Расходомер

 

В канале трубы расходомера предусмотрены пространственно отделенные друг от друга измерительная зона потока большой величины с первыми тепловыми датчиками скорости потока и измерительная зона потока малой величины со вторыми тепловыми датчиками скорости потока. Датчики скорости установлены вблизи поверхности стенки трубы, при этом вторые датчики расположены в узких каналах потока, образованных разделяющим его элементом в виде сетки, расположенным внутри зоны потока малой величины. Каждый второй датчик интегрирован в единый блок вместе с соплом, увеличивающим скорость потока, проходящего через узкий канал. Сигналы датчиков скорости поступают на входы средства для вычисления величины потока на основе выходного сигнала по меньшей мере одного из датчиков в соответствии с величиной потока. Изобретение обеспечивает повышение точности измерения потока газа в широком диапазоне величины потока. 2 с. и 39 з.п.ф-лы, 29 ил.

Описание Область техники, к которой относится изобретение/ Данное изобретение относится к расходомеру для измерения величины потока текучей среды, такой как газ, и, в частности, к расходомеру, способному измерять величину потока в широком диапазоне значений.

Уровень техники Некоторые расходомеры для измерения величины потока текучей среды, такой как газ, вычисляют величину потока с помощью расположения в канале потока датчика скорости потока и умножения скорости потока, полученной с помощью датчика скорости потока, на площадь поперечного сечения канала потока.

На фиг. 29 показана типичная конфигурация такого расходомера. В этом расходомере датчик 1 скорости потока расположен в центре канала потока в трубке 2. Блок 3 вычисляет величину потока посредством умножения скорости потока в центре канала потока, полученной с помощью датчика 1 скорости потока, на площадь поперечного сечения трубки 2 и отображает величину потока на дисплее 4. Для обеспечения высокой точности измерения величины потока с помощью датчика скорости потока датчик 1 скорости потока необходимо располагать в наиболее стабильной части потока текучей среды.

Однако обычный расходомер имеет проблему, заключающуюся в том, что место установки датчика 1 скорости потока трудно определить, поскольку в трубке 2 возникает дрейф в зависимости от величины потока. Необходимо устанавливать датчик 1 скорости потока для ограниченного диапазона величины потока, где дрейф незначителен. Соответственно сужается диапазон измерения величины потока и трудно точно измерять величину потока газа в широком диапазоне величины потока. Дрейф в данном случае означает, что скорость потока изменяется в зависимости от места.

Как указывалось выше, в обычном расходомере трудно обеспечить достаточно широкий диапазон измерения величины потока с использованием единственного датчика скорости потока. Для решения проблемы предлагается следующий способ. Диапазон измерения величины потока разделяют, например, на два диапазона: диапазон большой величины потока и диапазон малой величины потока. При измерении используют датчик скорости потока большой величины для диапазона большой величины потока и датчик скорости потока малой величины для диапазона малой величины потока. Величину потока вычисляют посредством переключения выходных сигналов датчиков скорости потока.

В частности, в JP 08-240469 раскрыт расходомер, содержащий трубу, первый и второй датчики скорости, размещенные в разных измерительных зонах потока для измерения потока большой и малой величины, а также средство для вычисления величины потока на основе выходных сигналов датчиков.

В JP 04-262210 описан расходомер, отличающийся тем, что имеет в канале потока трубу, а в измерительной зоне потока малой величины средство, разделяющее канал потока на множество узких каналов.

Однако в расходомерах, выполненных с использованием множества датчиков скорости потока, как описано выше, поток текучей среды возмущается за счет присутствия одного из датчиков скорости потока и существует вероятность того, что возмущение потока оказывает отрицательное воздействие на точность измерения другого датчика скорости потока. В результате трудно измерять величину потока с высокой точностью в широком диапазоне измерения величин.

В настоящее время используется газомер для домашнего применения, который имеет не только функцию измерения величины потока проходящего газа, но также функцию обеспечения безопасности благодаря установке микрокомпьютера. В соответствии с функцией безопасности, например, если обнаруживается, что величина потока газа равна или превосходит заданную величину или если обнаруживается заданная величина газового потока в течение предельного промежутка времени или дольше, то приводится в действие аварийный верхний клапан для перекрытия канала потока газа. С помощью этих функций обеспечивается обнаружение утечки в трубе, неестественный выход газа и т.п., так что можно предотвращать несчастные случаи и обеспечивать безопасность. Однако для правильного выполнения функций желательно точно измерять величину потока газа в широком диапазоне величины потока.

Сущность изобретения В основу изобретения поставлена задача создать расходомер, способный точно измерять величину потока текучей среды, такой как газ, в широком диапазоне величины потока.

Согласно изобретению создан расходомер, содержащий: трубу, включающую канал потока, через который проходит текучая среда и в котором предусмотрена зона измерения потока малой величины и зона измерения потока большой величины вдоль продольного направления канала потока; разделяющий канал потока элемент, предусмотренный в зоне для измерения малой величины потока в канале потока трубы для разделения канала потока на множество узких каналов потока, каждый из которых имеет малую площадь поперечного сечения; первый датчик скорости потока, предусмотренный в зоне измерения потока большой величины в канале потока трубы, для создания выходного сигнала, соответствующего скорости потока текучей среды, проходящей через зону измерения потока большой величины; второй датчик скорости потока, предусмотренный в узком канале потока, образованном с помощью разделяющего канал потока элемента, для создания выходного сигнала, соответствующего скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал потока; и средство вычисления величины потока на основе по меньшей мере одного выходного сигнала первого датчика скорости потока и выходного сигнала второго датчика скорости потока в соответствии с величиной потока.

В расходомере согласно изобретению сигнал, соответствующий скорости потока текучей среды, проходящей через зону, появляется на выходе первого датчика скорости потока в зоне измерения потока большой величины. С другой стороны, сигнал, соответствующий скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал потока, образованный разделяющим канал потока элементом, появляется на выходе второго датчика скорости потока в зоне для измерения потока малой величины. Средство вычисления величины потока вычисляет величину потока на основе по меньшей мере одного выходного сигнала первого датчика скорости потока и выходного сигнала второго датчика скорости потока в соответствии с величиной потока. В расходомере степень распределения скорости потока в поперечном сечении каждого узкого канала потока (изменения скорости потока в зависимости от места), т.е. степень дрейфа меньше, чем распределение скорости потока в поперечном сечении всего канала потока, если не установлен разделяющий канал потока элемент. Скорость потока в узком канале потока вблизи стенки канала становится выше по сравнению с тем случаем, когда не предусмотрено средство, разделяющее канал.

В расходомере согласно изобретению первый датчик скорости потока может быть выполнен с возможностью крепления на поверхности стенки трубы и отсоединения от нее. Второй датчик скорости потока может быть также выполнен с возможностью крепления на поверхности стенки трубы и отсоединения от нее.

В расходомере согласно изобретению второй датчик скорости потока может быть расположен в узком канале потока, который расположен наиболее близко к поверхности стенки трубы из всего множества узких каналов потока. Первый датчик скорости потока может быть расположен вблизи поверхности стенки трубы.

В расходомере согласно изобретению множество первых датчиков скорости потока могут дополнительно содержать средство вычисления средней скорости потока для зоны измерения большой величины потока, которое вычисляет среднее значение скоростей потока в зоне измерения потока большой величины на основе выходных сигналов множества первых датчиков скорости потока и выдает на выходе среднюю величину для средства вычисления величины потока.

В расходомере согласно изобретению множество вторых датчиков скорости потока могут дополнительно содержать средство вычисления средней скорости потока для зоны измерения потока малой величины, которое вычисляет среднее значение скоростей потока в зоне измерения потока малой величины на основе выходных сигналов множества вторых датчиков скорости потока и выдает на выходе среднее значение для средства вычисления величины потока.

Расходомер согласно изобретению может еще дополнительно содержать в канале потока сеткообразный элемент, регулирующий поток.

Другой расходомер согласно изобретению дополнительно содержит увеличивающее скорость потока средство для увеличения скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал, в котором предусмотрен второй датчик скорости потока.

В расходомере увеличивающее скорость потока средство увеличивает скорость потока текучей среды, проходящей через узкий канал, в котором предусмотрен второй датчик скорости потока. Увеличивающее скорость потока средство может быть выполнено так, чтобы увеличивать скорость потока текучей среды, проходящей через узкий канал, посредством уменьшения пропускной способности пространства вокруг второго датчика скорости потока в узком канале. Увеличивающее скорость потока средство может быть выполнено с помощью пары в форме колонн элементов, которые установлены вертикально с обеих сторон второго датчика скорости потока. Пара выполненных в виде колонн элементов в качестве увеличивающего скорость потока средства может быть установлена вертикально по обе стороны второго датчика скорости потока так, что расстояние между парой колонн расширяется в направлении верхней по потоку стороны канала потока. Второй датчик скорости потока может быть интегрирован в блок датчика с парой выполненных в виде колонн элементов в качестве увеличивающего скорость потока средства, а блок датчика может быть выполнен с возможностью крепления на поверхности стенки трубы и отсоединения от нее. По меньшей мере частично пара выполненных в виде колонн элементов имеет обтекаемую форму вдоль направления потока текучей среды, или пара выполненных в виде колонн элементов может представлять собой вертикальные колонны, каждая из которых имеет поперечное сечение в форме крыла.

В расходомере согласно изобретению множество первых датчиков скорости потока может дополнительно содержать средство вычисления средней скорости потока для зоны измерения потока большой величины, которое вычисляет среднее значение скоростей потока в этой зоне на основе выходных сигналов множества первых датчиков скорости потока и выдает на выходе среднее значение для вычисляющего величину потока средства. Множество вторых датчиков скорости потока может дополнительно содержать средство вычисления средней скорости потока для зоны измерения потока малой величины, которое вычисляет среднее значение скоростей потока в зоне для измерения малой величины потока на основе выходных сигналов множества вторых датчиков скорости потока и выдает на выходе среднее значение для вычисляющего величину потока средства.

В расходомере согласно изобретению второй датчик скорости потока может быть расположен в узком канале потока, который находится наиболее близко к поверхности стенки трубы из всего множества узких каналов потока. Первый датчик скорости потока может быть расположен вблизи поверхности стенки трубы.

Расходомер может дополнительно содержать в канале потока сеткообразный элемент, регулирующий поток.

Согласно изобретению создан еще один расходомер, содержащий: множество датчиков скорости потока, предусмотренных в канале потока, через который проходит текучая среда, для выдачи сигналов, соответствующих скорости потока текучей среды; и вычисляющее величину потока средство для вычисления величины потока на основе по меньшей мере одного из выходных сигналов множества датчиков скорости потока в соответствии с величиной потока, в котором каждый из множества датчиков скорости потока защищен от влияния возмущенного потока, обусловленного присутствием другого датчика скорости потока.

В этом расходомере, поскольку каждый из множества датчиков скорости потока не подвергнут влиянию возмущенного потока, обусловленного присутствием другого датчика скорости потока, можно получать устойчивый выгодной сигнал от каждого из датчиков скорости потока. Величину потока вычисляют на основе по меньшей мере одного из выходных сигналов, так что может быть реализовано устойчивое измерение величины потока.

В этом расходомере множество датчиков скорости потока расположены не на одной прямой линии вдоль направления потока текучей среды, что устраняет влияние возмущенного потока текучей среды. В этом случае поток, возмущенный присутствием датчика скорости потока на расположенной выше по потоку стороне, не достигает датчика скорости потока, расположенного на нижней по потоку стороне, так что выходной сигнал датчика скорости потока на нижней по потоку стороне является устойчивым.

