О и-и”с – A”” – ” н-и е
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 1 6.Ч1.1969 (№ 1337794/18-10) с присоединением заявки №
Кл. 42е, 23/15
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете й1инистрое
УДК 681 121 88(088 8) Авторы изобретения В. Ф. Акимов и В. В. Бледных
Заявитель Украинский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтедобывающей промышленности
Настоящее изобретение относится к области измерения расхсда жидкостей, а именно к расходомерам щелевого типа, у которых расход жидкости через щель пропорционален уровню или количеству жидкости перед щелью.
Недостаток известных щелевых расходомеров с профилированной щелью заключается в том, что нижняя и верхняя часть щели в их наиоолее узких участках подвержены засорению содержащимися в загрязненной жидкости твердыми частицами, что приводит к существенной погрешности измерения.
В предлагаемом расходомере щель имеет прямоугольную форму при сохранении линейной связи между расходом жидкости через нее и показаниями прибора.
Такое выполнение устройства повышает надежность измерения расхода и получение линейной связи между весом жидкости, заключенной в камере, и ее расходом через щель.
На чертеже показан описываемый расходомер.
Камера 1, связанная с весоизмерительным устройством 2, состоит из двух плоских параллельно расположенных параболических -егментов 8, кромки которых образованы по зависимости у = Ых -, где х и у — соответственно высота и ширина сегмента, d — постоянная.
Сегменты cîåäèíåíû между собой плоской полосой 4 по их образующим. Жидкость поступает в камеру по трубе 5 через окна б, расположенные на вертикальных стенках последней с целью уменьшения влияния гидродинамического воздействия струи на вес камеры, и выходит из нее через прямоугольную щель 7, Прн выбранной форме камеры площадь ее поперечного сечения S по высоте у изменяется по закону 5 = 2с 1 вЂ, где с и d — посГ d тоянные. При этом расход жидкости через прямоугольную щель пропорционален весу закюченной в камере жидкости и определяется по показаниям весоизмерительного устройства.
Щелевой расходомер, содержащий камеру, присоединенную к весоизмерительному устройству, от.и чающийся тем, что, с целью повьппе20 ния надежности измерения расхода и получения линейной связи между весом жидкости, заключенной в камере, и ее расходом через щель, камера выполнена из двух плоских параболических сегментов, соединенных между
25 собой прямоугольной полосой по их образующим, причем закон изменения площади поперечного сечения S камеры по высоте у определяется уравнением S = 2с y — „, где с и d—
30 постоянные, а щели в параболических сегментах имеют прямоугольную форму.
Составитель С. Шапельзои
Редактор С, И. Хейфиц Телрсд А, А. Камышиикова
Корректор О, С. Зайцева
Заказ 3160/16 Тираж 480 Подписпос
ЦНР1ИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5
ViATF.. < ю0 “;. ñ71Öôô
О П И С- -АЧЧ”М”Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ (») 453576
АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 16.11.72 (21) 1848393 18-10 (51) М. 1хл. G Olf 1/00 с присоединением заявки ¹
Совета Министров СССР по делам и обретеиий и открытий (32) Приоритет
В. В, Бернгардт (71) Заявитель (54) ЩЕЛ ЕВОЙ РАСХОДОМЕР
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, при измерении расходов загрязненных жидкостей.
В известных щелевых расходомерах, в которых щелевое отверстие выполнено непосредственно в стенке измерительной емкости, невозможны осмотр, замена и чистка щелевого отверстия без прекращения подачи измеряемой среды.
Для повышения надежности измерения в предлагаемом расходомере щелевое отверстие выполнено в боковой стенке съемной камеры, снабженной рукоятками и установленной на запорном кольце на трубопроводе, соединенном с измерительной емкостью.
На чертеже представлена схема описываемого устройства, содержащего подводящий патрубок 1, щелевое отверстие 2, выполненное в боковой стенке съемной камеры 3, снабженной рукоятками 4 и установленной на запорном кольце 5 на трубопроводе 6 внутри измерительной емкости 7, и датчик уровня 8.
