Электрод электрохимического расходомера

Авторы патента:

G01F1/64G01F15 - Измерение объема или массы жидкостей, газов или сыпучих тел путем пропускания их через измерительные устройства непрерывным потоком (измерение соотношений расхода G01F 5/00; измерение скорости потока G01P 5/00; индикация наличия или отсутствия потока G01P 13/00; регулирование расхода или соотношений G05D)

ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО РАСХОДОМЕРА кольцевой формы, встроенный заподлицо в трубопровод, о тличающййся тем, что, с целью повышения точности измерения при изменении степени заполнения трубопровода, электрод выполнен в виде двух расположенных симметрично, относительно вертикального диаметра сечения трубопровода полуколец, имеющих между собой точечные контакты , развертка каждого полукольца представляет собой равнобедренный треугольник с основанием, равным по-, ловине длины внутренней окрзпкности трубопровода, высотой, равной 1,4 диаметра трубопровода, а стороны треугольника вьтолнены параболическими . со

СОКИ СОВЕТСНИХ

COCO

РЕСПУ ЛИНÄÄSUÄÄ 1111030

g(5g G 01 F 1/ 64 G 01 F 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н CB TOPTKOMV CBMBBTFJlhCTBV

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2884436/18-10 (22) 20.02.80 (46). 30.08.84. Бюл. У 32 (72) О.А. Байконуров и В.А. Мельников (7 1) Казахский политехнический институт им. В.И. Ленина (53) 681. 121 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 508678, кл. G 01 F 1/00, 27.06.73.

2. Патент США и 3374672, кл. 73-194, опублик. 26.03.68. (54)(57) ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО

РАСХОДОМЕРА кольцевой формы, встроенный заподлицо в трубопровод, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности измерения при изменении степени заполнения трубопровода, электрод выполнен в виде двух расположенных симметрично относительно вертикального диаметра сечения трубопровода полуколец, имеющих между собой точечные контакты, развертка каждого полукольца представляет собой равнобедренный треугольник с основанием, равным по-. ловине длины внутренней окружности трубопровода, высотой, равной 1,4 диаметра трубопровода, а стороны треугольника выполнены параболическими, 25

1 1111

Изобретение предназначено для изме рения расхода электропроводящей жидкости, например бетонной смеси, и может найти применение в строитель-, стве, горной и других областях промьппленности.

Известны электроды, используемые в электрохимическом расходомере.

Эти электроды изготовлены из металлов с различными значениями нормальных потенциалов и вмонтированы за одлицо в измерительную часть трубо провода из изоляцибнного материала.

Область контакта электрода с проводящим раствором имеет точечнуюФорму (1 )

Однако измерение расхода с помощью таких электродов приводит к погрешностям в том случае, если раствор не полностью заполняет сечение трубопровода. Это обусловлено тем, что расход определяется произведением скорости движения среды на площадь поперечного сечения трубопровода. Показания электрохимического расходомера пропорциональны скорости потока за счет инерционности диффузии ионов в растворе. Если раствор не заполняет сечение трубопровода, .расходомер дает завышенные показания. 30

Известны также электроды, используемые в расходомерах, кольцевой формы (21.

Однако использование данных электродов также приводит к погрешностям измерения при неполностью заполненном сечении трубопровода.

Цель изобретения вЂ” повышение точности измерения при изменении степени заполнения трубопровода.

Цель достигается тем, что элект- 40 род электрохимического расходомера кольцевой формы, встроенный заподлицо в трубопровод, выполнен в виде двух расположенных симметрично относительно вертикального диаметра сечения трубопровода полуколец, име.юших между собой точечные контакты, развертка каждого полукольца представляет собой равнобедренный треугольник с основанием, равным половине длины внутренней окружности трубопровода, высотой, равной 1,4 диаметра ,трубопровода, а стороны треугольника выполнены параболическими.