В расходомере в случае, когда распределение скорости потока в поперечном сечении канала потока, перпендикулярном направлению потока текучей среды, является неравномерным в направлении вдоль периферийной поверхности стенок, образующих канал потока, один из множества датчиков скорости потока предпочтительно расположен в месте максимальной скорости потока в распределении скорости потока в направлении вдоль периферийной поверхности стенки канала потока. В этом случае датчик скорости потока, расположенный в месте максимальной скорости потока, может измерять скорость потока с большой чувствительностью. "Случай, когда распределение скорости потока в поперечном сечении канала потока, перпендикулярном направлению потока текучей среды, является неравномерным в направлении вдоль периферийной поверхности стенок, образующих канал потока," обычно относится к случаю, когда форма поперечного сечения канала потока не является круглой.

В расходомере удерживающие блоки для удерживания каждого из датчиков скорости потока гладко заделаны в стенки канала потока, образующие канал потока, без каких-либо зазоров или ступенек, что предотвращает образование возмущений потока текучей среды. В этом случае, поскольку переходы между удерживающими блоками датчика скорости потока и стенкой канала потока являются гладкими, при прохождении газа поток возмущается незначительно и влияние возмущенного потока на другой датчик скорости потока является небольшим.

В расходомере, если взаимное расположение множества датчиков скорости потока таково, что один из них находится на расположенной выше по потоку стороне, а другой - на расположенной ниже по потоку стороне, предпочтительно расположить первый сеткообразный элемент, регулирующий поток, в канале потока между датчиками скорости потока. В таком расходомере поток текучей среды, проходящий через датчик скорости потока, регулируется воздействием первого сеткообразного элемента, регулирующего поток, предусмотренного для канала потока между датчиками скорости потока, так что другие датчики скорости потока вряд ли испытывают влияние возмущенного потока.

Расходомер может быть выполнен также так, что часть из множества датчиков скорости потока расположена в канале потока на верхней по потоку стороне, другие датчики скорости потока расположены в канале потока на нижней по потоку стороне, и вычисляющее величину потока средство вычисляет величину потока в диапазоне потока большой величины на основе выходных сигналов части датчиков скорости потока на верхней по потоку стороне и вычисляет величину потока в диапазоне потока малой величины на основе выходных сигналов других датчиков скорости потока на нижней по потоку стороне. В расходомере величина потока в диапазоне потока большой величины вычисляется на основе выходных сигналов датчиков скорости потока, расположенных выше по потоку, и величина потока в диапазоне малой величины потока вычисляется на основе выходных сигналов датчиков скорости потока, расположенных на нижней по потоку стороне. В диапазоне потока малой величины влияние возмущенного потока, обусловленного присутствием датчиков скорости потока, действует незначительно на датчики скорости потока на нижней по потоку стороне. Следовательно, выходной сигнал датчика скорости потока, расположенного на нижней по потоку стороне, не является неустойчивым.

В расходомере может быть в канале потока дополнительно установлен разделяющий элемент для разделения канала потока на множество узких каналов потока, каждый из которых имеет малую площадь поперечного сечения.

В расходомере может быть в канале потока дополнительно установлен второй сеткообразный элемент, регулирующий поток, на верхней по потоку стороне от множества датчиков скорости потока. В расходомере по меньшей мере поток текучей среды, проходящий через датчик скорости потока на самой верхней по потоку стороне, регулируется действием второго сеткообразного элемента, регулирующего поток.

В расходомере по меньшей мере часть множества датчиков скорости потока может быть расположена вблизи стенки канала потока.

Другие и дополнительные цели, признаки и преимущества изобретения более детально следуют из последующего описания.

Краткое описание чертежей На чертежах изображено: фиг. 1 - продольный разрез расходомера согласно первому варианту выполнения изобретения в схематичном изображении; фиг. 2 - поперечный разрез расходомера согласно фиг.1; фиг.3 - блок-схема расходомера согласно фиг.1; фиг. 4 - диаграмма, схематично иллюстрирующая распределение скоростей потока в канале потока при установке в расходомере регулирующего сетчатого фильтра; фиг. 5 - диаграмма, схематично иллюстрирующая распределение скоростей потока в канале потока в расходомере без регулирующего сетчатого фильтра;
фиг. 6 - продольный разрез расходомера согласно второму варианту выполнения изобретения в схематичном изображении;
фиг.7 - поперечный разрез расходомера согласно фиг.6;
фиг. 8 - пример выполнения сопла в расходомере согласно фиг.6 в изометрической проекции;
фиг.9 - сопло согласно фиг.8 на виде сверху с иллюстрацией действия сопла;
фиг. 10 - пример таблицы зависимости между выходными величинами датчика скорости потока для потока малой величины в расходомере согласно фиг.6 и условиями измерения;
фиг.11 - модификация сопла согласно фиг.6 на виде сверху;
фиг.12 - другая модификация сопла согласно фиг.6 на виде сверху;
фиг.13 - еще одна модификация сопла согласно фиг.6 на виде сверху;
фиг. 14 - график, иллюстрирующий пример зависимости между выходными сигналами датчика и положением установки датчика скорости потока для потока малой величины в расходомере согласно фиг.6;
фиг. 15 - продольный разрез расходомера согласно третьему варианту выполнения изобретения;
фиг.16 - расходомер согласно фиг.15 на виде сверху;
фиг.17 - поперечный разрез расходомера согласно фиг.15;
фиг.18 - блок-схема расходомера согласно фиг.15;
фиг. 19 - расходомер согласно четвертому варианту выполнения изобретения на виде сверху;
фиг.20 - поперечный разрез расходомера согласно фиг.19;
фиг. 21 - расходомер согласно модификации четвертого варианта выполнения изобретения на виде сверху;
фиг.22 - поперечный разрез расходомера согласно фиг.21;
фиг. 23 - поперечный разрез расходомера согласно другой модификации четвертого варианта выполнения изобретения;
фиг. 24 - поперечный разрез расходомера согласно еще одной модификации четвертого варианта выполнения изобретения;
фиг. 25 - продольный разрез расходомера согласно пятому варианту выполнения изобретения;
фиг.26 - поперечный разрез расходомера согласно фиг.25;
фиг. 27 - продольный разрез расходомера согласно шестому варианту выполнения изобретения;
фиг.28 - поперечный разрез расходомера согласно фиг.27;
фиг.29 - продольный разрез известного расходомера.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
Ниже приводится подробное описание вариантов выполнения изобретения со ссылками на чертежи.

Первый вариант выполнения
Первый вариант выполнения изобретения показан на фиг.1-5.

На фиг.1 показан продольный разрез расходомера согласно первому варианту выполнения изобретения. На фиг.2 показан поперечный разрез по линии II-II на фиг. 1. Расходомер согласно этому варианту выполнения изобретения используется в качестве газомера. Этот расходомер 10А содержит трубу 10, имеющую вход 11 для подачи газа 20 и выход 12 для выпускания газа 20. Диаметр канала 13 потока в трубе 10 равен, например, 50 мм. В канале 13 потока в продольном направлении предусмотрены измерительная зона 15 для потока малой величины на верхней по потоку стороне и измерительная зона 16 для потока большой величины на нижней по потоку стороне. В измерительной зоне 15 для потока малой величины предусмотрен регулирующий сетчатый фильтр 14 для регулирования и спрямления потока газа 20 и подавления возникновения дрейфа. Регулирующий сетчатый фильтр 14 приведен в качестве возможного примера "разделяющего канал потока элемента" в формуле изобретения.

Как показано на фиг.2, регулирующий сетчатый фильтр 14 разделяет канал 13 потока в измерительной зоне 15 для потока малой величины на множество узких каналов 14А потока, каждый из который имеет площадь поперечного сечения, меньшую чем канал 13. Газ 20 проходит через разделенные узкие каналы 14А потока. Форма поперечного сечения узкого канала 14А потока может быть не только треугольной, как показано на фиг.2, но также другой, например, прямоугольной формой, формой волны или шестиугольной формой.

В трубе 10 в измерительной зоне 15 для потока малой величины предусмотрены вставные блоки 17а и 17b для датчиков скорости потока малой величины, так что они расположены друг напротив друга (в верхней и нижней частях на фиг. 1). Во вставных блоках 17а и 17b для датчиков скорости потока малой величины закреплены датчики 15а и 15b скорости потока малой величины, удерживаемые соответственно с помощью удерживающих датчики блоков 151а и 151b. Чувствительная часть (не изображена) на вершине каждого из датчиков 15а и 15b скорости потока направлена в сторону центра узкого канала 14А потока, который расположен ближе всего к поверхности стенки из множества узких каналов 14А, образованных регулирующим сетчатым фильтром 14.

С другой стороны, в трубе 10 в измерительной зоне 16 для потока большой величины предусмотрены вставные блоки 18а и 18b для датчиков скорости потока большой величины, так что они расположены друг напротив друга (в верхней и нижней частях на фиг.1). В вставные блоки 18а и 18b для датчиков скорости потока большой величины вставлены датчики 16а и 16b скорости потока для большой величины потока, удерживаемые соответственно с помощью удерживающих датчики блоков 161а и 161b.

Датчики 15а и 15b потока малой величины используются для измерения величины потока в диапазоне малой величины потока, а датчики 16а и 16b скорости потока большой величины используются для измерения величины потока в диапазоне большой величины потока. Каждый из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины соответствует "второму датчику скорости потока" в формуле изобретения, а каждый из датчиков 16а и 16b скорости потока большой величины соответствует "первому датчику скорости потока" в формуле изобретения.

Каждый из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины и датчиков 16а и 16b скорости потока большой величины имеет, например, (не изображенные) нагревательный блок и два температурных датчика, расположенных выше и ниже по потоку от нагревательного блока. В этом случае величина, соответствующая скорости потока, может быть получена из величины мощности, подаваемой в нагревательный блок для поддержания постоянной разницы температур, измеряемых двумя температурными датчиками, или скорость потока может быть получена из разницы температур, измеряемых двумя температурными датчиками при нагревании нагревательного блока неизменяемым током или при неизменяемой мощности.

Канал 13 потока на верхней по потоку стороне датчиков 15а и 15b снабжен сеткой 19а для регулирования и спрямления потока, и канал 13 потока между датчиками 15а и 15b скорости потока малой величины и датчиками 16а и 16b скорости потока большой величины снабжен сеткой 19b для регулирования и спрямления потока. Например, в качестве сеток 19а и 19b используется сетка 100 или подобная ей.

На фиг. 3 показана блок-схема контура, к которому подключен расходомер 10А. Контур содержит вычисляющий среднюю скорость потока блок 41 для вычисления среднего значения скоростей потока в узких каналах 14А потока, образованных регулирующим сетчатым фильтром 14, на основе выходных сигналов датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины и вычисляющий среднюю скорость потока блок 42 для вычисления среднего значения скоростей потока в измерительной зоне 16 для большой величины потока на основе выходных сигналов датчиков 16а и 16b скорости потока большой величины. Контур содержит также блок 43 переключения сигналов для выбора одного из выходов вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41 или вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42 в соответствии с величиной потока; блок 45 дисплея для отображения величины потока газа и интегрированной величины потока на основе выходного сигнала переключающего блока 43 и внешний выходной терминал 46 для выдачи наружу величины потока, вычисленной вычисляющим величину потока блоком 44, и интегрированной величины потока. Вычисляющие среднее значение скорости потока блоки 41 и 42 и вычисляющий величину потока блок 44 соответствуют примеру "вычисляющего величину потока средства" в формуле изобретения.

