генератор колебаний текучей среды и расходомер, содержащий такой генератор

Формула изобретения

1. Генератор колебаний текучей среды, содержащий впуск текучей среды, пригодный для получения двумерной струи, препятствие, помещенное на пути струи и имеющее в своей фронтальной части камеру, обращенную к впуску и ограниченную двумя стенками, симметричными по отношению к продольной плоскости симметрии, проходящей через впуск, и встречающимися в плоскости, отличающийся тем, что содержит средство для поочередного увеличения давления у каждой из боковых сторон препятствия в окрестностях фронтальной части в соответствии с колебаниями струи между стенками камеры.

2. Генератор по п. 1, отличающийся тем, что стенки камеры расположены наклонно и имеют по существу V-образную форму с расходящимися ветвями.

3. Генератор по п.1 или 2, отличающийся тем, что содержит корпус, открытый со стороны впуска и со стороны выпуска, внутри которого помещено препятствие, при этом между стенками корпуса и наружными стенками препятствия имеются каналы для текучей среды.

4. Генератор по любому из пп.1 3, отличающийся тем, что средство для увеличения давления содержит два основных канала, расположенных симметрично в стенках камеры, при этом каждый из упомянутых каналов расположен наклонно по отношению к продольной плоскости и содержит впуск, находящийся внутри камеры, и выпуск, находящийся на одной из боковых сторон препятствия.

5. Генератор по п.4, отличающийся тем, что каналы являются прорезями.

6. Генератор по п.4 или 5, отличающийся тем, что каналы имеют круглое, прямоугольное или квадратное поперечное сечение.

7. Генератор по любому из пп.4 6, отличающийся тем, что упомянутые каналы сужаются в поперечном сечении с тем, чтобы ускорить текучую среду, идущую по каналам, после чего сечение расширяется.

8. Генератор по любому из пп.4 7, отличающийся тем, что упомянутые каналы проходят через камеру у точки останова струи или близ нее.

9. Генератор по любому из пп.4 8, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере два дополнительных канала, образованных в упомянутом препятствии, при этом дополнительные каналы размещены за основными каналами и симметрично по отношению к продольной плоскости симметрии.

10. Генератор по любому из пп.4 9, отличающийся тем, что по меньшей мере основные каналы выполнены изогнутыми.

11. Расходомер, содержащий генератор колебаний текучей среды, способный вызывать колебания текучей среды между стенками камеры, образованной в препятствии, расположенном на пути струи, с частотой, характеризующей расход текучей среды, и средства для измерения частоты колебаний, отличающийся тем, что генератор оснащен средством для поочередного увеличения давления у каждой из боковых сторон препятствия в окрестностях фронтальной части в соответствии с колебаниями струи между стенками камеры.

12. Расходомер по п.11, отличающийся тем, что средство для увеличения давления содержит два основных канала, расположенных симметрично в стенках камеры наклонно по отношению к плоскости симметрии и имеющих каждый впуск, находящийся внутри камеры, и выпуск на соответствующей боковой стороне препятствия.

13. Расходомер по п.12, отличающийся тем, что средства для измерения частоты колебаний содержат средства измерения вариаций скорости потока текучей среды через каналы, образованные в стенках камеры.

14. Расходомер по п.13, отличающийся тем, что в качестве средства измерения вариаций скорости потока использован по меньшей мере один датчик скорости, размещенный в по меньшей мере одном из каналов.

15. Расходомер по п.12 или 13, отличающийся тем, что средства измерения частоты колебаний струи содержат два датчика давления, размещенные в каналах или вблизи них.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к генератору колебаний текучей среды и расходомеру на основе такого генератора, позволяющему измерять расход какой-либо текучей среды, например жидкости или газа.

Генераторы колебаний текучей среды находят широкое применение при замерах объемов текучей среды, например жидкости или газа, поступающих к потребителю. В настоящее время во многих существующих расходомерах применяются движущиеся механические детали. Это в частности относится к расходомерам с турбиной или мембраной. В отличие от них у генераторов колебаний текучей среды нет каких-либо движущихся частей, подверженных износу с течением времени, и потому подобные генераторы не требуют перекалибровки.

Генераторы колебаний текучей среды могут иметь небольшие габариты и достаточно просты конструктивно. Благодаря этому они очень надежны. Кроме того, они вырабатывают частотный сигнал, легко преобразуемый в цифровой. Этот очень удобно, когда считывание показаний расходомера производится дистанционно.

Поэтому усилия разработчиков во многом были направлены на создание вихревых расходомеров и расходомеров, действующих на принципе Коанды (Coanda).

Принцип работы вихревых расходомеров основан на хорошо известном явлении, согласно которому наличие препятствия в трубопроводе, по которому движется текучая среда, приводит к периодическому возникновению вихрей. Замеры основаны на контроле частоты, с которой сбегают вихри, при этом частота пропорциональна скорости потока у препятствия заданной геометрической формы.

