RU2104496C1 - Flowmeter - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: hollow tube houses float of small particles of polydispersive magnetic material. Inductance coil is extended along generating line of hollow tube. Inductance coil is part of oscillatory circuit used in the capacity of register of flow rate. Coil is manufactured with distance between turns linearly growing over height. Flow rate is determined both visually by position of upper boundary of suspended layer of ferromagnetic particles and by change of inductance of oscillatory circuit. Invention is modification of typical rotameter. EFFECT: improved functional reliability and precision. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкости или газа. The invention relates to measuring technique and can be used to measure the flow of liquid or gas.

Известны расходомеры постоянного перепада давления [1], содержащие полую коническую трубку с поплавками. Под действием потока поплавок поднимается и в зависимости от высоты его поднятия определяется расход - визуально или с помощью трансформаторного преобразователя в виде катушек индуктивности. Known flow meters of constant differential pressure [1], containing a hollow conical tube with floats. Under the action of the flow, the float rises and depending on the height of its rise, the flow rate is determined - visually or using a transformer converter in the form of inductors.

Недостаток подобных устройств - в малом диапазоне измеряемых скоростей потока. The disadvantage of such devices is in a small range of measured flow rates.

Известны устройства, расширяющие этот диапазон за счет утяжеления поплавков или за счет создания системы двух связанных поплавков, помещенных в разных каналах [2]. Known devices that extend this range due to the weighting of the floats or by creating a system of two connected floats placed in different channels [2].

В этом устройстве поток разделяется на две части, имеющие разное гидродинамическое сопротивление, при этом происходит вычитание сил лобового сопротивления на каждом из поплавков, что позволяет увеличить верхнюю границу измеряемой скорости. In this device, the flow is divided into two parts with different hydrodynamic drag, while the drag drag forces on each of the floats are subtracted, which allows to increase the upper limit of the measured velocity.

Известное устройство достаточно сложно и ненадежно из-за нарушения симметрии потока при боковом вдуве в расходомер. Кроме того, в этом расходомере одновременно с повышением верхней границы измеряемой скорости ухудшается чувствительность к малым скоростям потока. The known device is quite complicated and unreliable due to the violation of the symmetry of the flow with lateral injection into the flow meter. In addition, in this flow meter, while increasing the upper limit of the measured speed, sensitivity to low flow rates worsens.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является расходомер, содержащий полую трубку с поплавком, установленную во фланцах, и катушку индуктивности [3]. Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a flow meter containing a hollow tube with a float mounted in the flanges, and an inductor [3].

Недостатком известного устройства является ограниченный диапазон измеряемых расходов. A disadvantage of the known device is the limited range of measured costs.

Техническим результатом от использования изобретения является расширение диапазона измерения. The technical result from the use of the invention is the extension of the measuring range.

Указанный результат достигается тем, что в известном расходомере поплавок выполнен в виде полидисперсного магнитного материала, расположенного между решетками, зажатыми во фланцах, а катушка индуктивности вытянута вдоль образующей полой трубки с линейно нарастающим по высоте полой трубки расстоянием между витками, причем зауженный нижний конец катушки индуктивности закреплен выше верхней границы слоя полидисперсного магнитного материала, минимальный d₁ и максимальный d₁ размеры частиц которого определяется из следующих соотношений:

,
где ν - кинематическая вязкость жидкости;
u - минимальная скорость потока,
при этом
A = (ρ₁/ρ - 1)g/ν,
где ρ₁, ρ - плотности частиц материала и жидкости соответственно;
g - ускорение силы тяжести.This result is achieved by the fact that in the known flow meter, the float is made in the form of a polydisperse magnetic material located between the gratings clamped in the flanges, and the inductor is elongated along the generatrix of the hollow tube with the distance between the turns linearly increasing along the height of the hollow tube, and the narrowed lower end of the inductor fixed above the upper boundary of the layer of polydisperse magnetic material, the minimum d ₁ and maximum d ₁ particle sizes of which are determined from the following relations :

,
where ν is the kinematic viscosity of the liquid;
u is the minimum flow rate,
wherein
A = (ρ ₁ / ρ - 1) g / ν,
where ρ ₁ , ρ are the densities of the particles of material and liquid, respectively;
g is the acceleration of gravity.

Причем для упрощения катушки индуктивности ее намотка может производиться вне полой цилиндрической трубки. В этом случае катушка индуктивности, прилегая с внешней стороны полой трубки, имеет ненулевую составляющую магнитного потока внутри нее. Moreover, to simplify the inductance coil, it can be wound outside the hollow cylindrical tube. In this case, the inductor, adjacent to the outside of the hollow tube, has a nonzero component of the magnetic flux inside it.

На фиг. 1 изображен расходомер, вид спереди; на фиг. 2 - то же, вид сбоку. In FIG. 1 shows a flow meter, front view; in FIG. 2 is the same side view.

