Спосіб вимірювання витрати за переміщенням сферичної мітки вимірюваним середовищем

Реферат: Винахід належить до витратовимірювальної техніки та метрології і може бути використаний для вимірювання об'єму та об'ємної витрати. Спосіб ґрунтується на використанні моменту сили, зумовленого переміщенням потоку торовидною мірною камерою внаслідок перепаду тиску між її входом та виходом. Згідно з винаходом для визначення витрати середовища використовують зміну часових інтервалів проходження сферичної мітки в торовидній мірній камері, які є пропорційними до швидкості його руху, при цьому вхід потоку здійснюють по дотичній за напрямком переміщення середовища, а вихід - у протилежному напрямку. Спосіб забезпечує підвищення точності вимірювання, дозволяє мінімізувати додаткові опори за рухом середовища, практично усунути вплив промислових завад та розширити робочий діапазон засобів вимірювання. UA 97780 C2 (12) UA 97780 C2 UA 97780 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до витратовимірювальної техніки та метрології і може бути використаний для вимірювання об'єму та об'ємної витрати. Відомий спосіб вимірювання витрати за постійним перепадом тиску, найбільш поширеною реалізацією якого є ротаметр [Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 2 / Под общ. ред. Е. А. Шорникова. - 5-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2004. - 412 с: ил.]. Ротаметр складається із конічної (зазвичай скляної) трубки, що розходиться вверх, всередині якої переміщається поплавець, на який діють три сили: різниця статичних тисків на носову і кормову поверхні поплавця, динамічний тиск потоку і сила тертя. Поплавець переміщається доти, поки площа кільцевого отвору між поплавцем і внутрішньою поверхнею конусної трубки не досягне такого розміру, при якому перепад тиску по обидва боки поплавця не стане рівним розрахунковому. При цьому діючі на поплавок сили врівноважуються і він встановлюється на висоті, що відповідає певному значенню витрати. До основних недоліків такого способу можна віднести суттєве збільшення похибки вимірювання через тертя поплавця об стінки внаслідок порушення вертикальності установки пристрою, через порушення концентричності положення поплавця, коливань тиску чи витрати, що мають частоту, близьку до власної частоти коливань поплавця. Така ситуація суттєво ускладнює промислове використання засобів, реалізованих на основі вище описаного способу. Відомий також спосіб вимірювання за постійним перепадом тиску, який ґрунтується на переміщенні мірного елемента - поршня у втулці з вікнами спеціальної форми. [Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 2 / Под общ. ред. Е. А. Шорникова. - 5-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2004. - 412 с: ил.]. Вимірювана речовина надходить під поршень і, піднімаючи його, виходить через вікно або проріз у втулці. Тиск над поршнем той самий, що і у вихідному штуцері. При цьому величина поточної витрати пропорційна до висоти підйому поршня, який відповідно піднімаючись, відкриває більшу частину отвору у втулці. До недоліків описаного способу належить складність забезпечення вертикальної установки засобу, конструктивні зазори між поршнем і втулкою, наявність пульсуючих коливань подачі контрольованого середовища, а також непродуктивні затрати енергії на подолання тертя при переміщенні чутливого елемента, що в результаті призводить до збільшення похибки вимірювання. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого винаходу є спосіб, що ґрунтується на використанні мірного елемента - кульки, яка безперервно рухається по колу [Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 1. - 5-е изд. Перераб. и доп. - СПб.: Политехника, 2002. - 409 с: ил.]. Такий рух забезпечується тангенціальним підводом вимірюваної речовини або гвинтовим направляючим пристроєм, що закручує потік. Закручений потік зумовлює переміщення кульки по колу камери. Частота обертання кульки пропорційна до величини поточної витрати контрольованого середовища, перетворюється в електричний частотний сигнал індукційним чи індуктивним перетворювачем. Проте використання пристроїв закручення потоку зумовлює створення додаткового опору на шляху руху вимірюваного середовища, що призводить до зменшення його швидкості, крім того, такий спосіб характеризується наявністю неконтрольованих перетоків вимірювального середовища, зумовлених нещільністю прилягання мірного елемента до стінок вимірювальної камери. В основу винаходу - спосіб вимірювання витрати за переміщенням сферичної мітки вимірюваним середовищем - поставлена задача розробки нового способу вимірювання витрати та об'єму шляхом використання моменту сили, який прикладається до сферичної мітки в торовидній мірній камері, що дозволяє забезпечити підвищення точності вимірювання, мінімізувати додаткові опори за рухом середовища, практично усунути вплив промислових завад та розширити робочий діапазон засобів вимірювання. Вирішення поставленої задачі стає можливим завдяки тому, що для визначення витрати вимірюваного середовища використовується сферична мітка, вага якої близька за значенням до ваги відповідного об'єму вимірюваного середовища, яке, рухаючись по колу торовидною мірною камерою, зумовлює переміщення мітки. Утворення моменту сили зумовлене переміщенням потоку торовидною мірною камерою внаслідок перепаду тиску між її входом та виходом. За рахунок того, що вхід потоку здійснюється по дотичній за напрямком переміщення середовища, а вихід у протилежному - на внутрішньому і середньому радіусах мірної камери величина моменту є практично постійною, що дозволяє забезпечити рух сферичної мітки за потоком по колу. Перетворивши такі переміщення за допомогою відповідного реєстратора (датчика) в сигнал зручний для 1 UA 97780 C2 5 10 15 20 опрацювання і визначивши зміну часових інтервалів між послідовними проходженнями мітки отримують величину, яка пропорційна до витрати середовища, що рухається мірною камерою. В результаті, запропоновано спосіб, який ґрунтується на вимірюванні зміни часових інтервалів між послідовними проходженнями сферичної мітки торовидною мірною камерою, що дозволяє отримати кількісні характеристики середовища, а також покращити метрологічні та експлуатаційні характеристики засобів вимірювальної техніки. Суть винаходу пояснюється тим, що для визначення витрати середовища використовують зміну часових інтервалів проходження сферичної мітки в торовидній мірній камері, які є пропорційними до швидкості його руху, при цьому вхід потоку здійснюють по дотичній за напрямком переміщення середовища, а вихід - у протилежному напрямку. Винахід ілюструється кресленням, де зображено схему проведення вимірювань. Спосіб здійснюють таким чином. Для фіксації переміщення вимірювального середовища, зумовленого перепадом тиску між входом та виходом торовидної мірної камери 1, використовується сферична мітка 2, вага якої близька за значенням до ваги відповідного об'єму вимірюваного середовища 3. Реєстратор проходження мітки 4 здійснює формування дискретних електричних сигналів, які за допомогою обчислювача 5 безперервно зчитуються і опрацьовуються. В ході опрацювання проводиться розпізнавання (ідентифікація) вимірювальних сигналів і фіксація часових інтервалів між ними, що дозволяє отримати значення поточної витрати вимірюваного середовища. Для забезпечення моменту сили, що прикладається до мітки на внутрішньому і середньому радіусах торовидної мірної камери, вхід потоку здійснюють по дотичній за напрямком переміщення середовища, а вихід - у протилежному напрямку. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 25 30 Спосіб вимірювання витрати за переміщенням сферичної кульки по колу, що забезпечується тангенціальним підводом вимірюваної речовини або гвинтовим направляючим пристроєм, що закручує потік, який відрізняється тим, що для визначення витрати середовища використовують зміну часових інтервалів проходження сферичної мітки, які є пропорційними до швидкості його руху в торовидній мірній камері, при цьому вхід потоку здійснюють по дотичній за напрямком переміщення середовища, а вихід - у протилежному напрямку. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2