Витратомір

Витратомір, що включає обтічне тіло, встановлене у трубопроводі, який відрізняється тим, що тіло виконано у вигляді одного або декількох прямокутних крил з несиметричними аерогідродинамічними профілями, розташованими паралельно один одному та осі потоку таким чином, що прогин середньої лінії профілів крил спрямовано в одну сторону, а самі крила сполучені між собою обтічними стяжками з утворенням єдиної жорсткої решітки, і ця решітка через шарніри сполучена з вимірювальними тензоелементами, жорстко закріпленими на стінках трубопроводу Винахід відноситься до області автоматики і може бути використаний в автоматичних системах контролю витрат і кількостей рідких і газоподібних речовин, а також дворазових потоків у трубопроводах великої поперечної площини Однією З технічних задач, що виникають при розробці витратомірів, є необхідність підвищення точності виміру, розширення діапазону речовин, що вимірюються, витрат робочого середовища за умови спрощення конструкції і підвищення чутливості робочого органу витратоміра Є відомим вихоровий витратомір, що містить перший напірний канал для передачі змін тиску, що виникають у вихорах Кармана в каналі з рідиною, що протікає, у першу і четвергу камери, а також другий напірний канал для передачі змін тиску вихорів у другу і третю напірні камери У розподілювальній СТІНЦІ між першою і другою напірними камерами розташована перша мембрана, а в розподілювальній СТІНЦІ МІЖ третьою і четвертою напірними камерами - друга мембрана [1] Недоліком такої конструкції є наявність розподілювальної стінки, що викликає зрив потоку (вихори Кармана), який у свою чергу викликає нестабільність при сході вихорів із пластини і шкідливий опір Найбільш близьким за технічною сутністю є вихоровий витратомір [2], у якого у трубопроводі є трубчастий вузол (ТУ), у проточній частині якого встановлене обтічне тіло, що генерує вихорі Кармана, відповідаючи витратам Обтічне тіло розташоване вздовж потоку Така конструкція дає можливість зменшити швидкість потоку перед тілом обтічності, яка збільшується в результаті монтаж ної похибки вхідного трубопроводу і ТУ, за рахунок протікання потоку по порівняно протяжній ДІЛЯНЦІ, що має внутрішній діаметр проточної частини ТУ, внаслідок чого зменшується похибка витратоміра Недоліком зазначеного пристрою є використання тільки вихорів Кармана, що генеруються обтічним тілом, і невикористання гідродинамічної підйомної сили, що може виникати на ньому Задача, яка вирішується запропонованим технічним рішенням - це підвищення ефективності роботи витратоміра, збільшення його чутливості і розширення діапазону величин витрат, що вимірюються у різноманітних робочих середовищах за рахунок застосування в якості обтічного тіла (робочого елемента) декількох крил із несиметричними профілями, виміру і підсумовування виникаючих на них гідродинамічних сил Поставлена задача вирішується тим, що витратомір включає обтічне тіло, встановлене у трубопроводі, який відрізняється тим що тіло виконано у вигляді одного або декількох прямокутних крил з несиметричними аерогідродинамічними профілями, розташованими паралельно одне одному та осі потоку таким чином, що прогин середньої лінії профілів крил спрямований в одну сторону, а самі крила сполучені між собою обтічними стяжками з утворенням єдиної жорсткої решітки, і ця решітка через шарніри сполучена з вимірювальними тензоелементами, жорстко закріпленими на стінках трубопроводу Використання в якості робочого обтічного тіла декількох паралельних один одному крил, рівномірно розташованих по поперечному перетину трубопроводу, дозволяє (особливо у трубопроводах СО Ю СО 42353 великої поперечної площини) врахувати нерівномірність епюри швидкостей у поперечному перетині трубопроводу, що дає можливість підвищити точність вимірів миттєвої середньої швидкості протікання робочого середовища і витрат у трубопроводі в цілому Крім того, при такому конструктивному виконанні робочої частини витратоміру, через неї можуть безболісно проходити дрібні камені, бруд, різноманітні фракції Розмір виникаючої на робочому елементі підйомної сили Y залежить а) від КІЛЬКОСТІ крил, б) від профілю крила, в) від площі крила, г) від ЩІЛЬНОСТІ робочого середовища, д) від швидкості плину робочого середовища, є) від форми епюри швидкостей у трубі Точність виміру гідродинамічних сил на ТІЛІ обтікання витратоміра залежить а) від товщини і матеріалу тензобалки, б) від чутливості тензоелементів, в) від чутливості і розміру похибки електронної системи, що реєструє сигнали від тензоелементів витратоміра Оскільки сумарна підйомна сила Y, яка виникає на обтічності тіла, що складається з декількох крил, залежить від швидкості течи робочого середовища квадратично, а розмір витрат ЛІНІЙНО, ТО похибка у вимірі сили Y у 1% дає похибку виміру швидкості Vx, а значить і витрат, приблизно в 0,1% Сутність запропонованого технічного рішення пояснюється кресленнями На фіг 1 показане плоске прямокутне крило в поточній системі координат На фіг 2 показана робоча ділянка витратоміра із системою прямокутних крил з несиметричними профілями Запропонований витратомір містить обтічне тіло, що виконане у вигляді декількох (або одного) прямокутних крил 1 із несиметричними аерогідродинамічними профілями, розташованими паралельно одне одному і осі потоку таким чином, що прогин середньої лінії профілів крил спрямований в одному напрямі, а самі крила сполучені між собою стяжками, які обтікаються, 2 з утворенням єдиної жорсткої решітки і ця решітка через шарніри 3 сполучена з вимірювальними тензоелементами 4, жорстко закріпленими на стоках трубопроводу 5 Пристрій працює таким чином Потік робочого середовища, проходячи через поперечний перетин трубопроводу 5 (фіг 2), призводить до появи на крилах підйомної аерогідродинамічної сили Y, сумарний розмір котрої Yi через шарніри 3 передається на тензоелементи 4, де вона перетворюється в електричний сигнал, що безупинно записується й аналізується ВІДПОВІДНИМИ ВІДОМИМИ в техніці пристроями На фіг 1 показане формування підйомної сили на прямокутному крилі 1 у поточній системі координат, де проекція Rx рівнодіючої сили R аерогідродинамічних сил на вісь X показує лобовий опір крила при обтіканні його робочим середовищем, а проекція Ry - підйомну силу крила Розмір сили R залежить також від площі S і довжини крила £ Описаний пристрій дозволяє врахувати зміну швидкостей у різноманітних ділянках площі поперечного перетину потоку робочого середовища, знизивши тим самим похибку виміру витрат, а також підвищити надійність устрою через слабке реагування робочого елемента устрою на забруднення потоку Джерела інформації 1 Патент ФРН №3906481, 1991, МКИ G01F1/32 2 Патент Японії № 1-136022, 1989, МКИ G01F1/32- прототип IY ФІГ. 1 42353 'З Vx -о течій З \\\ \\\M с О) Фіг. 2 ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку 2002 р Формат 60x84 1/8 Обсяг обл -вид арк Тираж 50 прим Зам УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул Горького, 180 (044) 268-25-22