Устройство работает следующим образом.
Измеряемая среда поступает во входной патрубок 1 и вытекает из щслевого отверстия 2, выполненного в съемной камере 3.
5 При изменении расхода измеряемой среды уровень ее в измерительной емкости “, соответственно изменяется, )To контролируется плп регистрируется дат:иком уровня 8.
Осмотр, замену п о гпстку щслевого отверстия
10 2, зарастающего при измерешш загрязненных сред, производят без прекращения подачи измеряемой среды путем съема камеры 3 при помощи рукояток 4.
Щелевой расходомер, содержащий измерительную емкость с щелевым отверстием и датчик уровня, отличающийся тем, что, сцслью повышения надежности измерения. в нем
20 щелевое отверстие Выполнено В ооковой степке съемной камеры, снабжспнои рукоятками и установленной на запорном кольце на трубопроводе, соединенном с измерительной емкостью.
Составитель Б. Розовская
Техред Е. Борисова
Редактор С. Хейфиц
Корректор Т. Хворова
Заказ 3722/7 Изд. № 1941 Тираж 750 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заявлено 19 !У.1971 (№ 1647739/18 10) с присоединением заявки №
Дата опубликования описания 28.VI.1973
М: Кл. G Olf 1/00 комитет по делам изобретений н открытий ори Совете Министров
УДК, 681.121(088.8) Автор изобретения
Н, Н. Трофименко
Институт автоматики AH Киргизской ССР
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении весового расхода жидкости.
Известные щелевые расходомеры не обеспечивают линейную зависимость между весо- 5 вым расходом жидкости и напором перед мерным отверстием во всем диапазоне измерения и, кроме того, в них сложно изготовить мерное отверстие, выполненное по заданной криволинейной зависимости. 10
В предложенном расходомере боковая стенка снабжена мерным отверстием постоянной ширины и плавно изогнута в вертикальной плоскости согласно зависимости
Z(g) = )Vg(h„— у) + h„arctg
“м — У вертикальная координата, м; горизонтальная координата, м; 20 максимальный расчетный напор, м вод. ст.
На фиг. 1 показана схема расходомера; на фиг. 2 — боковая стенка “с мерным отверстием,. 25 общий вид.
Расходомер содержит подводящий штуцер
1, успокоительную камеру 2 с перегородкой 8; измерительную камеру 4 с выпуклой боковой стенкой 5, в которой выполнено мерное отвер- 30 стие б, касающееся нижней кромкой 7 горизонтальной плоскости, приемную камеру 8 и отводящий штуцер 9.
Расходомер работает следующим образом.
Через штуцер 1 жидкость поступает в успокоительную камеру 2, ударяясь о перегородку. 8, жидкость теряет скорость и поступает в измерительную камеру 4. В этой камере напор Й,, пропорциональность которого величине весового расхода жидкости обеспечивается тем, что боковая стенка 5 изогнута по высоте согласно кривой
Z(g) = ф у(1т„— у) + h„arctg
܄— jl где Z(g) — функция Z от у;
Лиу — координаты кривой Z(g), м;
h„— максимальный расчетный напор, м вод. ст., а мерное отверстие б, выполненное в боковой стенке 5, имеет а постоянную ширину, равную Х,=
1 где Х, — ширина мерного отверстия, м;
h„— максимальный расчетный напор, м. вод; ст.; а — константа данного мерного отвер стия, м -..
Предмет изобретения х(у) +1+(Zy ) =
Техред Г. Дворина
Редактор Т. Рыбалова
Корректор Е. Талалаева
Заказ 1747I I Изд. № 1425 Тираж 755 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5
Длина мерного отверстия 6 в спрямленной боковой стенке б равна L=2h,„, где L — длина мерного отверстия в спрямленной боковой стенке, м.
Далее жидкость поступает в приемную камеру 8, из которой отводится через штуцер 9.