Блок 43 переключения сигналов подключает выход вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41 к вычисляющему величину потока блоку 44, если величина потока, вычисленного вычисляющим величину потока блоком 44, находится в заданном диапазоне малой величины потока. Блок 43 переключения сигналов подключает выход вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42 к вычисляющему величину потока блоку 44, если величина потока, вычисленного вычисляющим величину потока блоком 44 находится в заданном диапазоне большой величины потока. Если величина потока находится в заданном диапазоне малой величины потока, то вычисляющий величину потока блок 44 вычисляет величину потока посредством умножения среднего значения скоростей потока, выдаваемого на выходе вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41, на коэффициент формы трубы, соответствующий узкому каналу 14А потока в регулирующем сетчатом фильтре 14. Если величина потока находится в заданном диапазоне большой величины потока, то вычисляющий величину потока блок 44 вычисляет величину потока посредством умножения среднего значения скоростей потока, выдаваемого на выходе вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42, на коэффициент формы трубы, соответствующий каналу 13 потока на нижней по потоку стороне регулирующего сетчатого фильтра 14.

В случае когда диапазон малой величины потока и диапазон большой величины потока частично накладываются друг на друга и величина потока становится больше, то когда величина потока достигнет верхнего предела перекрывающегося диапазона, величину потока можно вычислять посредством переключения с выхода вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41 на выход вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42. В случае когда величина потока становится меньше, то когда величина потока достигнет нижнего предела перекрывающегося диапазона, величину потока можно вычислять посредством переключения с выхода вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42 на выход вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41. Каждый из вычисляющих среднее значение скорости потока блоков 41 и 42, блок 43 переключения сигналов и вычисляющий величину потока блок 44 могут быть выполнены, например, в виде микрокомпьютера.

Ниже приводится описание принципа действия расходомера 10А, имеющего описанную выше конфигурацию, и газомера, в котором применен расходомер 10А.

Газ 20 со входа 11 сначала проходит через каждый из множества узких каналов 14А потока в регулирующем сетчатом фильтре 14 в измерительной зоне 15 для потока малой величины. В это время каждый из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины выдает сигнал, соответствующий скорости потока газа 20. Газ 20, который прошел измерительную зону 15 потока малой величины, проходит через измерительную зону 16 потока большой величины и выходит через выход 12. В это время каждый из датчиков 16а и 16b скорости потока большой величины выдает сигнал, соответствующий скорости потока газа 20, проходящего через измерительную зону 16 потока большой величины.

Вычисляющий среднее значение скорости потока блок 41 вычисляет среднее значение скоростей потока в узких каналах 14А потока на основе выходных сигналов датчиков 15а и 15b. Вычисляющий среднее значение скорости потока блок 42 вычисляет среднее значение скоростей потока в измерительной зоне 16 большой величины потока на основе выходных сигналов датчиков 16а и 16b скорости потока большой величины. Блок 43 переключения сигналов подключает выход вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41 к вычисляющему величину потока блоку 44, если величина потока, вычисленная вычисляющим величину потока блоком 44, находится в заданном для малой величины потока диапазоне. Блок 43 переключения сигналов подключает выход вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42 к вычисляющему величину потока блоку 44, если величина потока, вычисленная вычисляющим величину потока блоком 44, находится в заданном для большой величины потока диапазоне. Вычисляющий величину потока блок 44 вычисляет величину потока и интегрированную величину потока на основе среднего значения скоростей потока на выходе вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41, если величина потока находится в заданном для малой величины потока диапазоне. Вычисляющий величину потока блок 44 вычисляет величину потока и интегрированную величину потока на основе среднего значения скоростей потока на выходе вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42, если величина потока находится в заданном для большой величины потока диапазоне. Интегрированная величина потока, вычисленная вычисляющим величину потока блоком 44, отображается на дисплее блока 45. Возможно также частичное перекрытие диапазона для малой величины потока и диапазона для большой величины потока, при этом получают среднее значение величины потока, вычисленное на основе среднего значения скоростей потока на выходе вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41, и величину потока, вычисленную на основе среднего значения скоростей потока на выходе вычисляющего среднее значение скорости потока блока 42, и используют полученные средние значения в качестве измеренной величины потока.

Ниже приводится описание отличительной части принципа действия изобретения.

На фиг.4 и 5 иллюстрируется различие в распределении скорости потока при использовании регулирующего сетчатого фильтра 14 и при отсутствии регулирующего сетчатого фильтра 14. На фиг.4 показано распределение 30 скорости потока при расположении регулирующего сетчатого фильтра 14 согласно данному варианту выполнения. На фиг.5 показано для сравнения распределение 31 скорости потока в канале 13 потока при отсутствии регулирующего сетчатого фильтра 14.

Обычно скорости потока распределяются так, что наибольшая скорость потока находится в центре канала потока и она становится меньше в направлении поверхности стенки, что называется дрейфом скорости потока. В частности, степень дрейфа высока в диапазоне потока малой величины. Если даже поток измеряется в центральной части канала потока, то может наступить случай, когда невозможно измерять поток вблизи поверхности стенки канала потока. В частности, распределение скорости потока в канале 13 при отсутствии регулирующего сетчатого фильтра 14 в измерительной зоне 15 для малой величины потока показано в качестве примера на фиг.5. На диаграмме длина стрелки 31 соответствует величине скорости потока. Как показано на диаграмме, при креплении датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины на поверхности стенки датчики 15а и 15b малой величины потока измеряют наименьшую скорость потока в распределении 31 скорости потока. В зависимости от величины потока может наступить случай, когда такая скорость потока не может быть измерена. Таким образом, сужается диапазон измеряемых величин потока, в особенности в зоне нижнего предела.

И наоборот, если предусмотрен регулирующий сетчатый фильтр 14, как показано на фиг.4, то каждый узкий канал 14А потока, образуемый регулирующим сетчатым фильтром 14, имеет распределение 30 скорости потока, в котором скорость потока велика в центре и мала в периферийной части. При этом практически нет различия между средней скоростью потока в узком канале 14А потока в центре канала 13 потока и средней скоростью потока в узком канале 14А потока в периферийной части. Это означает, что средняя скорость потока в узком канале 14А потока, расположенном наиболее близко к поверхности стенки трубы 10 в случае установки регулирующего сетчатого фильтра 14 значительно больше, чем средняя скорость потока вблизи поверхности стенки трубы 10 в случае отсутствия регулирующего сетчатого фильтра 14 (фиг.5). Чувствительность измерения датчиков 15а и 15b скорости потока для малой величины потока на фиг.4 выше чувствительности измерения датчиков 15а и скорости потока для малой величины потока на фиг.5. Таким образом, расширяется диапазон измеряемых величин потока в зоне нижнего предела.

В частности, как указывалось выше, если чувствительная часть на вершине каждого из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины расположена так, что она находится около центра узкого канала 14А потока, который наиболее близок поверхности стенки трубы 10, то измеряется пиковое значение распределения 30 скорости потока в узком канале потока. Следовательно, дополнительно улучшается чувствительность измерения и дополнительно увеличивается диапазон измерения величины потока в зоне нижнего предела.

Даже если датчик 1 скорости потока (фиг.29) не расположен в центральной части канала потока, что является обычным для известного уровня техники, а датчики 15а и 15b скорости потока малой величины расположены на стенке трубы 10 или вблизи нее, то может быть обеспечена достаточная чувствительность измерения и обеспечивается достаточный диапазон измерения величины потока.

Поскольку датчики 16а и 16b большой величины потока, расположенные в измерительной зоне 16 большой величины потока, используются для измерения скорости потока газа в диапазоне большой величины потока, то обеспечивается их чувствительность измерения. Сетка 19b для регулирования потока расположена непосредственно на верхней по потоку стороне измерительной зоны 16 большой величины потока, так что подавляются возмущения потока. Для этого не требуется специального регулирующего сетчатого фильтра в измерительной зоне 16 для потока большой величины. При необходимости регулирующий сетчатый фильтр может быть также расположен в измерительной зоне 16 потока большой величины.

Как указывалось выше, в расходомере согласно данному варианту выполнения датчики 15а и 15b скорости потока малой величины расположены в узких каналах 14А потока, образованных с помощью регулирующего сетчатого фильтра 14, и измерительная часть на вершине каждого из датчиков 15а и 15b скорости потока расположена в центральной части узкого канала 14А потока, так что можно осуществлять измерение скорости потока с высокой чувствительностью также в диапазоне для малой величины потока. Положение установки датчика скорости потока не ограничивается частью вокруг центра канала потока даже в диапазоне малой величины потока, в котором легко возникает дрейф, в отличие от известного уровня техники, а может выбираться свободно. Таким образом, даже если датчик скорости потока расположен вблизи стенки трубы, где установка особенно проста, то малая величина потока не становится не измеряемой. Диапазон измерения величины потока может быть значительно расширен. Поскольку появление возмущений потока в пространстве, в котором расположены датчики 15а и 15b скорости потока малой величины, подавляется с помощью регулирующего действия регулирующего сетчатого фильтра 14 и сетки 19а, повышается точность измерения величины потока.

При применении расходомера в качестве газомера можно реализовать высокую точность измерения в широком диапазоне величины потока от диапазона малой величины потока до диапазона большой величины потока. В частности при применении расходомера в качестве газомера, имеющего функцию обеспечения безопасности и определяющего состояние ненормального расхода газа для предотвращения несчастных случаев, можно обеспечить точное выполнение этой защитной функции.

В данном варианте выполнения за счет установки регулирующего сетчатого фильтра 14 датчики 15а и 15b скорости потока малой величины можно располагать на поверхности стенки трубы 10 или очень близко к ней при обеспечении высокой чувствительности измерения скорости потока. Следовательно, каждый из датчиков может быть относительно просто выполнен в съемном блоке датчика. При использовании такого съемного блока датчика становится более простым соединение между каждым из датчиков и измерительным контуром газомера. Кроме того, при возникновении неисправностей, например, в любом из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины, датчиков 16а и 16b скорости потока большой величины и т.п., достаточно заменить только блок датчика без разборки всего канала 13 потока, что облегчает обслуживание расходомера. Это же относится к датчикам 16а и 16b скорости потока большой величины.

Второй вариант выполнения
Ниже приводится описание второго варианта выполнения изобретения со ссылками на фиг.6-14.

На фиг.6 показан продольный разрез расходомера согласно второму варианту выполнения изобретения. На фиг.7 показан поперечный разрез по линии VII-VII на фиг.6. Теми же позициями обозначены одинаковые с фиг.1 и 2 элементы и их описание в этой части не приводится. В расходомере согласно данному варианту выполнения блоки 150а и 150b датчиков, включающие в себя датчики 15а и 15b скорости потока малой величины в качестве вторых датчиков скорости потока, съемно установлены в вставных блоках 17а и 17b для датчиков скорости потока малой величины. В регулирующем сетчатом фильтре 14 предусмотрены, например, установочные канавки 21а и 21b, каждая из которых имеет глубину около 15 мм и длину в продольном направлении около 27 мм в частях, соответствующих установочным частям в блоках 150а и 150b датчиков.

Блок 150а датчика включает в себя сопло 22а в качестве средства, увеличивающего скорость потока газа 20, проходящего через узкий канал 14А потока, для которого предусмотрен датчик 15а скорости потока малой величины, блок 23а удерживания сопла 22а и блок 151а удерживания датчика 15а скорости потока малой величины. Блок 150b датчика включает в себя сопло 22b в качестве средства, увеличивающего скорость потока газа 20, проходящего через узкий канал 14А потока, для которого предусмотрен датчик 15b скорости потока малой величины, блок 23b удерживания сопла 22b и блок 151b удерживания датчика 15b скорости потока малой величины.

