Датчик давления для расходомера

 

Изобретение предназначено для измерения расхода в трубопроводах большого поперечного сечения. Датчик состоит из присоединенного к трубопроводу корпуса со встроенным в него элементом, в котором образована продольная щелевидная, раскрытая внутрь корпуса канавка переменной глубины. В точке максимальной глубины канавка сообщается со штуцером для отбора максимального давления. Вниз по течению потока в канавке размещен второй штуцер для отбора давления. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения из-за отсутствия нарушения течения в трубопроводе. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к измерению расхода текучих сред в закрытых трубопроводах, в частности к датчикам давления для расходомеров.

Предшествующий уровень техники Обычно датчики давления представляют собой расходомерные диафрагмы, измерительные сопла и трубки Вентури, которые служат для регистрации давления с охватом всего поперечного сечения и для дросселирования с целью создания активного давления. В случае трубопроводов очень большого поперечного сечения такие устройства малопригодны; кроме того, они тяжелы, громоздки, а их изготовление требует больших материальных и трудовых затрат. При их использовании неизбежны ограничения по пропускной способности трубопровода или из-за потерь вследствие трения. Наконец, в названных случаях надежность и точность измерений неудовлетворительны.

Из описания к патенту Германии N 653331 известен датчик давления для расходомеров, устанавливаемый на трубопроводах большого поперечного сечения, в котором, наряду с расходомерной диафрагмой, предусмотрена трубка Вентури, отцентрированная таким образом, что большая ее часть располагается перед расходомерной диафрагмой, а ее задний конец пропущен через отверстие в диафрагме и за диафрагмой, на небольшом расстоянии от нее, оканчивается. Более высокое давление, создающееся перед диафрагмой, воспринимается отверстием, высверленным в стенке, а низкое давление воспринимается у самого низкого места трубки Вентури, причем последнее давление существенно ниже, чем более низкое давление, которое создавалось бы одной диафрагмой. Такая конструкция дорога и не лишена перечисленных выше недостатков. Кроме того, в канале имеют место нарушения течения.

Из описания к патенту США N 3449954 известен расходомер для труб большого диаметра, в котором по периметру распределено несколько датчиков активного давления; каждый датчик представляет собой трапециевидный элемент, выступающий из стенки трубы на некоторую высоту, малую по сравнению с радиусом трубы, и с отверстием для отбора давления в мертвой зоне позади этого элемента. Измерения осуществляют только в отдельных точках вблизи стенок; о профиле потока в целом судить нельзя. И в этом случае сечение канала не свободно от выдающихся в него встроенных элементов.

Раскрытие изобретения Задачей настоящего изобретения является создание датчика давления для расходомера, который был бы пригоден для трубопроводов большого поперечного сечения и одновременно был бы лишен перечисленных выше недостатков.

Решение поставленной задачи достигнуто благодаря тому, что в датчике давления, выполненном в соответствии с настоящим изобретением, создается практически невозмущенный главный поток и, наряду с ним, в особых щелевидных канавках создаются боковые потоки, имеющие достаточное число общих характеристик с главным потоком; в боковых потоках, под воздействием выполненного в форме диффузора расширения в канавках, достигающего своей максимальной глубины, а также под воздействием следующего за расширением конфузора и сил трения между боковыми стенками канавок создается градиент давления, который дает возможность судить о явлениях, развивающихся в главном потоке. Если главный поток достаточно центрально симметричен, можно обойтись лишь одной канавкой в любом месте по периметру трубы; если же приходится считаться с неоднородностью профиля скоростей потока при движении от центра к периферии, на внутренней поверхности корпуса необходимо разместить две или более канавок, равномерно разнесенных по периметру.

Краткое описание фигур чертежей Более подробно изобретение поясняется на основании прилагаемых чертежей, на которых представлены: фиг. 1 - продольный разрез датчика давления согласно первому варианту исполнения; фиг. 2 - поперечный разрез по линии 1-1 на фиг. 1; фиг. 3 - продольный разрез датчика давления согласно второму варианту исполнения; фиг. 4 - поперечный разрез по линии 1-1 на фиг.3.

