Зонд для измерения дифференциального и избыточного давлений газа или жидкости в трубопроводе

 

Изобретение относится к средствам для измерения параметров газового потока или жидкости в трубопроводах. Зонд для измерения дифференциального и избыточного давлений газа или жидкости в трубопроводе содержит цилиндрический стержень, в котором выполнены отверстия для отбора полного и статического давлений, с фланцем для закрепления на трубопроводе и датчики дифференциального и избыточного давлений. Цилиндрический стержень также содержит камеры полного и статического давлений, камера полного давления расположена на конце стержня, а статического - со стороны фланца, в которых соответственно размещены датчики дифференциального и избыточного давлений, причем датчик дифференциального давления соединен трубопроводом с камерой статического давления, а датчик избыточного давления - с атмосферой. При этом в цилиндрическом стержне могут быть выполнены два приемных отверстия для отбора статического давления и они могут быть выполнены симметрично относительно плоскости, проходящей через продольные оси цилиндрического стержня и отверстия отбора полного давления, и разнесены на угол ±32^o по окружности сечения стержня. Изобретение направлено на повышение точности измерения, а также снижение габаритно-массовых характеристик и стоимости устройства. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к приборному оборудованию применительно к средствам измерения параметров газового потока или жидкости и может быть использовано для измерения давлений в трубопроводе с различными рабочими средами (природный газ, жидкость, пар и т.д.) в различных отраслях промышленности.

Известные измерители давления газа или жидкости в трубопроводе, использующие элементы сужающих устройств потока, например, в виде диафрагм, измеряют давление до и после диафрагмы [1].

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является измерительное устройство, содержащее корпус, датчик давления и смонтированный на корпусе приемник давления в виде трубки Пито. Работает ближайший аналог следующим образом. Приемник Пито вводится в поток, давление которого необходимо измерить. Через отверстие в носовой части приемника и отверстия, выполненные на его цилиндрической части, полное давление и статическое давление соответственно по трубопроводам передаются на датчик давления, который выдает электрический сигнал, пропорциональный разности этих давлений [2].

Основным недостатком указанного устройства является зависимость коэффициента усиления от угла скоса потока, что приводит к дополнительной погрешности при измерении давления. Другим недостатком ближайшего аналога являются сложность конструктивного исполнения, а также дороговизна, обусловленная наличием высокоточных элементов трубки Пито.

Задачей заявляемого технического решения является создание устройства, свободного от указанных недостатков, позволяющего создать конструкцию измерителя давления в виде зонда, вносимого в поток, с помощью которого можно измерять как дифференциальное, так и избыточное давление потока.

Технический результат выражается в увеличении точности измерения, а также в снижении габаритно-массовых характеристик и стоимости устройства.

Сущность заявляемого технического решения заключается в следующем.

Заявляемый зонд выполнен в виде цилиндра, на одном конце которого выполнен фланец для закрепления на трубопроводе, давление в котором необходимо измерить.

Зонд содержит камеры полного и статического давления. В камерах давлений размещены датчики давлений соответственно дифференциального и избыточного. Датчик дифференциального давления соединен трубопроводом с камерой статического давления, датчик избыточного давления соединен трубопроводом с атмосферой.

Особенностью заявляемого технического решения является то, что функцию приемника давлений (трубки Пито) выполняет зонд, в котором выполнены отверстия для забора измеряемых давлений, соединяющие камеры полного и статического давления с внутренней полостью трубопровода, давление в котором необходимо измерить.

Другой особенностью заявляемого технического решения является то, что цилиндрический стержень зонда содержит одно отверстие для приема полного давления и два отверстия для приема статического давления. Отверстия для приема статического давления выполнены симметрично относительно плоскости, проходящей через продольные оси цилиндрического стержня и отверстия приемника полного давления, и разнесены на угол ±32 градуса по окружности сечения зонда.