В блоке 150а сопло 22а, блок 23а удерживания сопла, датчик 15а скорости потока малой величины и блок 151а удерживания датчика выполнены как единое целое. В блоке 150b сопло 22b, блок 23b удерживания сопла, датчик 15b скорости потока малой величины и блок 151b удерживания датчика выполнены как единое целое. Выполнение блоков 150а и 150b датчиков посредством указанного выше интегрирования и возможность съемного крепления блоков 150а и 150b к вставным блокам 17а и 17b для датчиков скорости потока малой величины упрощает установку элементов на трубу 10 и снятие их с нее. Все элементы блоков 150а и 150b датчиков могут не быть интегрированными, и каждый из них может быть выполнен с возможностью отделения.

Датчики 15а и 15b скорости потока малой величины выполнены так, что чувствительная часть на вершине каждого из датчиков 15а и 15b скорости потока расположена в центральной части узкого канала 14А потока, который расположен ближе всего к поверхности стенки. Сопла 22а и 22b расположены в установочных канавках 21а и 21b, созданных в регулирующем сетчатом фильтре 14. Как показано на фиг.8, каждое из сопел 22а и 22b имеет такую форму, что пропускное пространство в каждой из установочных канавок 21а и 21b постепенно уменьшается от верхней по потоку стороны к нижней по потоку стороне. Таким образом, пропускное пространство вокруг каждого из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины в узком канале 14А потока постепенно уменьшается от верхней по потоку стороны к нижней по потоку стороне, что позволяет увеличить скорость газа 20, проходящего через узкий канал 14А потока.

На фиг. 8 и 9 показаны примеры выполнения сопел 22а и 22b. Как показано на фиг. 8 и 9, каждое сопло 22а и 22b содержит пару колоннообразных элементов, установленных вертикально по обе стороны каждого из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины. Пара колоннообразных элементов, образующих каждое из сопел 22а и 22b, установлены вертикально по обе стороны каждого из датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины, так что расстояние между передними частями 51 элементов постепенно расширяется в направлении вверх по потоку в узком канале 14А потока. В результате газ 20, скорость которого возрастает, скорее проходит между парой колоннообразных элементов. Высота каждого сопла 22а и 22b составляет, например, около 10 мм. В качестве материала сопел 22а и 22b можно использовать, например, металл, такой как алюминий или нержавеющая сталь, полимер и т.п.

Предпочтительно, чтобы по меньшей мере внутренняя сторона (сторона, на которой предусмотрены датчики 15а и 15b малой величины потока) передней части 51 или задней части 52 каждого сопла 22а и 22b имела обтекаемую форму. При выполнении обтекаемой передней части 51, как показано на фиг.9, газ 20 свободно проходит через сопло 22а или 22b и при этом простым образом увеличивается скорость потока газа 20. При выполнении обтекаемой задней части 52 газ 20, пропускаемый через сопло 22а или 22b, свободно проходит через заднюю часть 52, так что это предотвращает замедление газа 20 в задней части 52.

Конфигурации других частей расходомера 10В аналогичны первому варианту выполнения. Выполнение измерительного контура газомера, в котором используется расходомер 10В согласно данному варианту выполнения аналогично выполнению измерительного контура (фиг.3) в первом варианте
выполнения. Однако во втором варианте выполнения вычисляющий величину потока блок 44 вычисляет величину потока посредством умножения среднего значения скоростей потока, получаемых на выходе вычисляющего среднее значение скорости потока блока 41, не только на коэффициент формы трубы, соответствующий узкому каналу 14А потока в регулирующем сетчатом фильтре 14, но и на коэффициент коррекции, соответствующий форме сопла 22а или 22b.

Ниже приводится описание принципа действия расходомера 10В согласно данному варианту выполнения.

Газ 20, подаваемый на вход 11, сначала проходит через множество узких каналов 14А потока в регулирующем сетчатом фильтре 14 в измерительной зоне 15 малой величины потока. В это время регулирующий сетчатый фильтр 14 действует аналогично первому варианту выполнения (фиг.4) для увеличения скорости потока вблизи стенки трубы. Часть газа 20, проходящая через множество узких каналов 14А потока, достигает сопел 22а и 22b, расположенных вертикально по обе стороны датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины. Когда газ 20 достигает сопел 22а и 22b, скорость потока газа 20 увеличивается за счет действия сопел 22а и 22b. Газ 20, скорость которого увеличилась, проходит через датчики 15а и 15b скорости потока малой величины, расположенные соответственно в центре сопел 22а и 22b на внутренней поверхности стенки канала 13 потока. В это время датчики 15а и 15b скорости потока малой величины образуют на выходе сигналы, соответствующие скорости потока газа 20, увеличенной с помощью сопел 22а и 22b. Газ 20, который прошел через измерительную зону 15 для малой величины потока, проходит измерительную зону 16 для большой величины потока и выходит через выход 12. В это время датчики 16а и 16b скорости потока большой величины создают на выходе сигналы, соответствующие скорости потока газа 20, проходящего через измерительную зону 16 потока большой величины. Поскольку операции по дальнейшей обработке сигналов аналогична первому варианту выполнения, то их описание не приводится.

На фиг. 10 показана таблица, иллюстрирующая изменение выходной величины датчика при изменении условий измерения в датчиках 15а и 15b скорости потока малой величины. В таблице приведены результаты измерения, полученные при четырех измененных условиях измерения. Условия измерения В-D относятся к случаю, когда вблизи датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины предусмотрены сопла 22а и 22b при измерении скорости потока. Условия измерения А относятся к случаю, когда скорость потока измеряют без сопел 22а и 22b (соответствует случаю, когда высота каждого сопла 22а и 22b равна 0).

Для условий измерения В-D, т.е. для случаев, когда сопло 22а, высота которого составляет около 10 мм, и сопло 22b, высота которого составляет около 7 мм от чувствительных частей датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины, вставлены в установочные канавки 21а и 21b, имеющие глубину около 11,5 мм от чувствительных частей датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины, приведены результаты измерений. Таким образом, при условиях измерения В-D сопло 22а, имеющее высоту около 10 мм, установлено вблизи датчика 15а скорости потока малой величины, а сопло 22b, имеющее высоту около 7 мм, установлено вблизи другого датчика 15b скорости потока малой величины. При условиях измерения D одновременно считываются выходные величины датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины. При условиях измерения С при закрывании датчика 15b скорости потока малой величины, у которого установлено сопло 22b с помощью заглушки, считывают выходную величину датчика 15а скорости потока малой величины, у которого установлено сопло 22а, имеющее высоту около 10 мм. При условиях измерения В, когда датчик 15а скорости потока малой величины, у которого установлено сопло 22а, закрыт заглушкой, считывают выходную величину датчика 15b скорости потока, у которого установлено сопло, имеющее высоту около 7 мм. При всех условиях измерения А-D в качестве газа 20 используют воздух, а диаметр канала 13 потока в трубе 10 составляет около 56 мм. При введении газа 20 с очень малой величиной скорости потока (величиной скорости потока, соответствующей 5 литрам в час), показанные на фиг. 10 выходные величины датчиков соответствуют импульсам нетто на выходе датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины.

Из результатов измерения, показанных в таблице на фиг.10, следует, что при отсутствии сопел 22а и 22b (условия измерения А) газ 20 с очень малой величиной потока не может быть обнаружен с помощью датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины (величина выходного сигнала датчиков равна 0). И наоборот, если предусмотрены сопла 22а и 22b (условия измерения В-D, то на выходах датчиков создаются сигналы более чем из 7 импульсов, и таким образом, измеряется скорость потока газа 20 даже при очень малой величине скорости потока. Из этого следует, что с помощью сопел 22а и 22b повышается действительная чувствительность датчиков 15 скорости потока малой величины.

Выходная величина датчика 15а скорости потока малой величины, у которого установлено сопло 22а, имеющее высоту около 10 мм (условие измерения С), почти в два раза больше, чем выходная величина датчика 15b скорости потока, у которого установлено сопло 22b, имеющее высоту около 7 мм (условие измерения В). Указанное относится также к случаю, когда осуществляют по отдельности считывание датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины (условия измерений В и D), а также к случаю, когда осуществляют одновременное считывание датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины (условие измерения D). Таким образом, из указанного выше следует, что действительную чувствительность измерения датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины можно дополнительно увеличить в том случае, когда пропуская способность пространства вокруг узкого канала 14А потока, в котором установлены датчики 15а и 15b скорости потока малой величины, сильно уменьшена за счет увеличения высоты сопел 22а и 22b.

Как описано выше, в расходомере согласно данному варианту выполнения предусмотрен не только регулирующий сетчатый фильтр 14, но также сопла 22а и 22b, установленные вблизи датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины соответственно для повышения скорости потока газа 20, проходящего через узкий канал 14А потока, и измерения увеличенной скорости потока с помощью датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины. Следовательно, можно выполнять измерение величины потока более точно и с большей чувствительностью по сравнению с вариантом выполнения, в котором используется только регулирующий сетчатый фильтр 14. Поскольку передняя часть 51 и задняя часть 52 каждого сопла 22а и 22b выполнена обтекаемой формы, газ 20 более свободно направляется в сопла 22а и 22b, скорость потока газа 20 может быть увеличена и газ 20, подводимый к соплам 22а и 22b, может более свободно выходить через заднюю часть 52, так что предотвращается замедление газа 20 в задней части 52.

Кроме того, в расходомере согласно данному варианту выполнения блоки 150а и 150b датчиков, выполненные интегрированно с включением в себя датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины и сопел 22а и 22b, могут быть съемно установлены во вставные блоки 17а и 17b для датчиков скорости потока малой величины, так что упрощается установка и извлечение датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины и сопел 22а и 22b на трубе 10.

Конфигурация сопел 22а и 22b не ограничивается парой колоннообразных элементов, установленных вертикально, как показано на фиг.8 и 9, а может использоваться также другая форма. Например, как показано на фиг.11, в качестве сопел 22а и 22b можно использовать ножеобразные сопла 22а и 22b, каждое из которых имеет переднюю и заднюю часть обтекаемой формы. Или, например, как показано на фиг.12, в качестве сопел 22а и 22b можно использовать также сопла 22а и 22b, каждое из которых имеет форму крыла самолета, которое в целом имеет обтекаемую форму. Кроме того, например, как показано на фиг.13, в качестве сопел 22а и 22b можно использовать также сопла 22а и 22b, каждое из которых имеет каплевидную форму, площадь которых сужается от передней части в направлении задней части.

Хотя в данном варианте выполнения сопла 22а и 22b предусмотрены соответственно для датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины, вместо двух сопел может быть предусмотрено одно сопло, которое полностью пронизывает регулирующий сетчатый фильтр 14. При таком устройстве в отличие от применения сопел 22а и 22b нет необходимости в раздельном креплении сопел 22а и 22b к регулирующему сетчатому фильтру 14 и крепление может быть более простым.

В предыдущих двух вариантах выполнения датчики 15а и 15b скорости потока малой величины укреплены на внутренней поверхности стенки трубы 10 и каждый датчик 15а и 15b скорости потока малой величины расположен в наиболее крайнем узком канале 14А потока из множества узких каналов 14А потока, образованных с помощью регулирующего сетчатого фильтра 14. Места расположения датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины не ограничиваются внутренней поверхностью стенки трубы 10, но могут быть также на внутренней стороне регулирующего сетчатого фильтра 14.

