Вимірювач швидкості потоку газу або рідини

Изобретение относится к технике измерений скорости потоков газа или жидкости как в открытых, так и закрытых каналах, в частности, скорости воздуха в вентиляционных трубопроводах, может быть использовано для измерения расхода, пропорционального скорости. В те хнике измерений скорости или расхода потоков газа или жидкости известны устройства, основанные на регистрации частоты колебаний самого потока за вихреобразующим телом или тел различной конфигурации, закреплённых шарнирно. Известен, например, измеритель скорости вихревого типа [1], содержащий вихреобразующее тело в виде призмы с хвостовой пластиной, жестко закрепленное в потоке. При этом частота вихрей за телом регистрируется дополнительной схемой. Недостатком этого решения является относительно низкая надежность, которая обусловлена сложностью обнаружения вихрей, особенно, при эксплуатации в загрязненной среде промышленных предприятий, содержащей пыль, водяной и масляный туман. Регулярные колебания позволяет получить тело, свободно колеблющееся в потоке под воздействием упругих свойств самого потока. На таком принципе построен расходомер с автоколеблющимся телом [2], содержащий колеблющееся тело в виде трехгранной призмы, установленной на шарнирной оси, расположенной в теле призмы, и тело обтекания, жестко закрепленное перед призмой, разделяющее набегающий поток на две струи. В результате поочередного поджатия призмой то одной струи, то другой вызывается их упругая реакция и возникают колебания, частота которых пропорциональна скорости. Недостатком этого решения является небольшой диапазон измеряемых скоростей потока и низкая чувствительность, вызванные тем, что призма имеет значительный дебаланс, а часть энергии потока расходуется на преодоление лобового сопротивления тела обтекания, разделяющего поток. Поэтому устройство можно применять при значительном скоростном напоре и преимуществен но в жидкости. 8 бонову изобретения поставлена задача усовершенствования измерителя скорости потока газа или жидкости, путем устранения дебаланса призмы возникают и поддерживаются устойчивые автоколебания в более широком диапазоне скоростей набегающего потока, в результате чего расширяется диапазон измерений и повышается чувствительность устройства. Поставленная задача решается тем. что в измерителе скорости потока газа или жидкости, содержащем размещенные в трубчатом корпусе колеблющееся тело в виде трехгранной призмы, установленное на шарнирной оси, расположенной в теле призмы вдоль одного из ее боковых ребер перпендикулярно потоку и тело обтекания, установленное с зазором относительно колеблющегося тела, регистратор, согласно изобретению, призма снабжена лопастью, закрепленной консольне на боковом ребре призмы, примыкающем к шарнирной оси, при этом плоскость установки лопасти перпендикулярна противолежащей ей грани призмы, направленной против направления потока, причем тело обтекания закреплено за колеблющимся телом, в плоскости шарнирной оси перпендикулярно направлению потока, ширина тела обтекания равна ширине грани призмы, направленной против направления потока, а сечение трубчатого корпуса расширено в зоне колебаний лопасти, Кроме того, лопасть выполнена в виде плоской прямоугольной пластины, длина которой в направлении потока составляет L = (1.2-2,5)d. где d - ширина грани призмы, направленной против направления потока. На фиг. 1 представлена конструктивная схема измерителя; на фиг. 2 - схема регистрации колебаний; на фиг. 3 - основные соотношения размеров измерителя. Измеритель содержит трубчатый корпус 1 прямоугольного (или круглого) сечения, колеблющееся тело в виде легкой призмы 2 с лопастью 3. Призма 2 снабжена шарнирной осью 4, например, в виде стальной оси с кернами, входящими в подпятники 5, ввинченные в диаметрально противоположные стенки трубчатого корпуса 1. Таким образом, призма 2 сбалансирована лопастью 3 и может качаться по типу часового маятника. Вслед за колеблющимся телом размещено тело обтекания 6, например, в виде пластины шириной d с минимальным зазором относительно лопасти 3. Расширение корпуса 1 обеспечивается скошенными задними торцами стенок корпуса, где и перемещается лопасть 3. Схема регистрации колебаний содержит катушку индуктивности 7 с сердечником 8, включенную в контур генератора электрических колебаний 9. Далее следует демодулятор 10, усилитель 11, формирователь импульсов 12 и частотомер 13. Измеритель работает следующим образом. Под воздействием турбулентных ви хрей потока перед телом 6 и срываемых с ребер призмы 2 колеблющееся тело (призмы 2 с лопастью 3) выходит из положения покоя, проворачиваясь в какую-нибудь сторону. Появляется дополнительный момент силы давления потока, воздействующего на переднюю грань призмы 2. Призма поворачивается сильнее на сси 4. При этом жестко связанная с ней лопасть 3 поворачивается в противоположную сторону, открываясь потоку. Упругая реакция потока толкает лопасть в обратном направлении. Благодаря моменту инерции тело перебрасывается в противоположную сторону, Начинаются автоколебания, частота которых практически линейно зависит от скорости. Лопасть 3, которая может быть выполнена из магнитомягкого материала (или армирована им) пересекает поле катушки 7 над сердечником 8. При этом в контуре генератора 9 возникают потери, приводящие к амплитудной и фазовой модуляции частоту генератора. Демодулятор выделяет возникающие импульсы, которые усиливаются усилителем 11, поступают на формирователь 12 и далее на частотомер 13. Экспериментальная проверка измерителя в воздухе при 6-8 мм показала, что колебания начинались при скоростях потока около 1,5-2,5 м/с и продолжались без срывов до достигнуты х на лабораторной установке скоростей 60 м/с. Коэффициент преобразования скорости в частоту составил 2,6-2,9 Гц/м/с. В макете же прототипа колебания, больше напоминающие вибрацию, начинались при скорости » 20м / с и прекращались при » 50м / с , что подтверждает эффективность предложенного решения. Причем измеритель работает и в жидкости, при этом частота колебаний растет и зависит от плотности жидкости.