На фиг. 1 изображен трубопровод, заполненный контролируемой средой на высоту ш - h поперечное сечение; на фиг, 2 вЂ” развертка поверхности

030 1 полукольца электрода; на фиг. 3 развертка поверхности соприкосновения полукольца электрода с контролируемой средой; на фиг. 4 " представлен предлагаемый электрод электрохимического расходомера, общий

Вид е

Сущяость предлагаемого изобрете- . ния заключается в компенсации нелинейной зависимости измеряемого (истин,ного) расхода от центрального угла с((фиг. 1) при изменении степени заполнения трубопровода контролируемой средой. Компенсация состоит в том, что линейную зависимость измеренного значения расхода (с использованием электрохимического метода) от диаметра:

0 иэм="э " нов = <(j где К вЂ” электрохимическая э ,постоянная для данной электродной пары и свойств электролита;

5 - "QTf g площадь кольцевого электрода с шириной кольца Ь и диаметром, равным внутреннему диаметру трубопровода;

Ч вЂ” скорость движения контролируемой среды;

3 вЂ” внутренний диаметр трубопровода, приводят к нелинейному виду. Это до- . стигается конкретной формой выполнения электрода. В результате измеренное значение расхода приобретает вид

9„ „„= >4 «= (Ч=Е(с(l .

Покажем на примере, что при указанной форме электрода погрешность измерения за счет изменения степени заполнения трубопровода можно свести к минимуму.

Поверхность полукольца (фиг. 2) ограничена с одной стороны абсциссой, равной половине длины внутренней окружности трубопровода (от 0 до

180 ), с другой стороны двумя парао болами Ь = аЫ и Ъ = Ы -cd+e, причем Ь = 1,4d. 3а счет использования электрода предлагаемой формы достигается постоянство отношения 9 /Ц ист изм: и исключается проявление нелинейнос-, ти изменения G„z при вариациях сте-. пени заполнения"трубопровода. Пусть трубопровод заполнен таким образом,,что Ъ = 0,1 3 (где Ъ1- высота свободного пространства при неполностью заполненном трубопроводе), при этом ,d.=- 37 . Вычислим 8 „,с

Я где 5св вЂ” площадь сегмента, равная поперечному сечению незаполненной части трубопровода, -ю

Я „= V (3, 14-0, 165)

=2975Ч4

Для определения Ц 9„, который определяется с учетом закона электрохимии, сила гальванического элемента пропорциональна поверхности соприкосновения электрода с раствором электролита. Найдем 5„, которая численно равна заштрихованной на фиг. 3 поверхности. соприкосновения полукольца с контролируемой средой.

Площадь.5„ найдем интегрирова ПОВ кием:

90î 1Во

f (0 )НЦ, f (aL)сЦ (3)

970 90 или, что то же самое в долях диаметра. d °

Значение дуги L при oL= 37 де. лим на 2, так как L = 0,646

0,79 1,5 7

5„„= а(. сП.+ (а(, +cL+e)aC. (4)

0,9г 0,79

Постоянные о, с, е определяются из формулы для параболы Ь = aa(при известных Ь = 1,4с1, с -= 90 (в радианах вЂ” 0,79), откуда a = 2,27. Постоянные а, с, е определяются из фор.мулы для правой ветви параболы, представляющей собой сторону треугольника:

Ь=а . +с!. +е

1030 4

Исходные уравнения: с

L = вЂ” вЂ” -= -1,57

4ае-сэ

5 Ь = вЂ” вЂ” вЂ” -=0

46, 1,4- = а-0,79 +с ° 0,79+с.

Решив систему, найдем Ь = 2,26L -7, 1Ь+5,58. Подставив постоянные с., е в (4), найдем

0,79 1,51 1,57

1,51

9 LÚ

-"2 2 t вЂ” +2,27 вЂ” -7,1 вЂ” 4,58 („е.

000 g 3 2

15 0,32 079 079

2 р 0,74$

Отношение Я /6„ 1,01 э

Погрешность измерений &=0,6Ж и определяется погрешностью вычислений, Максимальная длина электрода (высота равнобедренного треугольника), равная 1,4 внутреннего диаметра трубопровода, может быть установлена

25 расчетным путем с применением формул (1), (2), (3) и (4). Для этого необходимо приравнять 8„. и О „„„

Решив полученное уравнение относи- . тельно Ь с точностью до 0,1, получим зо Ь = 1,4й.

