RU2039992C1 - Fluid flow speed meter - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring equipment. SUBSTANCE: meter has housing, movable rod which is mounted inside the housing, and recorder made up as a resistance strain gauge connected to a bridge circuit. Free end of the rod has a shaped profile. The rod is set in two bearings between which the resistance strain gauges are mounted. The first bearing insulates the resistance strain gauge from fluid to be measured. The second bearing is constructed as screw clamps with spherical faces. Reciprocation of the rod caused by high pressure does not result in bending of the flat part of the rod and, hence, in changing resistance of the resistance strain gage. EFFECT: improved accuracy. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и направлено на усовершенствование устройств (датчиков) для измерения переменных значений скорости и направления потока жидкости или газа при высоких давлениях. The invention relates to measuring technique and is aimed at improving devices (sensors) for measuring variable values of speed and direction of flow of a liquid or gas at high pressures.

Известен датчик скорости потока жидкости [1] который содержит корпус с консольно установленной внутри него подвижной штангой, свободный конец которой выполнен с фигурным профилем, и регистратор, выполненный в виде установленных на штанге тензорезисторов, включенных в мостовую схему. A known fluid flow rate sensor [1] which comprises a housing with a movable rod cantilever installed inside it, the free end of which is made with a curved profile, and a recorder made in the form of strain gauges mounted on the rod, are included in the bridge circuit.

Однако такой датчик недостаточно надежен в эксплуатации, а размещение тензорезисторов в зоне измеряемой среды, находящейся под высоким давлением, приводит к изменению начального сопротивления последних, что в свою очередь приводит к увеличению погрешности в результатах измерения. However, such a sensor is not sufficiently reliable in operation, and the placement of strain gages in the zone of the measured medium under high pressure leads to a change in the initial resistance of the latter, which in turn leads to an increase in the error in the measurement results.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является датчик скорости потока жидкости [2] содержащий корпус, консольно установленную внутри корпуса посредством мембраны штангу, свободный конец которой имеет фигурный профиль и электромеханический преобразователь в виде тензорезисторов. The closest in technical essence to the present invention is a fluid flow rate sensor [2] comprising a housing cantilever mounted inside the housing by means of a membrane rod, the free end of which has a shaped profile and an electromechanical transducer in the form of strain gauges.

Известное устройство не может быть эффективно использовано для измеряемых сред с высоким давлением, так как конструктивное исполнение чувствительного элемента в виде мембраны со сквозными радиальными прорезями способствует проникновению среды в область расположения тензорезисторов, что приводит к искажению регистрируемого сигнала. The known device cannot be effectively used for measured media with high pressure, since the design of the sensitive element in the form of a membrane with through radial slots facilitates the penetration of the medium into the region of the strain gauges, which leads to distortion of the recorded signal.

Цель изобретения повышение точности измерения. The purpose of the invention is the improvement of measurement accuracy.

Цель достигается тем, что в датчик, содержащий корпус, консольно установленную внутри корпуса посредством мембраны штангу, свободный конец которой имеет фигурный профиль, и электромеханический преобразователь в виде тензорезисторов, введена вторая опора штанги, при этом первая опора мембрана выполнена непроницаемой и расположена со стороны свободного конца штанги, вторая удалена от нее вглубь корпуса, а тензорезисторы расположены на штанге между опорами. The goal is achieved by the fact that a second rod support is introduced into the sensor comprising a housing cantileverly mounted inside the housing by means of a membrane, the free end of which has a shaped profile, and an electromechanical transducer in the form of strain gauges, while the first support of the membrane is impermeable and is located on the free side the end of the rod, the second is removed from it deep into the body, and the strain gauges are located on the rod between the supports.

Для повышения чувствительности мембрана выполнена с кольцевыми канавками треугольного профиля на торцовых поверхностях в месте крепления штанги. To increase the sensitivity of the membrane is made with annular grooves of a triangular profile on the end surfaces in the place of attachment of the rod.

Кроме того, вторая опора выполнена в виде двух винтовых зажимов, расположенных на одной оси навстречу друг другу. In addition, the second support is made in the form of two screw clamps located on the same axis towards each other.

На чертеже представлена конструктивная схема предлагаемого датчика скорости потока жидкости. The drawing shows a structural diagram of the proposed sensor fluid flow rate.