Величину напора h измеряют любым из известных методов, например пьезометрическим, Мерное отверстие обеспечивает закономерность х(у) =
3 У где х (у) — функция х от у; х и у — соответственно ширина и высота кривой, образующей мерное отверстие, м; а — константа данного мерного отверстия в м”, следующим образом: где х, у, Z — координаты профиля мерного отверстия,м;
Zy — скорость изменения Я по у; а — константа данного мерного отверстия, м* .
Щелевой расходомер, содержащий успокои10 тельную камеру с перегородкой, измерительную камеру с пьезометрической трубкой и боковой стенкой с мерным отверстием, отличающийся тем, что, с целью обеспечения линейной зависимости между весовым расходом и
15 напором перед мерным отверстием, в нем боковая стенка снабжена мерным прямоугольным отверстием постоянной ширины и плавно изогнута в вертикальной плоскости согласно зависимости
Z(y) = у (܄— у) + h„arctg лм — у где у — вертикальная координата, м, 25 Z — горизонтальная координата, м, h„„— максимальный расчетный напор, м вод. ст.
РАСХОДОМЕРЫ ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯ
Расходомеры переменного уровня основаны на измерении высоты уровня жидкости в сосуде при свободном вытекании ее через отверстие в дне или боковой стенке сосуда.
Эти приборы в химической промышленности применяются для измерения расхода особо активных жидкостей. Они могут также применяться для измерения расхода в пульсирующих потоках и жидкостей, смешанных с газом.
Во всех случаях расход жидкости расходомерами переменного уровня измеряется при атмосферном давлении, что в значительной степени ограничивает их применение.
Расходомер переменного уровня включает в себя приемную емкость (сосуд) с отверстием истечения той или иной формы и измеритель уровня жидкости.
В качестве измерителей уровня могут применяться любые стандартные приборы. Приемными емкостями служат цилиндрические или прямоугольные сосуды с круглым (диафрагма) или щелевым отверстием истечения.
Рисунок 1 – Схема расходомера переменного уровня с нормальной диафрагмой:
1 – уровнемерное стекло; 2 – патрубок; 3 – сетчатые перегородки; 4 – сосуд; 5 – нормальная диафрагма
Диафрагма может быть расположена как в дне сосуда, так и в боковой стенке, причем уровень жидкости в сосуде должен быть выше отверстия истечения. Щелевые отверстия располагаются только в боковой стенке приемного сосуда; в этом случае уровень жидкости в сосуде должен быть не выше верхнего края щелевого отверстия.
Расходомеры с круглым отверстием истечения. На рис. 1 показана схема расходомера переменного уровня с нормальной диафрагмой, установленной в дне цилиндрического сосуда.
Расходомер состоит из цилиндрического сосуда с подводящим жидкость патрубком 2 . Внутри сосуда установлены сетчатые перегородки 3 , которые выполняют роль фильтра, предотвращающего засорение диафрагмы, а также роль успокоителя потока жидкости.
В дне сосуда 4 установлена нормальная диафрагма 5 , через которую жидкость может свободно вытекать в отводящий трубопровод.
По уровнемерному стеклу 1 определяют уровень жидкости в сосуде (могут быть применены и другие уровнемерные устройства). Заменяя диафрагму можно менять пределы измерения (в широком диапазоне).
Величина расхода при свободном истечении определяется по формуле
В данном случае
следовательно, уравнение расхода примет вид
где a – коэффициент расхода диафрагмы;
– сечение отверстия диафрагмы в
H – высота столба жидкости над отверстием диафрагмы в м .
Из уравнения (1) следует, что объемный расход жидкости определяется высотой уровня жидкости Н , а изменение плотности жидкости не влияет на показания прибора.
Расходомеры переменного уровня применяются для измерения небольших расходов. При больших расходах велика высота приемных емкостей (сосудов), которая обычно не должна превышать 1000-1500 мм . Это обстоятельство приводит к небольшим скоростям истечения.
Диаметр отверстия истечения у расходомеров переменного уровня обычно небольшой, поэтому влияние неостроты входной кромки диафрагмы здесь весьма существенно.
Если диафрагма устанавливается в боковой стенке сосуда, то в формулу (1) следует подставлять высоту уровня Н, считая от центра отверстия диафрагмы.