Расходомер-ротаметр состоит из полой трубки 1, установленной во фланцах 2 и 3, поплавка, выполненного в виде полидисперсного магнитного материала 4, расположенного между нижней решеткой 5 и верхней решеткой 6, которые зажаты во фланцах 2 и 3, соответственно. Вдоль полой трубки 1 закреплена катушка индуктивности 7 с линейно расширяющимся просветом на высоте полой трубки 1. Форма катушки индуктивности 7, приведенная на фиг. 1 и 2, позволяет улучшить чувствительность расходомера, особенно после полного взвешивания частиц мелкой фракции полидисперсного магнитного материала 4, так как более существенное изменение магнитной проницаемости при дальнейшем взвешивании частиц большего размера происходит в области большего магнитного потока, которая находится в верхней расширенной части катушки индуктивности 7. Причем для устранения влияния случайной начальной упаковки частиц полидисперсного магнитного материала 4 на измеряемую расходную скорость зауженный нижний конец катушки индуктивности 7 закреплен выше верхней границы слоя полидисперсного магнитного материала 4. Из предполагаемого диапазона измеряемой скорости по соотношению (1) находятся минимальный и максимальный размеры полидисперсного магнитного материала 4. В качестве частиц полидисперсного магнитного материала используются феррит и стальная стружка. Более простой вариант катушки индуктивности 7 предполагает ее намотку вне полой трубки 1, т. е. верхний конец катушки индуктивности 7 не охватывает полую трубку 1. The flowmeter-rotameter consists of a hollow tube 1 installed in the flanges 2 and 3, a float made in the form of a polydisperse magnetic material 4, located between the lower lattice 5 and the upper lattice 6, which are clamped in the flanges 2 and 3, respectively. An inductor 7 with a linearly expanding clearance is fixed along the hollow tube 1 at the height of the hollow tube 1. The shape of the inductor 7 shown in FIG. 1 and 2, allows to improve the sensitivity of the flow meter, especially after full weighing of the fine particles of the polydisperse magnetic material 4, since a more significant change in the magnetic permeability with further weighing of larger particles occurs in the region of higher magnetic flux, which is located in the upper expanded part of the inductor 7 Moreover, to eliminate the influence of random initial packing of particles of polydisperse magnetic material 4 on the measured flow rate, the narrowed bottom s end of the coil 7 is mounted above the upper boundary layer polydispersed magnetic material 4. From the measured velocity range intended by the ratio of (1) are the minimum and maximum sizes of the polydispersed magnetic material particles 4. As a polydispersed magnetic material used and the ferrite steel shavings. A simpler version of the inductor 7 involves winding it outside the hollow tube 1, i.e., the upper end of the inductor 7 does not cover the hollow tube 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При подаче потока жидкости на вход расходомера взвешиваются самые легкие частицы полидисперсного магнитного материала 4. При увеличении расхода жидкости взвешиваются в потоке более крупные частицы, пока не произойдет вымывание самых крупных частиц. Взвешивание ферритовых частиц полидисперсного магнитного материала 4 приводит к изменению резонансной частоты контура, построенного на катушке индуктивности 7. По резонансной частоте определяется расход жидкости. Таким образом, наряду с визуальным отсчетом верхней границы кипящего слоя ферритовых частиц полидисперсного магнитного материала 4 имеется и электрический выход сигнала, несущий информацию о расходной скорости. When a fluid stream is supplied to the inlet of the flowmeter, the lightest particles of the polydisperse magnetic material are weighed 4. With an increase in the liquid flow rate, larger particles are weighed in the stream until the largest particles are washed out. Weighing ferrite particles of polydisperse magnetic material 4 leads to a change in the resonant frequency of the circuit built on the inductor 7. The flow rate is determined from the resonant frequency. Thus, along with a visual readout of the upper boundary of the fluidized bed of ferrite particles of polydisperse magnetic material 4, there is also an electrical signal output that carries information about the flow rate.

В экспериментах с предлагаемым расходомером использовался ферритовый порошок следующего фракционного состава:
0,1 - 0,3 мкм, объемом 0,5 мл;
0,4 - 0,5 объемом 1 мл;
0,6 - 1 объемом 1,8 мл.In the experiments with the proposed flowmeter used ferrite powder of the following fractional composition:
0.1 - 0.3 microns, a volume of 0.5 ml;
0.4 - 0.5 with a volume of 1 ml;
0.6 - 1 with a volume of 1.8 ml.

Максимальный верхний предел измерения расхода воды составил 40 см³/с, тогда как стандартный ротаметр РС-5 имел предел не более 10 см³/с. При этом нижний предел для обоих расходомеров был примерно одинаков и составлял 0,3 см³/с.The maximum upper limit for measuring water flow was 40 cm ³ / s, while the standard rotameter RS-5 had a limit of not more than 10 cm ³ / s. Moreover, the lower limit for both flowmeters was approximately the same and amounted to 0.3 cm ³ / s.

Claims (2)

1. Расходомер, содержащий полую трубку с поплавком, установленную во фланцах, и катушку индуктивности, отличающийся тем, что поплавок выполнен в виде полидисперсного магнитного материала, расположенного между решетками, зажатыми во фланцах, катушка индуктивности вытянута вдоль образующей полой трубки с линейно нарастающим расстоянием между витками, с зауженным нижним концом, закрепленным выше верхней границы слоя полидисперсного магнитного материала, минимальный d₁ и максимальный d₂ размеры частиц которого находятся из следующих соотношений:

где ν - кинематическая вязкость жидкости;
v минимальная скорость потока,
при этом
A = (ρ₁/ρ - 1)g/ν,
где ρ₁, ρ - плотности частиц и жидкости соответственно;
g ускорение силы тяжести.1. A flowmeter containing a hollow tube with a float mounted in the flanges and an inductor, characterized in that the float is made in the form of a polydisperse magnetic material located between the grids clamped in the flanges, the inductor is elongated along the generatrix of the hollow tube with a linearly increasing distance between turns, with a narrowed lower end fixed above the upper boundary of the layer of polydisperse magnetic material, the minimum d ₁ and maximum d ₂ particle sizes of which are found from the following osheniya:

where ν is the kinematic viscosity of the liquid;
v minimum flow rate
wherein
A = (ρ ₁ / ρ - 1) g / ν,
where ρ ₁ , ρ are the densities of particles and liquid, respectively;
g acceleration of gravity. 2. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что катушка индуктивности установлена прилегающей к полой трубке. 2. The flow meter according to claim 1, characterized in that the inductor is installed adjacent to the hollow tube.

Images