Датчик включает в себя корпус 1, в котором консольно установлена подвижная штанга 2, свободный конец 3 которой имеет фигурный, например шарообразный (сферический), профиль и находится в канале 4 для протекания жидкости или газа, регистратор, выполненный в виде установленных на штанге 2 тензорезисторов 5 и с помощью электрических проводов связанных с электрическим разъемом 6. При этом штанга 2 установлена на двух опорах, первая из которых выполнена в виде мембраны 7 и изготовлена как одно целое со штангой, и имеет кольцевые проточки 8, например треугольного профиля, расположенные на разных ее сторонах. Наружная уплотнительная поверхность мембраны 7 выполнена сферической и прижимается к посадочной поверхности корпуса 1 нажимной гайкой 9. Вторая опора выполнена в виде двух винтовых зажимов 10, расположенных на одной оси (диаметрально) и направленных навстречу друг другу. При этом зажимные торцы винтов имеют сферическую форму, а часть штанги 2, расположенная выше мембраны 7, выполнена плоской, имеющей прямоугольную форму поперечного сечения. The sensor includes a housing 1, in which a movable rod 2 is cantilevered, the free end 3 of which has a figured, for example spherical (spherical) profile and is located in the channel 4 for the flow of liquid or gas, a recorder made in the form of strain gauges mounted on the rod 2 5 and using electrical wires connected to the electrical connector 6. In this case, the rod 2 is mounted on two supports, the first of which is made in the form of a membrane 7 and is made integrally with the rod, and has ring grooves 8, for example, angular profile located on its different sides. The outer sealing surface of the membrane 7 is made spherical and is pressed against the seating surface of the housing 1 by a pressure nut 9. The second support is made in the form of two screw clamps 10 located on the same axis (diametrically) and directed towards each other. While the clamping ends of the screws have a spherical shape, and the part of the rod 2 located above the membrane 7 is made flat, having a rectangular cross-sectional shape.

Работа датчика заключается в следующем. Скоростной напор жидкости (газа), протекающей в канале 4, воздействуя на свободный сферический конец 3, создает изгибающий момент, который отклоняет конец подвижной штанги 2 на величину, пропорциональную скоростному напору. При этом благодаря кольцевым проточкам 8 мембраны 7, имеющим треугольный профиль, изгибные напряжения в месте закрепления первой опоры (мембраны) с корпусом 1, передаются на вторую, плоскую часть штанги 2, зажатую сферическими поверхностями торцов винтовых зажимов 10, и вызывают в ней поверхностные напряжения, также пропорциональные скоростному напору жидкости (газа), протекающей в канале 4, и регистрируются тензорезисторами 5, включенными в мостовую измерительную схему. The operation of the sensor is as follows. The velocity head of the fluid (gas) flowing in the channel 4, acting on the free spherical end 3, creates a bending moment that deflects the end of the movable rod 2 by a value proportional to the velocity head. In this case, thanks to the annular grooves 8 of the membrane 7 having a triangular profile, bending stresses at the place of fastening of the first support (membrane) with the housing 1 are transmitted to the second, flat part of the rod 2, clamped by the spherical surfaces of the ends of the screw clamps 10, and cause surface stresses in it are also proportional to the pressure head of the liquid (gas) flowing in the channel 4, and are recorded by the strain gauges 5 included in the bridge measuring circuit.

Учитывая, что вторая опора выполнена в виде винтовых зажимов 10 со сферическими концами, возвратно-поступательные перемещения штанги 2 от действия высоких давлений не приводят к изгибу плоской части штанги, находящейся между двумя опорами, и, следовательно, к изменению сопротивления тензорезисторов 5. Поэтому тензорезисторы реагируют только на скоростной напор измеряемой среды. Given that the second support is made in the form of screw clamps 10 with spherical ends, the reciprocating movements of the rod 2 from the action of high pressures do not lead to bending of the flat part of the rod located between the two supports, and, therefore, to a change in the resistance of the strain gages 5. Therefore, the strain gages only respond to the pressure head of the medium being measured.

Таким образом, применение предложенного датчика позволяет исключить влияние высокого давления на результаты измерения скорости потока жидкости и за счет этого повысить точность (достоверность) результатов измерения. Thus, the use of the proposed sensor eliminates the influence of high pressure on the measurement results of the fluid flow rate and thereby increase the accuracy (reliability) of the measurement results.

Claims (3)

1. ДАТЧИК СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ, содержащий корпус, консольно установленную внутри корпуса посредством мембраны штангу, свободный конец которой имеет фигурный профиль, и электромеханический преобразователь в виде тензорезисторов, отличающийся тем, что в него введена вторая опора штанги, при этом первая опора мембрана выполнена непроницаемой и расположена со стороны свободного конца штанги, вторая удалена от нее в глубь корпуса, а тензорезисторы расположены на штанге между опорами. 1. LIQUID FLOW SPEED SENSOR, comprising a housing cantileverly mounted inside the housing through a membrane rod, the free end of which has a shaped profile, and an electromechanical transducer in the form of strain gauges, characterized in that a second rod support is inserted into it, while the first membrane support is impermeable and is located on the side of the free end of the rod, the second is removed from it deep into the housing, and strain gauges are located on the rod between the supports. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что мембрана выполнена с кольцевыми канавками треугольного профиля на торцевых поверхностях в месте крепления штанги. 2. The sensor according to claim 1, characterized in that the membrane is made with annular grooves of a triangular profile on the end surfaces in the place of attachment of the rod. 3. Датчик по пп.1 и 2, отличающийся тем, что вторая опора выполнена в виде двух винтовых зажимов, расположенных на одной оси навстречу друг другу. 3. The sensor according to claims 1 and 2, characterized in that the second support is made in the form of two screw clamps located on the same axis towards each other.

Images