Устройство для измерения скорости потока

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей в потоках взвесенесущей жидкости. Целью изобретения является повышение точности за. счет автоматизации процесса получения значений измеряемой скорости. Под действием скоростного напора обтекатели 7 и 8 смещаются в сторону движения потока. При этом происходит изменение объемов камер приемников полного давления: объем камеры, первой по направлению движения потока, уменьшается, второй - увеличивается. Изменение объемов камер приводит к изменению уровней жидкости в гидрометрических трубках 1 и 2. В качестве рабочих жидкостей в трубках используются электролиты с равновесными реакциями, имеющими различную электропроводность. Поэтому появление разности уровней в трубках 1 и 2 приводит к изменению сопротивления электрического тока в трубке 1 между электродами 11 и 13. В результате между электродами 16 и 17 возникает перепад напряжения, несущий информацию о скорости и регистрируемый вольтметром 18. 2 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1720019 А2 (я)я G 01 P 5/00, 5/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР лт т

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (61) 1037180 (21) 4828289/10 (22) 23.05.90 (46) 15.03т92. Бюл, М 10 (71) Центральный научно-исследовательский институт комплексного использования водных ресурсов (72) Э.П.Коваленко (53) 532.574(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1037180, кл. G 01 Р 5/03, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей в потоках взвесенесущей жидкости. Целью изобретения является повышение точности за. счет автоматизации процесса получения значений измеряемой скорости. Под действием

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скоростей в потоках вэвесенесущей жидкости.

Известно устройство для измерения скорости загрязненного потока, которое содержит две гидрометрические трубки, собранные в один пакет и образующие

V-образный сифон. Входные отверстия трубок сообщаются с герметично соединенными с ними приемниками полного давления, состоящими из жестких пластин, соединенных эластичными патрубками и с пластиной.держателем, жестко закрепленной на гидрометрических трубках.

Недостатком такого устройства является необходимость визуального определения разности уровней между рабочими жидкоскоростного напора обтекатели 7 и 8 смещаются в сторону движения потока. При этом происходит изменение объемов камер приемников полного давления: объем камеры, первой по направлению движения потока, уменьшается, второй — увеличивается. Изменение объемов камер приводит к изменению уровней жидкости в гидрометрических трубках 1 и 2, В качестве рабочих жидкостей в трубках используются электролиты с равновесными реакциями, имеющими различную электропроводность. Поэтому появление разности уровней в трубках 1 и 2 приводит к изменению сопротивления электрического тока в трубке 1 между электродами 11 и 13. В результате между электродами

16 и 17 возникает перепад напряжения, не- сущий информацию о скорости и регистрируемый вольтметром 18. 2 ил. стями непосредственно в месте установки устройства путем отсчета уровней в гидро- 4 метрических трубках и пересчета получен- 3 ной разности уровней в значение местной скорости. Это снижает точность измерений. С)

Целью изобретения является повышение точ ности устройства за счет автоматизации процесса получения значений измеряемой скорости. гкааеииея цель достигается тем, ито е 3ие устройстве для измерения скорости потока, КЭ содержащем две гидрометрические трубки, собранные в один пакет и образующие V-образный сифон, при этом входные отверстия трубок сообщаются с герметично соединенными с ними приемниками полного давления, состоящими из жестких пластин, соединенных эластичными патрубками, пат1720019 рубками и с пластиной держателем, жестко закрепленной на гидрометрических трубках, гидрометрические трубки заполнены рабочими жидкостями в виде электролитов с равновесными реакциями, имеющими различную злектропроводность, при этом в каждой трубке на одном уровне, а также на уровне контактов рабочих жидкостей расположены пары электродов, подключенные параллельно к источнику питания, между которыми также на одном уровне расположены дополнительные электроды, соединенные с индикатором напряжения.

На фиг. 1 показана конструкция устройства; на фиг. 2 — его электрическая схема.

Устройство содержит две гидрометрические трубки 1 и 2, собранные в один пакет и образующие V-образный сифон. Входные отверстия трубок 1 и 2 сообщаются с герметично соединенными с ними приемниками полного давления, состоящими из жестких пластин 3, соединенных жестко между собой и эластичными патрубками 4 и 5 с пластинойдержателем 6, жестко закрепленным на гидрометрических трубках 1 и 2.