На фиг.14 показан график, отображающий выходные характеристики датчиков при изменении положения установки датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины в расходомере, показанном на фиг.1. На графике показана зависимость между величиной потока и выходной величиной датчика при изменении положения датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины в направлении центра регулирующего сетчатого фильтра 14 (в направлении, перпендикулярном направлению прохождения газа 20). На графике показаны результаты измерений при использовании воздуха в качестве газа 20 для случая, когда вблизи датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины не предусмотрены сопла 22а и 22b. Диаметр канала 13 потока в трубе 10 составляет около 56 мм. На графике позициями 91, 92, 93 и 94 обозначены выходные характеристики датчиков для случая, когда датчики 15а и 15b скорости потока малой величины расположены в местах, удаленных от внутренней поверхности стенки трубы 10 только на 8 мм, 16, 17 и 24 мм в направлении центра регулирующего сетчатого фильтра 14 соответственно.

Как следует из графика, показанного на фиг.14, даже если места установки датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины изменяются внутри регулирующего сетчатого фильтра 14, то выходные величины остаются почти теми же. Отсюда следует, что точные и с высокой чувствительностью измерения можно проводить без влияния возмущения потока газа 20 посредством расположения датчиков 15а и 15b скорости потока малой величины не обязательно в самых крайних узких каналах 14А потока, но и в любом другом узком канале 14А потока, при этом чувствительная часть на переднем конце каждого из них располагается в центре соответствующего узкого канала 14А потока. Как указано выше, если датчики 15а и 15b скорости потока малой величины установлены в наиболее крайних узких каналах 14А потока, то например, упрощаются линии соединения с корпусом измерительного устройства и обслуживание в случае выхода из строя датчиков. С этой точки зрения желательно укреплять датчики 15а и 15b скорости потока малой величины на внутренней поверхности стенки трубы 10.

Хотя а данном варианте выполнения предусмотрены два датчика 15а и 15b скорости потока малой величины и два датчика 16а и 16b скорости потока большой величины, их число может выбираться произвольно. Если предусмотрено множество датчиков скорости потока для каждой величины потока, то даже при выходе из строя одного датчика измерение можно выполнять с помощью другого датчика скорости потока. Поэтому с точки зрения надежности предпочтительно выбирать число датчиков скорости потока для каждой величины потока, равное двум или более.

Как будет описано ниже в шестом варианте выполнения, измерительная зона 16 большой величины потока может быть выполнена на верхней по потоку стороне, а измерительная зона 15 малой величины потока может быть выполнена на нижней по потоку стороне. Кроме того, форма поперечного сечения канала 13 потока не ограничена круглой формой, а может быть полукруглой, эллиптической, прямоугольной или т.п.

Третий вариант выполнения
Ниже приводится описание третьего варианта выполнения со ссылками на фиг.15-18.

На фиг.15-17 показана конфигурация расходомера согласно третьему варианту выполнения изобретения. На фиг.15 показан разрез вдоль направления потока (продольного направления) расходомера. На фиг.16 показан внешний вид по стрелке Х на фиг.15. На фиг.17 показан поперечный разрез по линии XVII-XVII на фиг.16. Фиг.15 соответствует разрезу по линии XV-XV на фиг.16. На фигурах элементы, совпадающие с элементами предыдущих вариантов выполнения, обозначены теми же цифровыми позициями. Расходомер 10С содержит вход 111 для подачи газа 20, выход 112 для выхода газа 20 и трубу 110, поперечное сечение которой является прямоугольным. Длина диагонали поперечного сечения трубы 110 составляет, например, около 50 мм.

Датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины вставлены во вставные блоки 117а и 118а на боковой стенке трубы 110. Датчик 115 скорости потока малой величины расположен на верхней по потоку газа 20 стороне, а датчик 116 скорости потока большой величины - на нижней по потоку стороне. Как показано на фиг.16 и 17, датчики скорости потока расположены так, чтобы не находиться на одной прямой линии вдоль направления потока газа 20. А именно, как показано на фиг.17, датчик 115 скорости потока малой величины расположен на левой стороне относительно центра поперечного сечения канала потока, а датчик 116 скорости потока большой величины расположен на правой стороне относительно центра поперечного сечения канала потока. Каждый датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины соответствует примеру "датчика скорости потока" в формуле изобретения.

Датчик 115 скорости потока малой величины удерживается удерживающим блоком 151, вставленным в стенку трубы 110 в направлении канала 113 потока через уплотнительный элемент 152 для обеспечения герметичности трубы 110. Аналогичным образом датчик 116 скорости потока большой величины удерживается удерживающим блоком 161, вставленным в стенку трубы 110 в направлении канала 113 потока через уплотнительный элемент 162 для обеспечения герметичности трубы 110. Между удерживающим блоком 151 и уплотнительным элементом 152, а также между уплотнительным элементом 152 и внутренней стенкой трубы 110 нет никакого зазора или ступеньки, а переходы между ними являются гладкими. Только датчик 115 скорости потока малой величины слегка выступает из внутренней стенки трубы 110. Аналогично между удерживающим блоком 161 и уплотнительным элементом 162, а также между уплотнительным элементом 162 и внутренней стенкой трубы 110 нет никакого зазора или ступеньки, а переходы между ними являются гладкими. Только датчик 116 скорости потока большой величины слегка выступает из внутренней стенки трубы 110. Каждый из удерживающих датчики блоков 151 и 161 соответствуют примеру "удерживающего блока" в формуле изобретения.

Датчик 115 скорости потока малой величины используется для измерения величины потока в диапазоне малой величины потока, а датчик 116 скорости потока большой величины используется для измерения величины потока в диапазоне большой величины потока. Канал 113 потока на верхней по потоку стороне от датчика 115 скорости потока малой величины снабжен сеткой 119а для регулирования потока и канал 113 потока между датчиком 115 скорости потока малой величины и датчиком 116 скорости потока большой величины снабжен сеткой 119b для регулирования потока. Используется, например, сетка 100 в качестве сеток 119а и 119b. Сетка 119а соответствует примеру "второго сеткообразного элемента, регулирующего поток" в формуле изобретения, а сетка 119b соответствует примеру "первого сеткообразного элемента, регулирующего поток" в формуле изобретения.

Выполнение датчика 115 скорости потока малой величины и датчика 116 скорости потока большой величины аналогично выполнению датчика 115а скорости потока малой величины и датчика 116а скорости потока большой величины в первом и втором вариантах выполнения.

Расходомер 10С, имеющий такую конфигурацию, можно использовать как отдельный блок, который может быть вставлен в выбранную часть газовой трубы для измерения величины потока газа 20.

На фиг. 18 показана блок-схема измерительного контура, к которому подключен расходомер 10С, согласно данному варианту выполнения. На блок-схеме те же компоненты, что и в контуре (фиг.3) согласно первому варианту выполнения, обозначены теми же цифровыми позициями и их описание повторно не приводится. Показанный на фиг. 18 контур содержит вычисляющий скорость потока газа 20 блок 141 для вычисления скорости потока газа 20 в диапазоне малой величины потока на основе выходного сигнала датчика 115 скорости потока малой величины и вычисляющий скорость потока газа 20 блок 142 для вычисления скорости потока газа 20 в диапазоне большой величины потока на основе выходного сигнала датчика 116 скорости потока большой величины. Контур содержит также блок 43 переключения сигналов для выбора либо выхода вычисляющего скорость потока блока 141, либо выхода вычисляющего скорость потока блока 142 в соответствии с величиной потока и подачи на выход выбранного выхода, вычисляющий величину потока блок 44 для вычисления величины потока газа 20 и интегрированной величины потока на основе выходного сигнала блока 43, блок 45 дисплея для отображения величины потока и интегрированной величины потока, вычисленных вычисляющим величину потока блоком 44, и внешний выходной терминал 46 для выдачи наружу величины потока и интегрированной величины потока, вычисленных вычисляющим величину потока блоком 44. Каждый вычисляющий скорость потока блок 141 и 142 и вычисляющий величину потока блок 44 соответствуют примеру "вычисляющего величину потока средства" в формуле изобретения.

В остальном показанная на фиг.18 блок-схема соответствует блок-схеме на фиг. 3 для предыдущего варианта выполнения и поэтому ее описание повторно не приводится.

Ниже приводится описание принципа действия расходомера 10С согласно данному варианту выполнения и газомера, в котором используется расходомер 10С.

Газ 20, подаваемый на вход 111, проходит через сетку 119а, и его поток спрямляется. Часть газа 20 проходит через часть датчика 115 скорости потока малой величины. Датчик 115 скорости потока малой величины выдает на выходе сигнал, соответствующий скорости потока газа 20, проходящего здесь. Газ 20, проходящий через часть датчика 115 скорости потока малой величины, выходит так, как он есть, через выход 112. В это время, как будет описано ниже, из-за присутствия датчика 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку датчика 115 возникает возмущенный поток. С другой стороны, часть газа 20, подаваемого на вход 111, проходит через сетки 119а и 119b и подвергнутый регулированию газ проходит через часть датчика 116 скорости потока большой величины. Датчик 116 скорости потока большой величины выдает на выходе сигнал, соответствующий скорости потока газа 20. Газ 20, прошедший через часть датчика 116 скорости потока большой величины, выходит так, как он есть, через выход 112.

Поскольку поток газа 20, проходящий через часть датчика 115 скорости потока малой величины, спрямлен сеткой 119а, выходной сигнал датчика 115 скорости потока малой величины является относительно устойчивым.

В то же время датчик 115 скорости потока малой величины потока возмущает поток газа 20, прошедшего через него. Поскольку датчик 116 скорости потока большой величины на нижней по потоку стороне не расположен на одной прямой линии в направлении потока газа 20, проходящего через датчик 115 скорости потока малой величины, то возмущенный датчиком 115 поток не проходит через часть датчика 116 скорости потока большой величины. Таким образом, газ 20, проходящий через часть датчика 116 скорости потока большой величины, находится в спрямленном состоянии, обеспечиваемом сетками 119а и 119b. Поэтому выходной сигнал датчика 116 скорости потока большой величины не подвергается влиянию возмущенного потока и является устойчивым.

Вычисляющий скорость потока блок 141 газомера вычисляет скорость потока газа 20 на основе выходного сигнала датчика 115 скорости потока малой величины. Вычисляющий скорость потока блок 142 газомера вычисляет скорость потока газа 20 на основе выходного сигнала датчика 116 скорости потока большой величины. Если вычисленная последней блоком 44 величина потока находится в заданном диапазоне малой величины потока, то блок 43 переключения сигналов подает величину скорости потока с выхода вычисляющего скорость потока блока 141 на вычисляющий величину потока блок 44. Если вычисленная последней блоком 44 величина потока находится в заданном диапазоне большой величины потока, то блок 43 переключения сигналов подает величину скорости потока с выхода вычисляющего скорость потока блока 142 на вычисляющий величину потока блок 44. Вычисляющий величину потока блок 44 вычисляет величину потока и интегрированную величину потока на основе величины скорости потока, полученной с блока 43 переключения сигналов. Таким образом, если величина потока находится в заданном диапазоне малой величины потока, то величину потока и интегрированную величину потока вычисляют на основе величины скорости потока с вычисляющего скорость потока блока 141. Если величина потока находится а заданном диапазоне большой величины потока, то величину потока и интегрированную величину потока вычисляют на основе величины скорости потока с вычисляющего скорость потока блока 142. Величина потока и интегрированная величина потока, вычисленные блоком 44, отображаются на блоке 45 дисплея.

