RU2148798C1 - Device measuring flow rate of liquid media - Google Patents

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: invention is meant for measurement of flow rate of dielectric liquid. Proposed device has inlet duct whose axis is perpendicular to axis of cylindrical metal case. Working and measurement electrodes forming flow part of device together with side walls of case are anchored on butts of case. Working electrode is connected to low-voltage power supply source. Measuring instrument is placed between measurement electrode and ground. EFFECT: enhanced sensitivity, adaptability of device to manufacture and operational safety. 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерению расхода текучих сред и предназначено для измерения расхода диэлектрической жидкости. The invention relates to measuring the flow rate of fluids and is intended to measure the flow rate of dielectric fluid.

Известен датчик электромагнитного расходомера, содержащий немагнитную трубу с фланцами на концах, два измерительных электрода, футерованных пластмассовой гильзой (а.с. СССР N 187344). Недостатком такого датчика являются: во - первых, сложность изготовления электродов, обусловленная их формой; во - вторых, большие габариты и вес. A known sensor of an electromagnetic flow meter containing a non-magnetic pipe with flanges at the ends, two measuring electrodes lined with a plastic sleeve (AS USSR N 187344). The disadvantage of such a sensor are: firstly, the complexity of the manufacture of electrodes due to their shape; secondly, large dimensions and weight.

Прототипом заявленного изобретения является устройство для измерения расхода, содержащее рабочий и измерительный электроды, источник питания, измерительный прибор, включенный между измерительным электродом и землей (а.с. СССР N 1553830). The prototype of the claimed invention is a device for measuring flow, containing a working and measuring electrodes, a power source, a measuring device connected between the measuring electrode and the ground (AS USSR N 1553830).

Этот датчик расхода обладает малой инерционностью по сравнению с аналогом (а.с. СССР N 187344), поскольку процесс поляризации жидкости, на котором основан принцип действия поляризационного расходомера, происходит за время порядка 10^-12 с.This flow sensor has a low inertia compared to the analogue (USSR AS N 187344), since the process of liquid polarization, on which the principle of operation of a polarization flow meter is based, takes about 10 ^-12 s.

Недостатком такого расходомера являются:
а) низкая технологичность и чувствительность, обусловленные прямоугольной формой проточной части.The disadvantage of such a flow meter are:
a) low manufacturability and sensitivity due to the rectangular shape of the flow part.

Технический результат, создаваемый изобретением - увеличение чувствительности датчика расхода и улучшение технологичности изделия. The technical result created by the invention is to increase the sensitivity of the flow sensor and improve the manufacturability of the product.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве для измерения расхода, содержащем входной канал, корпус, рабочий и измерительный электроды, образующие с внутренними боковыми стенками корпуса проточную часть, низковольтный источник питания для подачи напряжения на рабочий электрод, и измерительный прибор, включенный между измерительным электродом и землей, проточная часть выполнена цилиндрической, при этом ось входного канала перпендикулярна оси металлического корпуса, на торцевых поверхностях которого расположены электроды, а устройство снабжено изолирующими втулками. This result is achieved by the fact that in the device for measuring the flow rate, containing the input channel, the housing, the working and measuring electrodes forming a flow part with the inner side walls of the housing, a low-voltage power supply for supplying voltage to the working electrode, and a measuring device connected between the measuring electrode and ground, the flow part is made cylindrical, while the axis of the input channel is perpendicular to the axis of the metal casing, on the end surfaces of which there are electrodes, and the device is equipped with insulating sleeves.

По сравнению с прототипом предлагаемое техническое решение отличается тем, что:
в нем проточная часть образована внутренними боковыми стенками металлического корпуса цилиндрической формы, и двумя плоскопараллельными электродами, которые расположены на торцевых поверхностях корпуса, что соответствует критерию "новизна".Compared with the prototype, the proposed technical solution is characterized in that:
in it, the flowing part is formed by the inner side walls of the cylindrical metal casing, and two plane-parallel electrodes that are located on the end surfaces of the casing, which meets the criterion of "novelty."