На пластинах 3 установлены обтекатели

7 и 8. В верхней части гидрометрических трубок 1 и 2 располагаются краны 9 и 10 для заполнения устройства рабочими жидкостями. На уровне контактов рабочих жидкостей, в обеих трубках 1 и 2 при нулевых скоростях в потоке, когда эти уровни находятся на одной отметке, расположены электроды 11 и 12, а в верхней части трубок 1 и

2 — электроды 13 и 14, через ко орые части трубок 1 и 2, расположенные между этими электродами и заполненные рабочими жидкостями, параллельно подсоединены к источнику 15 электрического тока. Между электродами 11 и 13, 12 и 14 расположены электроды 16 и 17 соответственно в трубках

1 и 2, соединенные между собой через вольтметр 18, градуированный по измеряемой скорости, и/или самопишущий вольтметр.

Нижняя рабочая жидкость 19, например водный раствор краской кровяной соли, расположен в нижней части трубок 1 и 2, а жидкость 20, имеющая меньшую удельную плотность и взаимонерастворимая с водой, расположена в верхней части трубок 1 и 2.

Электропроводимости (сопротивления) жидкостей 19 и 20 различные. К электродам

12 и 14 подсоединен вольтметр 21 (или воль-. тметр-самописец), электроды 11, 12, 13, 14 и 16, 17 выполнены, например, в виде стержней, расположенных перпендикулярно трубкам 1 и 2.

Устройство работает следующим образом. е1 г2 U

U=I 1+ 2 г2в1 — h +г1 hN1

° (2)

Напряжение тока в трубке 2 на электроде 17 соответствует

«U

45 2

Отсюда га=Ц-В1, g — U

Ь0—

50 2 (3) (4) 55 или ц иь (й) 2L i Ь г1 — г2 1+—

3 г2

Под действием скоростного напора обтекатели 7 и 8 смещаются в сторону движения потока. При этом происходит изменение объемов камер приемников пол5 ного давления: объем камеры, первой по направлению движения потока, уменьшается, второй — увеличивается. Изменение объемов камер приводит. к изменению уровней жидкости в гидрометрических трубках. По10 явление разности уровней в трубках 1 и 2 приводит к изменению сопротивления электрического тока в трубке 1 между электродами 11 и 13, так как столбы жидкости 19 и 20 имеют различную электропроводность в

15 этой трубке по высоте. В результате между электродами 16 и 17 возникает перепад напряжения электрического тока, величина которого измеряется вольтметром 18, и/или записывается самопишущим вольтметром.

20 Рабочее напряжение источников контролируется вольтметром 21.

Для электрической схемы устройства, приведенной на фиг. 2, сила в трубке 1 равна

I1—

r2N1 L h + r1 hN1

> (11 где U — рабочее напряжение источника 15 тока; г1 и г2 — удельное сопротивление соответственно жидкостей 19 и 20; w1 — площадь поперечного сечения трубки 1; L — расстоя30 we между электродами 11 и 13, 12 и 24; h— расстояние между отметкой уровней контакта рабочих жидкостей в трубке 1 при измеряемой скорости и при скорости потока, равной нулю.

35 Напряжение тока в трубке 1 на электроде 16, когда уровень контакта расположен ниже электрода, равно

1720019

Для случая, когда г2» г1, из соотношения (5) имеем

UЬ 1

2 1. п (6)

1 ——

Е

Иэ соотношения (6) находим

AU (7)

1 21 или, принимая во внимание, что

h- piv2, (8) где ч- осрецненная скорость потока, натекающая на датчик устройства;

rp>- коэффициент пропорциональности.

Подставив значение h из формулы (8) в зависимость (7), получим (9)

Зависимость (9) позволяет установить шкалу взаимосвязи ЛU при известном U u

L, с измеряемой величиной осредненной скорости ч для вольтметра 18, а следовательно, использовать его для измерения скорости в потоке. Зависимость (9) может также быть использована для калибровки лент самопишущего вольтметра. В случае, когда не соблюдается условие г »г,для аналогичных целей используют зависимости (5) и (8), Формула изобретения

5 Устройство для измерения скорости потока поавт.св. %1037180, отл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения точности за счет автоматизации процесса, регистрации информации о скорости потока, гидромет10 рические трубки заполнены рабочими жидкостями в виде электролитов с равновесными реакциями, имеющими различную электропроводность, при этом рабочие жидкости в каждой из трубок

15 расположены одна над другой„причем зоны контакта рабочих жидкостей расположены на одном уровне, а в трубках установлены три пары электродов, каждый электрод из пары электродов расположен на одной вы20 соте в каждой из трубок, одна из пар электродов расположена в зонах контакта рабочих жидкостей, а две другие соответственно выше и ниже зон контакта, электроды подключены параллельно к источнику пита25 ния, а электроды, находящиеся в зоне контактирования, соединены с индикатором напряжения, 1720019

Составитель Ю.Власов

Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко

Заказ 770 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4!5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101