Варианты осуществления изобретения Предлагаемый датчик давления выполнен в форме корпуса (1), который при помощи одного или нескольких фланцев (2), имеющих уплотнительную прокладку (3), присоединен к фланцу (4) трубопровода (5), подводящего текучую среду, расход которой измеряют. Конфигурация поперечного сечения трубопровода (5) и корпуса (1) является, чаще всего, круглой, а ось (14) корпуса совпадает с осью трубопровода (15). Радиусы (г) несущих потоков каналов одинаковы; иными словами, трубопровод плавно переходит в корпус.

В корпусе (1) вдоль одной (фиг. 3,4) или двух (в этом случае - противолежащих) образующих цилиндрической поверхности приварен создающий давление элемент (8), который образует щелевидную канавку (9) переменной глубины (b), расположенную между двумя боковыми стенками (10) и профилированным дном (13). Глубина (b) канавки (9) постепенно увеличивается, начиная с точки, лежащей вблизи переднего края корпуса, таким образом, что образуемый канавкой (9) боковой канал расширяется наподобие диффузора. В самой глубокой точке канавки, имеющей глубину (b_max), предусмотрен штуцер датчика давления (7) для регистрации создаваемого в этом месте максимального давления. После прохождения этой точки глубина канавки снова уменьшается так, что образуется второй, сужающийся наподобие сопла участок, откуда боковой поток снова воссоединяется с главным. В конце второго участка, где поток целиком течет по главному каналу, размещен второй штуцер датчика давления (6).

При прохождении потока текучей среды через описанный выше датчик давления в точке расположения штуцера (7) регистрируется величина максимального давления, а разность между этой величиной и регистрируемым у штуцера (6) значением давления (уже в отсутствие бокового канала) служит основой для расчета величины расхода текучей среды в единицу времени, при этом в каждом конкретном случае значение поправочных коэффициентов может быть определено эмпирическим путем.

Если проходящий по трубке поток достаточно однороден в смысле сохранения центральной симметрии, вполне точный его расход можно определить при наличие уже одного элемента (8), создающего давление и находящегося в произвольно выбранной точке на периферии, при необходимости, могут быть равномерно распределены несколько элементов (8), создающих давление; иллюстрацией этого случая служат (фиг. 1,2), где представлены два противолежащих элемента (8).

Промышленная применимость Предлагаемый датчик может найти применение в напорных газогидравлических системах различного назначения с каналами любого поперечного сечения с характерными размерами от 10 до 2500 мм для измерения расхода одно- и многофазных текучих сред с включениями различного физико-механического и химического состава. Наиболее оправдано применение на трубопроводах с характерным поперечным размером 800-2500 мм, где известные первичные преобразователи расхода, как правило, не обеспечивают требуемую точность измерений. Среди областей применения можно назвать:
- водоснабжение, водоотведение, теплогазоснабжение и вентиляция населенных мест и промышленных предприятий;
- газовая и нефтяная промышленность;
- химическая и нефтехимическая промышленность;
- разработка месторождения полезных ископаемых гидравлическим способом;
- гидротранспорт хвостов обогатительных фабрик;
- системы транспортировки жидкого и газообразного топлива в энергетике;
- системы гидротранспорта строительных растворов и смесей;
- оросительные системы в сельском хозяйстве;
- технологические газогидравлические системы в пищевой промышленности.

Формула изобретения

1. Датчик давления для расходомера, предназначенного для изменения расхода текучих сред в закрытых трубопроводах, выполненный в виде корпуса (1) с фланцем (2) для присоединения через фланец (4) к трубопроводу (5) и содержащий по меньшей мере один создающий давление элемент (8) со штуцерами (6, 7) для отбора давления, отличающийся тем, что элемент (8) выполнен в виде вваренной в стенку корпуса (1) детали, образующей продольную щелевидную, раскрытую внутрь корпуса канавку (9) переменной глубины (b), постепенно возрастающей, а затем убывающей, ограниченную параллельными боковыми стенками (10) и профилированным дном (13), при этом один из штуцеров (7) для отбора давления сообщается с канавкой в точке ее максимальной глубины для регистрации величины максимального давления.

2. Датчик давления по п.1, отличающийся тем, что вниз по течению потока в канавке (9) размещен второй штуцер (6) для отбора давления.

3. Датчик давления по п.1 или 2, отличающийся тем, что он содержит два противолежащих элемента (8), создающих давление.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.09.2009

Извещение опубликовано: 20.09.2009        БИ: 26/2009

---