На чертеже представлен общий вид заявляемого технического решения, где 1 - цилиндрический стержень зонда, 2 - камера полного давления, 3 - камера статического давления, 4 - датчик дифференциального давления, 5 - датчик избыточного давления, 6 - отверстие для отбора полного давления, 7 - отверстие для отбора статического давления, 8 - фланец, 9 - втулка, 10 - гайка, 11 - крышка, 12 - трубопровод статического давления, 13 - трубопровод атмосферного давления, 14 - электрические разъемы, 15 - канал, 16 - трубопровод.

Зонд содержит цилиндрический стержень 1 с фланцем 8. Фланец выполнен в виде полого цилиндра, жестко закрепленного соосно на конце стержня. К фланцу с торца герметично закреплена крышка 11 с электроразъемами 14 для подсоединения электропроводов с датчиков давления 4, 5. Крышка содержит отверстие для трубопровода 13, соединяющего датчик избыточного давления с атмосферой. Камера статического давления выполнена герметичной относительно атмосферы. Закрепление зонда на трубопроводе, давление в котором необходимо измерить, осуществляется с помощью гайки 10 и втулки 9, жестко закрепленной на трубопроводе.

Зонд работает следующим образом.

Зонд устанавливают на трубопроводе 16, пропуская его в отверстие, выполненное в стенке трубопровода так, чтобы продольная ось трубопровода лежала в плоскости, проходящей через продольные оси цилиндрического стержня и отверстия забора полного давления. При этом продольная ось зонда перпендикулярна продольной оси трубопровода 16. Зонд закрепляют гайкой 10 до упора фланцем 8 в корпус трубопровода.

Производят нагнетание давления в трубопроводе. Через приемные отверстия 7 статическое давление поступает в камеру 3 и воздействует на разделительную мембрану датчика избыточного давления 5. С другой стороны в датчик 5 по трубопроводу 13 поступает атмосферное давление. В результате воздействия этих давлений датчик выдает сигнал, пропорциональный избыточному давлению в трубопроводе.

Через приемное отверстие 6 полное давление поступает в камеру 2 и воздействует на разделительную мембрану датчика дифференциального давления 4. С другой стороны в датчик 4 по трубопроводу 12 поступает статическое давление. В результате воздействия этих давлений датчик выдает сигнал, пропорциональный дифференциальному давлению в трубопроводе.

Электрические сигналы по проводам, размещенным в канале 15, передаются на разъемы 14.

Зонд прост в изготовлении, практически все элементы выполнены в виде тел вращения и не требуют использования дефицитных материалов. Датчики давлений содержат измерительную мембрану с нанесенными на ней терморезисторами, преобразующими перемещение мембраны в электрический сигнал.

Источники информации 1. П. П. Кремлевский "Расходомеры и счетчики количества". Справочник. Изд. 4-е переработанное и дополненное. Л.: Машиностроение, 1989.

2. К.А. Миронов и Л.И. Шипетин "Теплотехнические измерительные приборы". Изд 2-е переработанное и дополненное. Машгиз, М., 1958, с.419.

Формула изобретения

1. Зонд для измерения дифференциального и избыточного давлений газа или жидкости в трубопроводе, содержащий цилиндрический стержень, в котором выполнены отверстия для отбора полного и статического давлений, с фланцем для закрепления на трубопроводе, датчики дифференциального и избыточного давлений, отличающийся тем, что цилиндрический стержень содержит камеры полного и статического давлений, камера полного давления расположена на конце стержня, а статического - со стороны фланца, в которых соответственно размещены датчики дифференциального и избыточного давлений, причем датчик дифференциального давления соединен трубопроводом с камерой статического давления, а датчик избыточного давления - с атмосферой.

2. Зонд по п. 1, отличающийся тем, что цилиндрический стержень содержит два приемных отверстия для отбора статического давления, выполненные в стержне между отверстием отбора полного давления и фланцем, соединяющие внутреннюю полость трубопровода с камерой статического давления.

3. Зонд по п. 1 или 2, отличающийся тем, что отверстия для отбора статического давления симметричны относительно плоскости, проходящей через продольные оси цилиндрического стержня и отверстия отбора полного давления, и разнесены на угол ±32^o по окружности сечения стержня.

РИСУНКИ

Рисунок 1