Как описано выше, согласно данному варианту выполнения датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины расположены так, что они не находятся на одной прямой линии в направлении потока газа 20, что позволяет эффективно предотвращать влияние потока, возмущенного датчиком 115 скорости потока малой величины, на датчик 116 скорости потока большой величины. Таким образом, улучшается точность измерения скорости потока датчиком скорости потока большой величины.

В данном варианте выполнения сетка 119b расположена в канале 113 потока между датчиком 115 скорости потока малой величины и датчиком 116 скорости потока большой величины. Следовательно, поток газа, проходящий через датчик 115 скорости потока малой величины, спрямляется и состояние потока вблизи датчика 116 скорости потока большой величины более устойчивое, что дополнительно увеличивает устойчивость выходного сигнала датчика 116 скорости потока для большой величины потока.

Кроме того, согласно данному варианту выполнения, поскольку сетка 119а расположена также в канале 113 потока на верхней по потоку стороне от датчика 115 скорости потока малой величины, состояние потока вблизи датчика 115 скорости потока малой величины является хорошим и тем самым повышается устойчивость выходного сигнала датчика 115 скорости потока малой величины.

Согласно данному варианту выполнения благодаря расположению датчика 115 скорости потока малой величины и датчика 116 скорости потока большой величины не на одной прямой линии в направлении потока датчик 116 скорости потока большой величины не испытывает влияния возмущенного потока, вызванного присутствием датчика 115 скорости потока малой величины. Между прочим, только за счет расположения сетки 119b между двумя датчиками скорости потока без учета взаимного расположения датчика 115 скорости потока малой величины и датчика 116 скорости потока большой величины можно также устранить влияние возмущенного потока. В частности, если даже датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины расположены на одной прямой линии в направлении потока, за счет расположения правильно выбранной сетки 119b в канале 113 потока между датчиком 115 скорости потока малой величины и датчиком 116 скорости потока большой величины можно спрямлять поток газа 20, прошедшего через часть датчика 115 скорости потока малой величины. Следовательно, поток газа 20, проходящего через часть датчика 116 скорости потока большой величины на нижней по потоку стороне, может быть стабилизирован так, что повышается устойчивость выходного сигнала датчика 116 скорости потока для большой величины потока. В этом случае датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины могут быть расположены на одной прямой линии, благодаря чему можно уменьшить ширину канала потока и, более того, поверхность установки датчиков в трубе 110.

Может быть предусмотрено по две или более сеток 119а и 119b. Поскольку присутствие сетки приводит к возникновению падения давления, то размер сеток, их форма, количество сеток и т.п. предпочтительно определяют с учетом потери давления.

Пример выполнения расходомера, представленный на фиг.15-18 и описанный выше приведен с целью упрощения понимания для случая использования только одного датчика 115 скорости потока малой величины и одного датчика 116 скорости потока большой величины. Однако данный вариант устройства с тем же успехом может содержать часть множества датчиков скорости потока, расположенных на верхней по потоку стороне в канале потока и другие датчики скорости потока на нижней по потоку стороне в канале потока.

Четвертый вариант выполнения
Ниже приводится описание четвертого варианта выполнения со ссылками на фиг.19-24.

На фиг. 19 и 20 показана конфигурация расходомера согласно четвертому варианту выполнения изобретения. Фиг. 19 и 20 соответствуют, соответственно, фиг. 16 и 17 третьего варианта выполнения. На фиг.20 показан разрез по линии ХХ-ХХ на фиг.19. На фиг.19 и 20 те же элементы, что и на фиг.16 и 17 обозначены теми же цифровыми позициями и их описание повторно не приводится. В данном варианте выполнения продольный разрез, соответствующий фиг.15 третьего варианта выполнения, не приводится.

Как показано на фиг. 19, расходомер 10D согласно четвертому варианту выполнения подобен расходомеру согласно третьему варианту выполнения (фиг.16 и 17) относительно того, что датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины расположены не на одной прямой линии в направлении потока газа 20, однако отличается от расходомера согласно третьему варианту выполнения тем, что датчик 116 скорости потока большой величины на нижней по потоку стороне двух датчиков скорости потока расположен на стенке трубы в центральной части направления ширины канала потока трубы 110. В остальном конфигурация аналогична конфигурации третьего варианта выполнения.

Как показано на фиг.20, разрез в направлении, перпендикулярном направлению потока газа 20 в канале 113 потока в трубе 110, имеет такое распределение скорости потока, что поток имеет большую скорость в центре поперечного сечения, которая уменьшается по мере удаления от центра (т.е. в направлении стенок трубы). На фиг.20 линия, обозначенная буквенной позицией S, представляет линию равной скорости, соединяющую точки, в которых скорость потока одинакова. В распределении скорости потока вблизи стенки трубы в поперечном сечении канала 113 потока скорость потока в центре в направлении ширины канала потока на каждой поверхности стенки трубы является максимальной и уменьшается в направлении стенки трубы.

В данном варианте выполнения один из двух датчиков скорости потока (датчик 116 скорости потока большой величины на нижней по потоку стороне на фиг. 19 и 20) расположен на стенке трубы в центральной части в направлении ширины канала потока так, чтобы получить максимальную чувствительность измерения скорости потока. Кроме того, в этом случае, аналогично третьему варианту выполнения, датчик 116 скорости потока большой величины не подвергается влиянию возмущенного потока, обусловленного присутствием датчика 115 скорости потока малой величины на верхней по потоку стороне, так что его выходной сигнал является устойчивым.

Как указывалось выше, в данном варианте выполнения датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины расположены не на одной прямой линии в направлении потока газа 20, а датчик 116 скорости потока большой величины на нижней по потоку стороне двух датчиков скорости потока расположен на стенке трубы в центральной части в направлении ширины канала потока трубы 110. Таким образом, величину потока можно измерять устойчиво в широком диапазоне величин потока, и в частности, измерение в диапазоне большой величины потока можно выполнять с высокой чувствительностью.

Противоположно соотношению положений, показанных на фиг.19 и 20, расходомер 10Е, показанный на фиг.21 и 22, может быть выполнен, например, посредством расположения датчика 115 скорости потока малой величины на верхней по потоку стороне двух датчиков скорости потока на стенке трубы в центральной части в направлении ширины канала потока трубы 110. В этом случае в то время как повышается чувствительность измерения скорости потока в диапазоне малой величины потока, датчик 116 скорости потока большой величины не испытывает влияния возмущенного потока, вызванного датчиком 115 скорости потока малой величины на верхней по потоку стороне. Фиг.21 и 22 соответствуют фиг.16 и 17. На фиг.22 показан разрез по линии XXII-XXII на фиг.21. На фиг.21 и 22 те же элементы, что и на фиг.16 и 17, обозначены одинаковыми цифровыми позициями и их описание повторно не приводится.

Расходомер 10F, показанный на фиг.23, может быть выполнен, например, так, что датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины расположены на двух стенках трубы, противоположных друг другу в канале 113 потока в трубе 110. В этом случае, каждый из датчиков скорости потока может быть расположен в центральной части в направлении ширины канала потока на каждой из стенок трубы. Кроме того, в случае такого расположения датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины не находятся на одной прямой линии в направлении потока газа 20 и поток, возмущенный одним датчиком скорости потока, не оказывает влияния на другой датчик скорости потока. В случае такого противоположного расположения один из двух датчиков скорости потока может быть расположен на верхней по потоку стороне, а другой датчик скорости потока может быть расположен на нижней по потоку стороне или оба датчика скорости потока могут быть расположены в одном поперечном сечении, которое перпендикулярно продольному направлению (направлению потока газа 20) канала 113 потока.

Кроме того, как показано на фиг.24, расходомер 10G может быть также выполнен посредством расположения датчика 115 скорости потока малой величины и датчика 116 скорости потока большой величины на двух стенках трубы, которые перпендикулярны друг другу в трубе 110. В этом случае также возможно размещение датчиков скорости потока в центральной части в направлении канала потока на каждой стенке трубы. При таком взаимном расположении датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины также не находятся на одной прямой линии в направлении потока газа 20, вследствие чего поток, возмущенный одним датчиком скорости потока, не оказывает влияния на другой датчик скорости потока. При таком расположении на перпендикулярных стенках трубы, аналогичным фиг.23 образом, один из двух датчиков скорости потока может быть расположен на верхней по потоку стороне, а другой датчик скорости потока может быть расположен на нижней по потоку стороне или оба датчика скорости потока могут быть расположены в одном поперечном сечении, которое перпендикулярно продольному направлению (направлению потока газа 20) в канале 113 потока.

В каждом из случаев, показанных на фиг.23 и 24, предпочтительно предусматривать сетки 119а и 119b в соответствующих местах в канале 113 потока.

Пятый вариант выполнения
Ниже приводится описание пятого варианта выполнения со ссылками на фиг. 25 и 26.

На фиг. 25 показан продольный разрез (в направлении потока) расходомера согласно пятому варианту выполнения изобретения. На фиг.26 показан разрез по линии XXVI-XXVI на фиг. 25. На фиг.25 и 26 те же элементы, что и в первом варианте выполнения (фиг.1), обозначены одинаковыми цифровыми позициями и их описание повторно не приводится.

Как показано на фиг.25 и 26, в расходомере 10Н согласно пятому варианте выполнения предусмотрен регулирующий сетчатый фильтр 114, предназначенный для регулирования потока газа 20 и, в частности, увеличения скорости потока вблизи стенки трубы на участке канала потока, включающего положение, в котором расположен датчик 115 скорости потока малой величины (т.е. в измерительной зоне малой величины потока).

Как показано на фиг.25, регулирующий сетчатый фильтр 114 разделяет канал 113 потока на множество узких каналов 114А потока, каждый из которых имеет малую площадь поперечного сечения, разделенных перегородками в продольном направлении. Газ 20 проходит через разделенные узкие каналы 114А потока. Форма и поперечное сечение узких каналов 114А потока могут быть прямоугольным, как показано на фиг.26, или же иметь другую форму, например треугольную или шестиугольную. Датчик 115 скорости потока малой величины расположен в одном из узких каналов 114А потока вдоль стенки трубы. Регулирующий сетчатый фильтр 114 соответствует примеру "разделяющего канал потока элемента" в формуле изобретения.

В остальном конфигурация аналогична конфигурации третьего варианта выполнения (фиг. 15 и 17). Поскольку вид с боковой стороны расходомера 10Н согласно данному варианту выполнения не отличается от фиг.16, то он повторно не приводится. На фиг. 25 и 26 те же элементы, что и на фиг.15 и 17 согласно третьему варианту выполнения обозначены теми же цифровыми позициями и их описание повторно не приводится.

Расходомер 10Н согласно данному варианту выполнения имеет принцип действия, аналогичный описанному применительно к фиг.4 и 5 принципу действия первого варианта выполнения. А именно, поскольку множество узких каналов 114А потока образовано с помощью регулирующего сетчатого фильтра 114, величина потока газа, проходящего через часть датчика 115 скорости потока малой величины, является более высокой, чем в случае отсутствия регулирующего сетчатого фильтра 114 и чувствительность измерения датчика 115 скорости потока малой величины увеличивается. За счет присутствия регулирующего сетчатого фильтра 114 подавляется возмущенный поток вблизи датчика 115 скорости потока малой величины. Следовательно, по сравнению с третьим и четвертым вариантами выполнения измерение величины потока можно осуществлять с более высокой чувствительностью и более высокой точностью.