Выделенные признаки с их функциями не выявлены в других технических решениях, что соответствует критерию "существенное отличие". The distinguished features with their functions are not identified in other technical solutions, which meets the criterion of "significant difference".

Положительным эффектом при осуществлении заявляемого технического решения будет увеличение чувствительности датчика расхода и улучшение технологичности конструкции. Кроме того, отпадает необходимость в использовании высоковольтного источника питания и спецэлектрометрического усилителя, следствием чего является снижение стоимости всего устройства в целом, а также увеличение безопасности при эксплуатации. A positive effect in the implementation of the proposed technical solution will increase the sensitivity of the flow sensor and improve the manufacturability of the design. In addition, there is no need to use a high-voltage power supply and a special electrometric amplifier, resulting in a reduction in the cost of the entire device as a whole, as well as an increase in operating safety.

Чертеж устройства для измерения расхода приведен на фиг. 1,а, 1,б. A drawing of a device for measuring flow is shown in FIG. 1, a, 1, b.

Устройство для измерения расхода содержит металлический корпус 1, рабочий электрод 2, измерительный электрод 3, входной 4 и выходной 5 каналы, крепежные фланцы 6, крепежные втулки 7, проточную часть 8, изолирующие втулки 9. Проточная часть 8 образована внутренними боковыми стенками металлического корпуса 1 и электродами, образующими торцевые поверхности проточной части преобразователя расхода. The flow measuring device comprises a metal housing 1, a working electrode 2, a measuring electrode 3, an input 4 and an output 5 channels, mounting flanges 6, mounting sleeves 7, a flow part 8, an insulating sleeve 9. The flow part 8 is formed by the inner side walls of the metal body 1 and electrodes forming the end surfaces of the flow part of the flow transducer.

Схема для подключения устройства для измерения расхода приведена на фиг. 2. A circuit for connecting a flow measuring device is shown in FIG. 2.

На рабочий электрод 2 подается напряжение 20 - 60 В от источника U_у. Измерительный прибор 1, которым является миллиамперметр, подключенный к измерительному электроду 3, заземляется.The working electrode 2 is supplied with a voltage of 20-60 V from a source U _у . The measuring device 1, which is a milliammeter connected to the measuring electrode 3, is grounded.

Статическая характеристика устройства для измерения расхода приведена на фиг. 3. The static characteristic of the flow measuring device is shown in FIG. 3.

Работа устройства для измерения расхода осуществляется следующим образом. Рабочий поток жидкости подается в устройство по входному каналу 4, ось которого перпендикулярна оси цилиндрического корпуса. Далее поток попадает в проточную часть 8 устройства. The operation of the device for measuring flow is as follows. The working fluid flow is supplied to the device through the input channel 4, the axis of which is perpendicular to the axis of the cylindrical body. Next, the flow enters the flow part 8 of the device.

Проточная часть 8 образована поверхностями рабочего 2 и измерительного 3 электродов, которые крепятся в корпусе 1 с помощью крепежных втулок 7 и внутренними стенками корпуса 1. От источника управляющего напряжения U_у подают напряжение порядка 20 - 60 В на рабочий электрод. Под действием внешнего электрического поля жидкость поляризуется, молекулы диэлектрика будут ориентироваться вдоль силовых линий поля, создавая при этом внутреннее поле, которое направлено противоположно внешнему полю и ослабляет его. При поляризации диэлектрика его результирующий электрический момент становится отличным от нуля.The flowing part 8 is formed by the surfaces of the working 2 and measuring 3 electrodes, which are mounted in the housing 1 with the help of fixing sleeves 7 and the inner walls of the housing 1. From the control voltage source U _{у, a} voltage of about 20-60 V is applied to the working electrode. Under the action of an external electric field, the liquid is polarized, the dielectric molecules will orient themselves along the field lines of force, creating an internal field that is opposite to the external field and weakens it. With polarization of the dielectric, its resulting electric moment becomes nonzero.

