тензометрический расходомер

Формула изобретения

ТЕНЗОМЕТРИЧЕСКИЙ РАСХОДОМЕР, содержащий измерительный участок трубопровода с двумя различными сечениями, первый и второй тензорезисторы, установленные на верхней внешней стороне измерительного участка трубопровода в соответствующих сечениях, и тензоусилитель, выходами соединенный с входами резистора, отличающийся тем, что тензорезисторы соединены в полумост, подключенный к входам тензоусилителя, а два сечения трубы выполнены с обеспечением соотношения

r_i1/r_i2 h₁/h₂,

где r_i1, r_i2 внутренние радиусы двух сечений трубы;

h₁, h₂ толщина стенок трубы в двух сечениях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкости.

Известны индукционный, тепловой и другие расходомеры жидкости [1] Недостатком их является необходимость установки в потоке жидкости (проникновение в полость трубы) тех или иных элементов измерения.

Наиболее близким к заявляемому устройству является дифманометр для определения расхода жидкости по разности статических давлений в двух различных сечениях трубы труба Вентури [2] Недостатком его также является необходимость проникновения в полость трубы измерительных элементов.

Целью изобретения является повышение надежности и точности измерения расхода жидкости по разности статических давлений в двух различных сечениях трубы.

Цель достигается тем, что в тензометрическом расходомере, содержащем измерительный участок трубопровода с двумя различными сечениями, первый и второй тензорезисторы, установленные на верхней внешней стороне измерительного участка трубопровода в соответствующих сечениях, и тензоусилитель, выходами соединенный с входами резистора, тензорезисторы соединены в полумост, подключенный к входам тензоусилителя, а два сечения трубы выполнены с обеспечением соотношения:

(1) где r_i1, r_i2 внутренние радиусы двух сечений трубы;

h₁, h₂ толщины стенок трубы в двух сечениях.

Благодаря этому тензометрический расходомер будет обладать надежностью (отсутствие необходимости проникать измерительными элементами в полость трубы) и точностью, обеспечивающейся возможностью измерения величины, пропорциональной разности статических давлений в двух различных сечениях трубы.

На чертеже изображен предлагаемый расходомер.

Тензометрический расходомер содержит тензоусилитель 1, к выходу которого подключен регистратор 2, два тензорезистора, соединенные в полумост и установленные сверху перпендикулярно оси на двух различных сечениях 3 и 4 горизонтально расположенной трубы. Трубы 3 и 4 изготовлены с обеспечением соотношения [1]

Устройство работает следующим образом.

При течении жидкости в трубе в сечениях 3 и 4 с наружной стороны возникают окружные напряжения (формулы Ламэ, см. например, "Справочник машиностроителя", т. 3, М. Машгиз, 1962, с. 211, 212), равные:

= ;

=

(2) где величины с индексом 1 отнесены к сечению 3, а с индексом 2-к сечению 4;

t₁, t₂ окружные напряжения снаружи цилиндра;

Р₁, Р₂ статические давления внутри трубы;

r_i1, r_i2 внутренние радиусы трубы;

r_a1, r_a2 наружные радиусы трубы.

Из (2) с учетом (1) разность статических давлений в сечениях 3 и 4 будет равна

p₁-p₂= _ 1-

(3)

Из уравнений непрерывности течения жидкости и уравнения Бернули (см. например, Кухлинг Х. Справочник по физике. М. Мир, 1985, с. 123, 125).

S₁v₁= S₂v₂ v₂= v₁

(4)

p₁+ v²₁ p₂+ v²₂ (5) где S₁, S₂ площади сечения трубы в сечениях 3 и 4;

V₁, V₂ скорости течения жидкости в сечениях 3 и 4;

плотность жидкости, найдем разность статических давлений в сечениях 3 и 4

p₁-p₂= v²₁ _ 1

(6)

Расход жидкости с учетом (3) и (6) будет равен

Q S₁v₁= K

(7) где K r r

Так как изменение сопротивления тензорезисторов пропорционально окружному напряжению, то общее изменение сопротивления двух тензорезисторов, соединенных в полумост, будет пропорционально разности окружных напряжений, т.е.

R t₁ t₂ (8)

Следовательно, на входе тензоусилителя будет величина, пропорциональная квадрату расхода жидкости (с учетом (7) и (8))

R CQ² (9) где C

Точность предлагаемого устройства объясняется следующим. В предлагаемом устройстве на входе и выходе тензоусилителя будет величина R по (8). В ближайшем аналоге, когда каждый из двух тензорезисторов подключается к своему тензоусилителю, выходы которых, включенные встречно, дадут величину

R (r_a1² r_i1²) r_i2² t₁ (r_a2² r_i2²)r_i1² t₂,

(10) получаемую из (2) и (6).

Использование предлагаемого изобретения позволяет предотвращать необходимость проникновения в полость трубы, что повышает надежность эксплуатации трубопровода и измерительных элементов; сокращает число тензоусилителей (один вместо двух) и повышает точность измерения.