Датчик расхода

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики и может быть использовано для измерения расхода жидкости, газа и их смеси в трубопроводах гидравлических и пневматических систем, а также для измерения количества перемещаемого продукта по нефтегазопродуктопроводам. Датчик расхода содержит корпус с подводящим и отводящим каналами, дросселирующий элемент, образующий с корпусом камеры высокого и низкого давления, и сильфон, при этом сильфон прикреплен к корпусу своим торцом в зоне отводящего канала, дросселирующий элемент выполнен в виде цилиндрической обечайки, установленной на другом торце сильфона и образующей с дном корпуса дросселирующую щель, величина открытия которой определяется по формуле. Технический результат - повышение точности измерения расхода гидравлической жидкости, протекающей в больших количествах в трубопроводах и не зависящей от плотности протекающего состава смеси. 1 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроительной гидравлики и может быть использовано для измерения расхода жидкости, газа и их смеси в трубопроводах гидравлических и пневматических систем, а также для измерения количества перемещаемого продукта по нефтегазопродуктопроводам.

Известен датчик расхода, содержащий сильфон, размещенный в камере с жидкостью, и жестко связанный с неподвижной перегородкой, имеющей отверстие, и сопло, направляющее контролируемый поток жидкости в отверстие. SU 201688 А, 08.09.1967.

Известный датчик расхода не обеспечивают достаточно высокой точности измерения расхода в больших количествах в трубопроводах диаметром свыше 500 мм.

Наиболее близким техническим решением (прототип) к заявленному изобретению является датчик расхода (US 3103119 A, 10.09.1963), содержащий корпус с подводящим и отводящим каналами, дросселирующий элемент, образующий в корпусе камеры высокого и низкого давления, и сильфон.

Недостатком известного датчика расхода является зависимость определяемой величины расхода от плотности гидравлической жидкости.

Задача изобретения - повышение точности измерения расхода гидравлической жидкости, протекающей в больших количествах в трубопроводах и не зависящей от плотности протекающего состава смеси.

Технический результат - повышение точности измерения расхода гидравлической жидкости, протекающей в больших количествах в трубопроводах и не зависящей от плотности протекающего состава смеси.

Поставленная задача решается и технический результат достигается тем, что датчик расхода содержит корпус с подводящим и отводящим каналами, дросселирующий элемент, образующий с корпусом камеры высокого и низкого давления, и сильфон, при этом новым является то, что сильфон прикреплен к корпусу своим торцом в зоне отводящего канала, дросселирующий элемент выполнен в виде цилиндрической обечайки, установленной на другом торце сильфона и образующей с дном корпуса дросселирующую щель, величина открытия которой определяется по формуле

х=ρVg/C,

где х - зазор - величина открытия дросселирующей щели, м;

ρ - плотность гидравлической жидкости, кг/м³;

V - объем жидкости, м³;

g - ускорение свободного падения, м/с²;

С - жесткость сильфона, Н/м.

На чертеже показан датчик расхода в разрезе.

Датчик расхода содержит корпус 1 с подводящим каналом 2 и отводящим каналом 3, дросселирующий элемент, образующий с корпусом 1 камеры 4, 5 соответственно высокого и низкого давления, и сильфон 6. Сильфон 6 прикреплен к корпусу 1 своим торцом 7 в зоне отводящего канала 3, дросселирующий элемент выполнен в виде цилиндрической обечайки 8, установленной на другом торце 9 сильфона 6 и образующей с дном 10 корпуса 1 дросселирующую щель 11.

Расход жидкости Q_др (м³/с) через дроссель (дросселирующую щель) определяют по формуле

Q_др=µf_щ·√2ΔP/ρ,

где µ - коэффициент расхода;

f_щ - площадь рабочего проходного сечения, м²;

f_щ=πdx;

d - диаметр отверстия обечайки, м;

х - зазор - величина открытия дросселирующей щели, м;

ΔР - перепад давлений жидкости, Па;

ΔP=P₁-P₂;

P₁ - давление в подводящем канале, Па;

P₂ - давление в отводящем канале, Па.

Возведя в квадрат обе части уравнения, получим

Q_др ²/µ²π²d²x²=2ΔPρ,

ΔР(πD²/4-πd²/4)-ρVg=Сх,

где D - наибольший диаметр сильфона, м;

d - диаметр отверстия обечайки, м.

Если P₁≈P_2, то

Сх=ρVg, тогда

х=ρVg/C,

V_нач=(πD²H/4-πd²H/4),

V_кон=(πD²/4-πd²/4)·(H-x),

где V_нач - начальный объем;

V_кон - конечный объем.

Датчик расхода работает следующим образом.

Рабочая гидравлическая жидкость поступает по подводящему каналу 2 в камеру высокого давления 4 корпуса 1. Поток жидкости, проходя по изгибам сильфона, деформируется в горизонтальном направлении, выравнивая скорость потока, и подходит к дросселирующей щели 11, образованной дном 10 корпуса 1 и торцом обечайки 8. Рабочая жидкость воздействует на торец 9 сильфона 6, отклоняя его в сторону увеличения дросселирующей щели 11. Размер щели 11 зависит от величины расхода, чем он больше, тем меньше будет перепад и соответственно открытие (х).

Это, в свою очередь, будет определять ошибку при сделанных допущениях. Потери (ΔР) определяются сопротивлением щели 11. При правильном подборе они будут минимальны. Выполнение чувствительного элемента системы замера перепада давления в виде торца 9 сильфона 6 позволяет получить идентичность расходных характеристик независимо от плотности рабочей жидкости, что повышает точность измерений. Пройдя дросселирующую щель 11, рабочая гидравлическая жидкость поступает в камеру 5 низкого давления и из нее - в отводящий канал 3 и далее в гидравлическую систему.

Датчик расхода, содержащий корпус с подводящим и отводящим каналами, дросселирующий элемент, образующий с корпусом камеры высокого и низкого давления, и сильфон, отличающийся тем, что сильфон прикреплен к корпусу своим торцом в зоне отводящего канала, дросселирующий элемент выполнен в виде цилиндрической обечайки, установленной на другом торце сильфона, и образующей с дном корпуса дросселирующую щель, величина открытия которой определяется по формуле x=ρVg/C, где
х - зазор - величина открытия дросселирующей щели, м;
ρ - плотность гидравлической жидкости, кг/м³;
V - объем жидкости, м³;
g - ускорение свободного падения, м/с²;
С - жесткость сильфона, Н/м.