Как показали многочисленные эксперименты, наведенный потенциал на измерительном электроде обусловлен не только напряженностью электростатического поля и скоростью течения жидкости, но и градиентом напряженности электростатического поля и градиентом скорости движения жидкости в проточной части, при этом наибольший градиент электростатического поля наблюдается в местах наибольшего искривления силовых линий электростатического поля. Увеличение градиента скорости течения жидкости достигается за счет цилиндрической формы проточной части преобразователя расхода, что приводит к увеличению чувствительности датчика, так как наведенный потенциал на измерительном электроде за счет тока поляризации обусловлен электрическим полем внутри всей области рабочего электрода. As shown by numerous experiments, the induced potential at the measuring electrode is caused not only by the strength of the electrostatic field and the velocity of the fluid, but also by the gradient of the strength of the electrostatic field and the gradient of the velocity of the fluid in the flow part, while the largest gradient of the electrostatic field is observed at the sites of the greatest curvature of the electrostatic field lines fields. An increase in the velocity gradient of the fluid flow is achieved due to the cylindrical shape of the flow part of the flow transducer, which leads to an increase in the sensitivity of the sensor, since the induced potential on the measuring electrode due to the polarization current is due to the electric field inside the entire area of the working electrode.

При изменении расхода (например, при увеличении расхода жидкости) наведенный потенциал на измерительном электроде уменьшается, так как при этом будет увеличиваться плотность связанных зарядов, которая меняется пропорционально расходу жидкости. При этом будет увеличиваться внутреннее поле поляризованного диэлектрика и наведенный потенциал на измерительном электроде будет уменьшаться. When the flow rate changes (for example, when the fluid flow rate increases), the induced potential at the measuring electrode decreases, since this will increase the density of the bound charges, which changes in proportion to the fluid flow rate. In this case, the internal field of the polarized dielectric will increase and the induced potential at the measuring electrode will decrease.

На фиг. 3 показана статическая характеристика устройства для измерения расхода при увеличении расхода от 0 до 25 см³/с при напряжении на рабочем электроде 20 В, 40 В, 60 В. Измеряемая среда - питьевая водопроводная вода.In FIG. Figure 3 shows the static characteristic of a device for measuring flow with an increase in flow from 0 to 25 cm ³ / s at a voltage on the working electrode of 20 V, 40 V, 60 V. The medium to be measured is drinking tap water.

Таким образом, технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения перед аналогичными состоят в следующем. Thus, the technical and economic advantages of the present invention over similar ones are as follows.

1. Увеличение чувствительности, что связано с цилиндрической формой проточной части преобразователя расхода. 1. An increase in sensitivity due to the cylindrical shape of the flow part of the flow transducer.

2. Снижается стоимость устройства для измерения расхода и увеличивается безопасность работы, так как нет необходимости в высоковольтном источнике питания и спецэлектрометрическом усилителе. 2. The cost of the device for measuring flow rate is reduced and the safety of operation is increased, since there is no need for a high-voltage power supply and a special electrometric amplifier.

3. Улучшается технологичность конструкции преобразователя расхода. 3. Improves the manufacturability of the design of the flow Converter.

Claims (1)

Устройство для измерения расхода, содержащее входной канал, корпус, рабочий и измерительный электроды, образующие с внутренними боковыми стенками корпуса проточную часть, низковольтный источник питания для подачи напряжения на рабочий электрод и измерительный прибор, включенный между измерительным электродом и землей, отличающееся тем, что проточная часть выполнена цилиндрической, при этом ось входного канала перпендикулярна оси металлического корпуса, на торцевых поверхностях которого расположены электроды, а устройство снабжено изолирующими втулками. A device for measuring the flow rate, comprising an input channel, a housing, a working and measuring electrodes forming a flow part with the inner side walls of the housing, a low-voltage power supply for supplying voltage to the working electrode and a measuring device connected between the measuring electrode and ground, characterized in that the flow the part is made cylindrical, while the axis of the input channel is perpendicular to the axis of the metal casing, on the end surfaces of which there are electrodes, and the device is equipped with gold plated bushings.

Images