В остальном принцип действия аналогичен принципу действия третьего и четвертого вариантов выполнения.

Хотя предусмотрены сетки 119а и 119b, их можно и не предусматривать.

Шестой вариант выполнения
Ниже приводится описание шестого варианта выполнения изобретения со ссылками на фиг.27 и 28.

На фиг. 27 и 28 показана конфигурация расходомера согласно шестому варианту выполнения изобретения. На фиг.27 показан разрез в направлении потока (в продольном направлении) расходомера 101 согласно этому варианту выполнения. На фиг.28 показан расходомер на виде по стрелке Y на фиг.27. На фиг 27 и 28 те же элементы, что и в расходомере согласно третьему и четвертому вариантам выполнения обозначены теми же цифровыми позициями и их описание повторно не приводится. Для данного варианта выполнения не показан поперечный разрез, соответствующий фиг.17.

Как покаянно на фиг.27 и 28, в расходомере 101 согласно данному варианту выполнения в отличие от третьего - пятого вариантов выполнения датчик 116 скорости потока большой величины расположен на верхней по потоку стороне, датчик 115 скорости потока малой величины расположен на нижней по потоку стороне и они оба расположены на одной прямой линии в направлении потока газа 20. В данном варианте выполнения отсутствует сетка 119b между датчиком 116 скорости потока большой величины и датчиком 115 скорости потока малой величины и предусмотрена только сетка 119а на верхней по потоку стороне от датчика 116 скорости потока большой величины. В остальном конфигурация аналогична третьему варианту выполнения (фиг.15 и 16).

Поскольку датчик 116 скорости потока большой величины расположен в данном варианте выполнения на верхней по потоку стороне, то при измерении величины потока с использованием датчика 116 скорости потока большой величины отсутствует вероятность того, что поток, возмущенный датчиком 115 скорости потока малой величины, на нижней по потоку стороне будет оказывать влияние на выходной сигнал датчика 116 скорости потока большой величины на нижней по потоку стороне. С другой стороны, при измерении величины потока в диапазоне малой величины потока с использованием датчика 115 скорости потока малой величины поток, возмущенный датчиком 116 скорости потока большой величины на верхней по потоку стороне, вряд ли может оказывать влияние на выходной сигнал датчика 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку стороне. Поскольку скорость потока в диапазоне малой величины потока является низкой, то если имеется некоторое расстояние между двумя датчиками скорости потока, поток, возмущенный датчиком 116 скорости потока большой величины на верхней по потоку стороне, вряд ли достигнет датчика 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку стороне.

В расходомере согласно данному варианту выполнения датчик 116 скорости потока большой величины расположен на верхней по потоку стороне и датчик 115 скорости потока малой величины расположен на нижней по потоку стороне. Следовательно, даже если между двумя датчиками скорости потока не расположена сетка, то на датчик 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку стороне не влияет поток, возмущенный датчиком 116 скорости потока большой величины в диапазоне большой величины потока на верхней по потоку стороне. Устойчивое измерение величины потока можно осуществлять в широком диапазоне величины потока. Кроме того, согласно данному варианту выполнения, поскольку датчик 116 скорости потока большой величины на верхней по потоку стороне и датчик 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку стороне могут быть расположены на одной прямой линии в направлении потока газа 20 без предусмотрения сетки, то по сравнению с расходомером согласно третьему варианту выполнения (фиг. 15 и 16) и расходомером, показанном на фиг.19-22 согласно третьему варианту выполнения уменьшено бесполезное пространство, на поверхности которого расположены два датчика скорости потока. В результате, может быть уменьшена ширина W трубы 110 (фиг.28).

Хотя в данном варианте выполнения датчик 116 скорости потока большой величины на верхней по потоку стороне и датчик 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку стороне расположены на одной прямой линии в направлении потока газа 20, изобретение не ограничивается этим расположением. Датчик 116 скорости потока большой величины на верхней по потоку стороне и датчик 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку стороне могут быть расположены не на одной прямой линии в направлении потока газа 20. Можно использовать, например, их положения, например, согласно третьему и четвертому вариантам выполнения (фиг.16, 17 и 19, 24).

Как показано на фиг.27, хотя сетка 119а расположена в канале потока только на верхней по потоку стороне датчика 116 скорости потока большой величины, а между двумя датчиками скорости потока в данном варианте выполнения не предусмотрена сетка, аналогично случаю, показанному на фиг.15, сетка 119 может быть расположена в канале потока между датчиком 116 скорости потока большой величины на верхней по потоку стороне и датчиком 115 скорости потока малой величины на нижней по потоку стороне.

Выше изобретение описано с помощью вариантов выполнения. Изобретение не ограничено вариантами выполнения и может быть модифицировано различными путями. Например, в третьем - шестом вариантах выполнения диапазон величины потока разделен на два диапазона, а именно диапазоны большой и малой величин потока, и в соответствующих диапазонах предусмотрены датчик 115 скорости потока малой величины и датчик 116 скорости потока большой величины. Диапазон величины потока может быть разделен на три или более диапазонов величины потока, такие как диапазон малой величины потока, диапазон средней величины потока и диапазон большой величины потока, и могут быть предусмотрены соответственно датчик скорости потока малой величины, датчик скорости потока средней величины и датчик скорости потока большой величины. В этом случае, с помощью правильного выбора положения установки датчиков скорости потока и расположения сетки можно также исключить влияние потока, возмущенного одним датчиком скорости потока, на
другие датчики скорости потока, так что можно осуществлять очень устойчивое измерение величины потока в более широком диапазоне величины потока. Естественно, что диапазон величины потока можно разделить на четыре или более диапазонов и предусмотреть датчики скорости потока в соответствующих диапазонах измерения.

Хотя в предыдущих вариантах выполнения указана круглая или прямоугольная форма поперечного сечения канала 113 потока, изобретение не ограничено этими формами. Например, форма может быть полукруглой, эллиптической, треугольной или многоугольной, имеющей пять или более сторон.

Датчик скорости потока не ограничен типом теплового датчика скорости потока, имеющего блок создания тепла и два температурных датчика, как указано выше. Например, можно использовать тип теплового датчика скорости потока, который имеет блок создания тепла и получает скорость потока из величины мощности, подаваемой в блок создания тепла и необходимой для поддержания постоянной температуры (сопротивления) создающего тепло блока или получает скорость потока из величины температуры (сопротивления) создающего тепло блока посредством нагрева создающего тепло блока неизменным током или мощностью. Кроме того, датчик скорости потока не ограничен тепловым датчиком скорости потока. Например, можно использовать также ультразвуковой датчик, использующий ультразвуковые волны, или т.п. Изобретение можно применять также в расходомере для измерения величины потока не только пара, кроме газа, но и жидкости.

Как описано выше, в расходомере согласно данному изобретению разделяющий канал потока элемент для разделения канала потока на множество узких каналов потока, каждый из которых имеет малую площадь поперечного сечения, предусмотрен в измерительной зоне для малой величины потока в канале потока трубы, первый датчик скорости потока для выдачи выходного сигнала, соответствующего скорости потока текучей среды, проходящей через измерительную зону для большой величины потока, предусмотрен в измерительной зоне для большой величины потока в канале потока трубы, кроме того, второй датчик скорости потока для выдачи выходного сигнала, соответствующего скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал потока, предусмотрен в узком канале потока, образованном с помощью разделяющего канал потока элемента. В соответствии с величиной потока величину потока вычисляют на основе по меньшей мере одного выходного сигнала первого датчика скорости потока и выходного сигнала второго датчика скорости потока. Следовательно, в диапазоне малой величины потока едва проявляется влияние дрейфа текучей среды, так что величину потока можно измерять с высокой точностью. В частности, в диапазоне малой величины потока, где значительно проще возникает дрейф, место установки второго датчика скорости потока не ограничено и второй датчик скорости потока может быть установлен в произвольном месте. Например, даже если второй датчик скорости потока установлен вблизи стенки канала потока, где можно легко осуществить крепление, можно измерять очень малые величины потока. В расходомере согласно данному изобретению, описанному выше, ограничение диапазона величины потока, в котором можно применять второй датчик скорости потока, значительно уменьшено. В результате достигается эффект увеличения диапазона измерения величины потока.

Поскольку согласно изобретению первый датчик скорости потока выполнен с возможностью крепления на поверхности стенки трубы и отделения от нее, операция крепления и обращения с датчиком скорости потока в случае его отказа является простой и обеспечивается хорошее обслуживание датчика.

Поскольку согласно изобретению второй датчик скорости потока расположен в узком канале потока, который расположен наиболее близко к поверхности стенки трубы из множества узких каналов потока, то операции крепления и снятия дополнительно упрощаются и дополнительно улучшается обслуживание датчика.

Согласно изобретению предусмотрено множество первых датчиков скорости потока и величину потока получают на основе среднего значения выходных сигналов датчиков скорости потока, так что улучшается точность измерения, в частности, в диапазоне большой величины потока. Например, если ненормальное состояние возникает в части множества первых датчиков скорости потока, измерение величины потока можно продолжать с помощью других первых датчиков скорости потока, находящихся в нормальном состоянии. Следовательно, создается эффект повышения надежности, в частности, в диапазоне большой величины потока.

Поскольку согласно изобретению предусмотрено множество вторых датчиков скорости потока и величину потока получают на основе среднего значения выходных сигналов множества вторых датчиков скорости потока, то улучшается точность измерения, в частности, в диапазоне малой величины потока. Например, если ненормальное состояние возникает в части множества вторых датчиков скорости потока, измерение величины потока можно продолжать с помощью других вторых датчиков скорости потока, находящихся в нормальном состоянии. Следовательно, создается эффект повышения надежности, в частности, в диапазоне малой величины потока.

Согласно другому варианту выполнения расходомера дополнительно предусмотрено увеличивающее скорость потока средство для увеличения скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал потока, в котором установлен второй датчик скорости потока. В результате создаются эффекты увеличения чувствительности измерения скорости потока и дополнительного расширения диапазона измеряемой величины потока.

Согласно изобретению предусмотрена пара колоннообразных элементов, образующих увеличивающее скорость потока средство, установленных вертикально на обеих сторонах второго датчика скорости потока таким образом, что расстояние между парой колоннообразных элементов увеличивается в направления вверх по потоку в канале потока. Следовательно, это позволяет текучей среде более просто проходить между парой колоннообразных элементов и создается эффект простого увеличения скорости потока.

Согласно изобретению второй датчик скорости потока интегрирован в блок датчика с парой колонообразных элементов в качестве увеличивающего скорость потока средства и блок датчика выполнен с возможностью крепления к поверхности стенки трубы и снятия с нее. Соответственно упрощается крепление пары колоннообразных элементов и второго датчика скорости потока к трубе и создается эффект хорошей обслуживаемости.

Согласно изобретению увеличивающее скорость потока средство состоит из пары колоннообразных элементов, установленных вертикально на обеих сторонах второго датчика скорости потока и по меньшей мере часть пары колоннообразных элементов выполнена с обтекаемой формой в направлении потока текучей среды. Таким образом, создается эффект сглаживания потока текучей среды, проходящей через часть увеличивающего скорость потока средства. А именно, например, если средняя часть выполнена обтекаемой, то текучая среда более свободно проходит между парой колоннообразных элементов и простым образом может быть увеличена скорость потока текучей среды. С другой стороны, например, если задняя часть является обтекаемой, то текучей среда, проходящая между парой колоннообразных элементов может более свободно выходить из задней части и предотвращается замедление текучей среды в задней части.

