Массовый расходомер

Расходомер содержит кориолисовую трубку, выполненную в виде пьезокерамического цилиндра с кольцевыми электродами на внешней поверхности и врезанную в трубопровод с измеряемой жидкостью. Один из кольцевых электродов подсоединен к приемнику электрического сигнала, а вторым кольцевым электродом трубка включена в цепь положительной обратной связи усилителя и образует с ним автогенератор. Изобретение имеет повышенную чувствительность при простой конструкции. 2 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения расхода жидкости.

Известно устройство для измерения массового расхода материала в массовом расходомере Кориолиса, включающее, по крайней мере, одну расходную трубку и датчики, соединенные с указанной расходной трубкой для выработки выходных сигналов, несущих информацию о колебательном движении трубки, включающее в себя средство для периодической выборки указанных выходных сигналов и преобразования квантованных сигналов в цифровую форму, обеспечивающее выборку последовательности дискретных квантованных значений, представляющих собой выходные сигналы датчиков, включающих в себя любые нежелательные компоненты, фильтры-пробки для осуществления цифровой фильтрации, которые при поступлении на них указанной последовательности дискретных квантованных значений вырабатывают последовательность усиленных дискретных значений, каждое из которых соответствует выборке из указанной последовательности дискретных квантованных значений, с удельными нежелательными компонентами, средство для определения фазы, которое при поступлении указанной последовательности усиленных дискретных значений определяет разность фаз между выходными сигналами датчиков, и средство определения массового расхода, которое при поступлении указанной разности фаз определяет значение массового расхода материала, протекающего через расходную трубку (см. патент России № 2155325, 6 G 01 F 1/84, 2000 г.).

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что известное устройство имеет сложную конструкцию, заключающуюся в наличии большого числа вспомогательных элементов.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является массовый расходомер, включающий прямую трубку и пьезоэлемент, деформируемый путем приложения к нему переменного напряжения, выходные пьезоэлементы и блок определения разности фаз выходных сигналов (см. патент Японии JP 58-206926, G 01 F 1/80, 1983 г.), и принятый за прототип.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, принятого за прототип, относится потребность, по крайней мере, в трех пьезоэлементах, расположенных на трубке (возбудитель вибраций и приемники выходных сигналов), а также самой трубки, которая является элементом конструкции. То есть в целом устройство является дискретно-комбинированным, что в известной степени ухудшает метрологические характеристики, усложняет технологию изготовления и требует решения задачи оптимизации параметров всех компонентов.

Сущность изобретения заключается в улучшении метрологических характеристик и простоте конструкции.

Технический результат - упрощение конструкции и увеличение чувствительности массового расходомера.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство содержит кориолисовую трубку и приемник электрического сигнала.

Особенность заключается в том, что кориолисовая трубка выполнена в виде пьезокерамического цилиндра с кольцевым электродом на внешней поверхности.

Кроме того, особенность устройства заключается в том, что кориолисовая трубка содержит второй кольцевой электрод, с помощью которого она включена в цепь положительной обратной связи усилителя и образует с ним автогенератор.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил аналог, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности существенных признаков аналога, позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию “Новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “Изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличными от прототипа признаками заявленного устройства. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований на достижение технического результата, в частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:

- дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно таких дополнений;

- замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены:

- исключение какой-либо части (элемента) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности и пр.);

- увеличение количества однотипных элементов для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов;

- выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;

- создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи, либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены, исходя из известных зависимостей, закономерностей.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

На чертежах представлено:

На фиг.1 изображен массовый расходомер, который содержит кориолисовую трубку 1, выполненную из пьезокерамического материала, врезанную в трубопровод 2 с измеряемой жидкостью. На поверхности кориолисовой трубки 1 расположен кольцевой электрод 3, который связан с приемником электрического сигнала 4.

На фиг.2 изображен массовый расходомер, дополненный вторым кольцевым электродом 5 и усилителем 6.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата, заключается в следующем.

Устройство содержит кориолисовую трубку 1, врезанную в трубопровод 2, по которому протекает жидкость, расход которой необходимо измерить. Кориолисовая трубка 1 сделана из пьезокерамического материала и выполняет роль чувствительного элемента датчика (прибора). На кориолисовую трубку 1 снаружи надет кольцевой электрод 3, подсоединенный к приемнику электрического сигнала 4. Выходной сигнал формируется на электроде 3 в виде знакопеременного заряда. Для расширения возможностей и увеличения чувствительности расходомера предложено дополнить расходомер электродом 5 и усилителем 6. Электрод 5 также формирует сигнал в виде знакопеременного заряда, одновременно выступая возбудителем колебаний в кориолисовой трубке 1. Кориолисовая трубка 1 образует с усилителем автогенератор колебаний, усиливающих измеряемые электродом 3 колебания жидкости.

Работа устройства осуществляется следующим образом. При протекании жидкости по трубопроводу 2, жестко закрепленному с двух концов (кориолисовая трубка), возникают колебания, амплитуда которых функционально связана со скоростью движения жидкости, а частота пропорциональна плотности потока. Колебания действуют на поверхность кориолисовой трубки 1, что сопровождается появлением знакопеременных зарядов на электроде 3, по величине которых можно судить о расходе жидкости. Заряды поступают на приемник электрического сигнала 4. С целью расширения функциональных возможностей, повышения чувствительности к измерению малых расходов расходомер дополняется вторым кольцевым электродом 5 и усилителем 6. Кориолисовая трубка 1 выполняет роль пьезорезонатора, который с помощью электрода 5 включен в цепь положительной обратной связи усилителя 6 и образует с ним автогенератор. В результате протекания жидкости по пьезорезонатору возникающие колебания усиливаются по амплитуде, совпадают по частоте и по фазе. Таким образом, в схеме автогенератора создается режим автоколебаний пьезорезонатора. Этот режим сопровождается дополнительными деформациями, что обуславливает появление дополнительных знакопеременных зарядов на электроде 3, и этим самым увеличивается чувствительность устройства к измерению малых расходов жидкости.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного устройства следующей совокупности условий:

- средство, воплощающее заявленное устройство при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно на производстве, где точное измерение расхода жидкости является неотъемлемой частью производственного процесса;

- для заявленного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;

- средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “промышленная применимость”.

Массовый расходомер, содержащий кориолисовую трубку и приемник электрического сигнала, отличающийся тем, что кориолисовая трубка выполнена в виде пьезокерамического цилиндра с кольцевым электродом на внешней поверхности, подсоединенным к приемнику электрического сигнала, и содержит второй кольцевой электрод, с помощью которого трубка включена в цепь положительной обратной связи усилителя и образует с ним автогенератор.