципу измерения частоты иди периода завихрений в вихревой дорожке Кармана, образующейся в движущейся жидкости

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов электропроводных жидкостей в различных отраслях народного хозяйства

Изобретение относится к расходомерам с эффектом Коанда

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в химической, нефтехимической и других областях промышленности, а также в системах тепло- и водоснабжения для точного измерения расхода текучей среды, преимущественно жидкости, протекающей в трубопроводах

Изобретение относится к средствам измерения расхода, через которые непрерывно проходит поток текучей среды

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расходов жидких и газообразных сред с определением динамических характеристик потока текучей среды

Изобретение относится к устройствам преобразования выходного сигнала датчика расхода вихревого типа в качественный информационный сигнал для измерительного прибора расходомера при многофакторном отрицательном воздействии на датчик в реальных условиях его эксплуатации

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения расходов жидкостей

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости или расхода жидкостей и газов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений расхода и количества жидких сред

Изобретение относится к измерению расхода с использованием вихрей Кармана

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода и количества жидких сред

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено в вихревых расходомерах
Наверх