В другом расходомере согласно изобретению, поскольку каждый из множества датчиков скорости потока защищен от воздействия возмущенного потока текучей среды, вызванного присутствием другого датчика скорости потока, то выходной сигнал датчика скорости потока становится устойчивым. Достигается эффект реализации устойчивого измерения величины потока.

Согласно изобретению множество датчиков скорости потока расположено не на одной прямой линии в направлении потока текучей среды. Следовательно, датчик скорости потока на нижней по потоку стороне не подвергается влиянию возмущения потока, вызванного присутствием датчика скорости потока на верхней по потоку стороне, так что создается эффект стабилизации выходного сигнала датчика скорости потока на нижней по потоку стороне.

Согласно изобретению, если распределение скорости потока в поперечном сечении канала потока, перпендикулярном направлению потока текучей среды, является неравномерным в направлении вдоль периферийной поверхности стенок, образующих канал потока, то один из множества датчиков скорости потока расположен в положении максимальной скорости потока в распределении скорости потока в направлении вдоль периферийной поверхности стенки канала потока. Следовательно, датчик скорости потока, расположенный в положении максимальной скорости потока, может измерять скорость потока с высокой чувствительностью. Если это относится, например, к датчику скорости потока для измерения величины потока в диапазоне малой величины потока, то очень низкие величины потока можно измерять с высокой чувствительностью.

Согласно изобретению, поскольку удерживающие блоки для удерживания каждого из датчиков скорости потока гладко вставлены в стенки канала потока без зазоров и ступенек, то при прохождении газа не возникает возмущения потока. Следовательно, создается эффект уменьшения влияния возмущенного потока на другие датчики скорости потока.

Согласно изобретению, если взаимное расположение множества датчиков скорости потока таково, что один из них находится на верхней по потоку стороне, а другой - на нижней по потоку стороне, то за счет расположения первого сеткоподобного регулирующего поток элемента в канале потока между датчиками скорости потока устраняется влияние возмущенного потока в текучей среде. Таким образом, поток текучей среды, проходящий через датчик скорости потока, регулируется воздействием сеткоподобного регулирующего поток элемента. Следовательно, создается эффект отсутствия влияния возмущенного потока на другой датчик текучей среды.

Согласно изобретению в то время как величину потока в диапазоне большой величины потока, в котором может возникать большое возмущение потока, измеряют с использованием расположенного на верхней по потоку стороне датчика скорости потока, то величину потока в диапазоне малой величины потока, в которой не возникает большого возмущения потока, измеряют с использованием расположенного на нижней по потоку стороне датчика скорости потока. Достигается эффект отсутствия влияния на выходной сигнал любого датчика скорости потока возмущенного потока, вызванного другим датчиком скорости потока.

Согласно изобретению предусмотрен разделяющий канал потока элемент для разделения канала потока на множество узких каналов потока. По сравнению со случаем, когда не предусмотрен разделяющий канал потока элемент, может быть увеличена скорость потока вблизи стенки канала потока. Кроме того, за счет этого создается эффект увеличения чувствительности измерения скорости потока, даже если датчик скорости потока расположен вблизи стенки канала потока.

Поскольку согласно изобретению сеткообразный регулирующий поток элемент расположен в канале потока на верхней по потоку стороне от множества датчиков скорости потока, по меньшей мере поток текучей среды, проходящий через датчик скорости потока на самой верхней по потоку стороне, регулируется воздействием сеткоподобного регулирующего поток элемента. Таким образом, создается эффект стабилизации выходного сигнала.

Очевидно, что возможны различные модификации и вариации данного изобретения в свете приведенного выше описания. Таким образом, следует понимать, что в объеме прикладываемой формулы изобретения изобретение можно применять другим образом, чем описано выше.

Формула изобретения

1. Расходомер, содержащий трубу, включающую в себя канал потока, имеющий площадь поперечного сечения, по существу, одинаковую вдоль потока текучей среды, в котором предусмотрены измерительная зона потока малой величины и измерительная зона потока большой величины в продольном направлении канала потока; разделяющий канал потока элемент, предусмотренный в измерительной зоне потока малой величины в канале потока трубы для разделения канала потока на множество узких каналов, каждый из которых имеет малую площадь поперечного сечения; первый датчик скорости потока, предусмотренный в измерительной зоне потока большой величины для выдачи выходного сигнала, соответствующего скорости потока текучей среды, проходящей через измерительную зону потока большой величины; второй датчик скорости потока, предусмотренный в узком канале потока, образованном разделяющим канал потока элементом, для выдачи выходного сигнала, соответствующего скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал потока, и средство для вычисления величины потока на основе выходного сигнала по меньшей мере одного из упомянутых датчиков скорости в соответствии с величиной потока.

2. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что первый датчик скорости потока выполнен с возможностью крепления к поверхности стенки трубы и отделения от нее.

3. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что второй датчик скорости потока выполнен с возможностью крепления к поверхности стенки трубы и отделения от нее.

4. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что второй датчик скорости потока расположен в узком канале потока, который находится ближе всего к поверхности стенки трубы из множества узких каналов потока.

5. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что первый датчик скорости потока расположен вблизи поверхности стенки трубы.

6. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первые датчики скорости потока, при этом средство для вычисления величины потока содержит блок, вычисляющий среднюю скорость потока в измерительной зоне потока большой величины на основе выходных сигналов множества первых датчиков скорости потока.

7. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что в него дополнительно введены вторые датчики скорости потока, при этом средство для вычисления величины потока содержит блок, вычисляющий среднюю скорость потока в измерительной зоне потока малой величины на основе выходных сигналов множества вторых датчиков скорости потока.

8. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит в канале потока регулирующий поток элемент в виде сетки.

9. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что канал потока в трубе проходит прямолинейно.

10. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что первый и второй датчики скорости потока являются тепловыми датчиками.

11. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что измерительная зона потока малой величины и измерительная зона потока большой величины пространственно отделены одна от другой.

12. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что измерительная зона потока малой величины расположена на верхней по потоку стороне и измерительная зона потока большой величины расположена на нижней по потоку стороне.

13. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит увеличивающее скорость потока средство для увеличения скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал потока.

14. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что увеличивающее скорость потока средство выполнено с возможностью увеличения скорости потока текучей среды, проходящей через узкий канал потока, за счет уменьшения пропускной способности пространства вокруг второго датчика скорости потока в узком канале потока.

15. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что увеличивающее скорость потока средство выполнено в виде сопла, образованного парой элементов, установленных вертикально по обе стороны второго датчика скорости потока.

16. Расходомер по п.15, отличающийся тем, что расстояние между элементами сопла в канале расширяется вверх по потоку.

17. Расходомер по п.15, отличающийся тем, что второй датчик скорости потока вместе с соплом интегрирован в блок датчика, выполненный с возможностью крепления к поверхности стенки трубы и отделения от нее.

18. Расходомер по п.15, отличающийся тем, что сопло по меньшей мере частично имеет обтекаемую форму в направлении потока текучей среды.

19. Расходомер по п.15, отличающийся тем, что элементы, образующие сопло, имеют поперечное сечение в форме крыла.

20. Расходомер по 13, отличающийся тем, что в него дополнительно введены первые датчики скорости потока, при этом средство для вычисления величины потока содержит блок, вычисляющий среднюю скорость потока в измерительной зоне потока большой величины на основе выходных сигналов множества первых датчиков скорости потока.

21. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что в него дополнительно введены вторые датчики скорости потока, при этом средство для вычисления величины потока содержит блок, вычисляющий среднюю скорость потока в измерительной зоне потока малой величины на основе выходных сигналов множества вторых датчиков скорости потока.

22. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что второй датчик скорости потока расположен в узком канале потока, который находится ближе других из множества узких каналов потока к поверхности стенки трубы.

23. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что первый датчик скорости потока расположен вблизи поверхности стенки трубы.

24. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что дополнительно содержит в канале потока регулирующий поток элемент в виде сетки.

25. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что канал потока в трубе проходит в узком канале прямолинейно.

26. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что первый и второй датчики скорости потока являются тепловыми датчиками.

27. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что измерительная зона потока малой величины и измерительная зона потока большой величины пространственно отделены одна от другой.

28. Расходомер по п.13 или 14, отличающийся тем, что увеличивающее скорость потока средство интегрировано с разделяющим канал потока элементом и расположено в узком канале потока.

29. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что увеличивающее скорость потока средство расположено в узком канале потока, который находится ближе всех к поверхности стенки трубы из множества узких каналов, образованных разделяющим канал потока элементом.

30. Расходомер, содержащий расположенные в канале потока, площадь поперечного сечения которого, по существу, одинакова вдоль потока, и имеющие соответствующую чувствительность датчики скорости потока большой и малой величины, каждый из которых защищен от влияния возмущенного потока, вызванного присутствием другого датчика, и средство для вычисления величины потока на основе выходного сигнала по меньшей мере одного из упомянутых датчиков скорости в соответствии с величиной потока.

31. Расходомер по п.30, отличающийся тем, что датчики скорости потока расположены не на одной прямой линии в направлении потока текучей среды с обеспечением устранения влияния возмущенного потока текучей среды.

32. Расходомер по п.31, отличающийся тем, что распределение скорости потока в поперечном сечении канала потока, перпендикулярном направлению потока текучей среды, является неравномерным в направлении вдоль периферийной поверхности стенок канала потока, образующих канал потока, и один из датчиков скорости потока расположен в положении максимальной скорости потока в распределении скорости потока в направлении вдоль периферийной поверхности стенки канала потока.

33. Расходомер по п.30, отличающийся тем, что удерживающие блоки для каждого из датчиков скорости потока гладко встроены в стенки канала потока без образования зазора и ступеньки, с обеспечением подавления возмущения потока текучей среды.

34. Расходомер по п.30, отличающийся тем, что взаимное расположение датчиков скорости потока таково, что один из них находится на верхней по потоку стороне, а другой - на нижней по потоку стороне, дополнительно содержащий первый регулирующий поток элемент в виде сетки, расположенный в канале потока между датчиками скорости потока с обеспечением устранения влияния возмущенного потока текучей среды.

35. Расходомер по п.30 или 31, отличающийся тем, что часть датчиков скорости потока расположена на верхней по потоку стороне в канале потока, другие датчики скорости потока расположены на нижней по потоку стороне в канале потока и вычисляющее величину потока средство вычисляет величину потока в диапазоне потока большой величины на основе выходных сигналов части датчиков скорости потока и вычисляет величину потока в диапазоне потока малой величины на основе выходных сигналов других датчиков скорости потока.

36. Расходомер по п.30, отличающийся тем, что разделяющий канал потока элемент расположен в канале потока для разделения канала потока на множество узких каналов потока, каждый из которых имеет малую площадь поперечного сечения.

37. Расходомер по п.30, отличающийся тем, что дополнительно содержит второй регулирующий поток элемент в виде сетки, расположенный в канале потока на верхней по потоку стороне от множества датчиков скорости потока.

38. Расходомер по п.30, отличающийся тем, что по меньшей мере часть датчиков скорости потока расположена вблизи поверхности стенки канала потока.

39. Расходомер по п.30 или 31, отличающийся тем, что канал потока в трубе проходит прямолинейно.

40. Расходомер по п.30 или 31, отличающийся тем, что каждый из датчиков скорости потока является тепловым датчиком скорости потока.

41. Расходомер по п.30, отличающийся тем, что по меньшей мере два датчика скорости потока расположены в поперечном сечении, перпендикулярном направлению потока текучей среды в канале потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29