Данное решение уравнения является единственным.

При изготовлении трубопровода из изоляционного материала, для проведения измерений требуется два электрода предлагаемой конструкции.

Если трубопровод металлический, он служит одним электродом, а второй электрод должен быть указанной формы. В металлических трубопроводах предлагаемый электрод должен устанав. ливаться на подложке из изолятора.

Электрохимический расходомер с электродом предлагаемой конструкции позволяет измерять расход контролируемой среды при изменении степени заполнения трубопровода. Погрешность измерения расхода определяется точностью расчета поверхности электродов и качеством реализации электрода в производстве.

1Ю

1р

ОЯ

И) 1О Щ

1Ю

4г

R N N Юд Юд Ю

Ф 4М ON д УУ N p1 >$7

Фиг. Ю

1111030

Составитель Н. Адреева

Техред Т.Фанта Корректор А. Обручар

Редактор М. Дылын

Заказ 6298/33

Тираж 609 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Расходомер // 1062526

Способ измерения расхода газа с переменными параметрами // 1062524

Расходомер газа // 1059429

Способ определения характеристик дросселя // 1051378

Массовый расходомер влажного пара // 1051377

Адаптивный измеритель расхода сыпучих материалов // 1044986

Расходомер // 1030654

Лотковый расходомер зерна // 1029009

Турбинный расходомер // 1024725

Способ определения расхода воды на открытом канале с призматическим руслом // 2102707

Способ непрерывного контроля за работой насосно- трубопроводных систем для перекачки воды и нефтепродуктов // 2114325

Изобретение относится к области измерения объемного расхода жидкости

Тензорезисторный датчик расхода // 2125240

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения с высокой точностью расхода жидкости

Устройство для контроля скважины при ее эксплуатации // 2126885

Водосчетчик совмещенный с вентилем // 2130533

Изобретение относится к бытовым приборам для учета расхода холодной и горячей воды

Устройство контроля жилищно-коммунальной информации (варианты) // 2141626

Изобретение относится к области коммунально-бытового приборостроения, в частности к устройствам формирования измерительной информации по первичным параметрам, определяющим потребление квартиросъемщиками различных жилищно-коммунальных услуг в условиях возможного отключения сетевого электропитания

Способ измерения расхода текучей среды // 2157967

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах измерения расхода текучей среды

Способ измерения количества воды, закачиваемой центробежным электронасосом в нефтяные пласты // 2176732

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для измерения количества закачиваемой центробежными насосами воды в нефтяные пласты

Устройство и способ подавления модуляции добротности в оптическом усилительном устройстве // 2184350

Изобретение относится к многоволновым двунаправленным оптическим усилителям, содержащим четырехпортовое устройство связи для спектрального уплотнения, четырехпортовое устройство спектрального уплотнения, имеющее дихроичный фильтр для, по существу, отражения сигналов первого диапазона длин волн, поступающих в устройство на выход устройства, предназначенный для вывода указанного первого диапазона длин волн, и для, по существу, пропускания сигналов второго диапазона длин волн, поступающих в устройство на выход устройства, предназначенный для вывода указанного второго диапазона длин волн, в котором часть сигнала первой трехдецибельной длины волны из первого диапазона длин волн пропускается указанным фильтром, а часть сигнала второй трехдецибельной длины волны из второго диапазона длин волн отражается указанным фильтром, содержит дополнительный дихроичный фильтр, имеющий такую характеристику фильтрации, которая отличается от характеристики фильтра устройства спектрального уплотнения и обеспечивает величину вносимых потерь, по меньшей мере, для одной из первой и второй трехдецибельных длин волн, достаточную соответственно для отражения и пропускания, по существу, всего сигнала первой и второй трехдецибельных длин волн

Устройство для регулирования расхода жидкости в трубопроводе // 2190887