Расходомеры со щелевым отверстием истечения. В сосуде со щелевым отверстием истечения расход определяется по высоте уровня жидкости над нижней кромкой отверстия.
На рис. 2 показана принципиальная схема расходомера (типа РМ) со щелевым отверстием истечения.
Рисунок 2 – Схема расходомера с щелевым отверстием истечения:
1 – пьезометрическая трубка; 2 – корпус; 3 – дифманометр; 4 – контрольный стаканчик; 5 – манометр; 6 – редуктор; 7 – фильтр
Датчик расходомера представляет собой прямоугольный корпус 2 с двумя штуцерами: боковым – для ввода измеряемой жидкости и нижним – для слива жидкости в открытый приемник. Внутри корпус датчика разделен глухой перегородкой, к которой герметично прикреплен щит с профилированной щелью.
В зависимости от измеряемой жидкости корпус датчика изготавливается из различных материалов: стали Х18Н9Т, футерованной свинцом стали, из фаолита и т.д.
Уровень жидкости измеряется пьезометрическим методом.
В сосуд перед сливной щелью в защитном чехле погружена пьезометрическая трубка 1 , через которую непрерывно продувается воздух. Количество продуваемого воздуха контролируется с помощью контрольного стаканчика 4 , а давление воздуха поддерживается постоянным с помощью редуктора 6 .
Для очистки воздуха служит фильтр 7 . Аппаратура регулирования и дозирования сжатого воздуха монтируется на специальной панели, называемой блоком питания воздуха (типа БПВщ).
Характерной особенностью расходомера, показанного на рис. 6, является равномерная шкала вторичного прибора.
Выведем зависимость между Q и H для отверстия произвольной формы (рис.3).
Рисунок 3 – Отверстие истечения типа водослива
Для элементарной площадки ds , имеющей ширину х и высоту dy , можно применить основное уравнение расхода, взятое в дифференциальной форме. Будем иметь
Интегрируя уравнение (2) в пределах от 0 до Н , получим полную величину расхода:
Для решения (3) необходимо знать зависимость между х и у .
Для получения равномерной шкалы прибора между Q и H должна быть линейная зависимость, т.е.
– коэффициент пропорциональности, определяемый из условия
Подставляя значение Q из уравнения (4) в уравнение (3), получим
Это уравнение и определяет искомую зависимость профиля отверстия x = f ( y ).
Величина х должна убывать с ростом у , поэтому уравнение (5) удовлетворяется гиперболической зависимостью между х и у вида
где С – некоторая постоянная величина.
Если коэффициент расхода a постоянный, то уравнение (5) можно переписать в следующем виде:
Таким образом, гиперболическая зависимость вида
действительно удовлетворять уравнению (5) и обеспечивает равномерную шкалу.
Значение постоянной определяется выражением
? . Следовательно, нельзя получить равномерную шкалу на всем диапазоне высоты от 0 до
. Поэтому практически начальная часть отверстия истечения выполняется прямоугольной формы с шириной
Рисунок 4 – Форма отверстия истечения, обеспечивающая пропорциональность между расходом и высотой уровня жидкости в приемном сосуде: а – симметричного отверстия; б – несимметричного отверстия
Коэффициент расхода щелевого расходомера зависит от геометрической формы щели и, особенно от остроты входной кромки щелевого отверстия. При ориентировочных расчетах коэффициент расхода a принимается равным 0,6. Точное значение коэффициента расхода определяется индивидуальной градуировкой прибора.
В щелевых расходомерах измерителями давления обычно служат дифманометры с вялой мембраной и дифманометры типа ДМПК с соответствующими вторичными приборами. Длина пневматических линий до дифманометра не должна превышать 35 м ; длина соединительных проводов между дифманометром и вторичным прибором не должна превышать 500 м .
Поиск по сайту:
Главная
О нас
Популярное
ТОП
Новые страницы
Случайная страница
Изречения для студентов
Пожаловаться на материал
Обратная связь
FAQ