Частоту сбегания вихрей измеряют самыми различными способами, после чего по ее величине находят среднюю скорость потока и, следовательно, расход. Как правило, вихревые расходомеры очень чувствительны к шумам и к условиям, существующим в потоке до встречи с расходомером. Чтобы сделать скоростной профиль однородным, на практике часто применяют спрямитель потока [1]

Принцип Коанды, на котором построено действие расходомеров иного типа, заключается в том, что струя текучей среды проявляет собственную тенденцию следовать по контурам стены, когда струя выпускается близ стены, даже если очертания такой стены отклоняются от оси выхода струи. В состав жидкостного генератора колебаний такого типа входит камера, куда через сходящееся сопло подается струя текучей среды. Камера имеет две боковые стенки, расположенные симметрично по отношению к оси выхода струи. В силу принципа Коанды струя, выходящая из впускного отверстия генератора колебаний, самопроизвольно следует по одной из боковых стенок. Затем часть потока просачивается в боковой канал, имеющийся в той стенке, по которой следует струя, в результате чего происходит отрыв струи от первой стенки и переход к противоположной. Далее это явление повторяется, в результате чего в поступающем потоке возникают незатухающие колебания. Однако приборам такого типа присущи свои недостатки, обусловленные значительной нелинейностью калибровочной кривой и сравнительной ограниченностью диапазона измерений. Кроме того, при некоторых условиях, связанных с внешними возмущениями, в таком устройстве могут прекратиться колебания, что приведет к потере сигнала. Чтобы расширить диапазон измерения, Окадаяши и др. в патенте США N 4610162 предложили сочетать два жидкостных генератора колебаний, первый из которых работает на малых скоростях потока, а второй на больших.

Из-за недостатков, присущих вихревым расходомерам и расходомерам, действующим на принципе Коанды, внимание разработчиков было направлено на создание иных типов жидкостных генераторов колебаний, действующих на совершенно иных принципах [2-4]

Так, известен расходомер на основе генератора колебаний [4] помещенного в трубопроводе на пути текучей среды, причем к нему отводится лишь некоторая доля потока. Генератор колебаний состоит из двух элементов, они размещены бок-о-бок, и их обращенные друг к другу стенки образуют сопло. Имеется также препятствие колебательная камера, обращенная к соплу своей фронтальной поверхностью. Камера имеет совмещенные впуск и выпуск. Струя выходит из сопла, проникает в камеру и ударяется о дальнюю стенку камеры.

В силу возникновения двух вихрей по обеим сторонам струи в ней внутри камеры возникают поперечные колебания. Сильные и слабые вихри чередуются в противофазе. Затем струя выходит через общий выпуск и направляется к главному потоку.

Для измерения частоты колебаний струи в камере применяются датчики давления, при этом частота пропорциональна расходу среды.

Как правило, эксплуатационные возможности расходомеров такого типа лучше, чем у типовых. К сожалению, их эксплуатационные возможности все же не до конца удовлетворительны и в особенности по чувствительности и диапазону измерений.

Цель данного изобретения заключается в устранении перечисленных недостатков. Задачей изобретения является создание генератора колебаний и расходомера, в котором применяется такой генератор колебаний, эксплуатационные возможности которого лучше, чем у расходомеров известной конструкции.

Более конкретно изобретением предусматривается создание генератора колебаний, обеспечивающего поддержание колебаний в струе даже при малых скоростях потока. Такой генератор содержит:

впуск, пригодный для формирования двумерной струи;

препятствие, у которого имеется фронтальный участок в виде камеры, обращенной к впуску, при этом камера расположена на пути струи и содержит две стенки, симметричные по отношению к продольной плоскости симметрии, проходящей через упомянутый впуск, при этом стенки встречаются в упомянутой плоскости.

Генератор колебаний отличается тем, что содержит средство для поочередного увеличения давления у каждой из боковых сторон препятствия близ его фронтального участка в соответствии с колебаниями струи между стенками камеры.

Желательно, чтобы стенки камеры были отклонены с получением V-образной формы с расходящимися ветвями.

Согласно одному из предпочтительных вариантов реализации, у генератора колебаний имеется корпус, открытый со стороны впуска, а также со стороны выпуска, внутри этого корпуса размещено препятствие, при этом между внутренними поверхностями стенок корпуса и наружными стенками препятствия имеются каналы, по которым идет текучая среда.

Желательно, чтобы средство увеличения давления включало два главных канала, расположенных симметрично в стенках камеры, при этом каждый из упомянутых каналов расположен наклонно по отношению к продольной плоскости и имеет впуск, находящийся внутри камеры, и выпуск, расположенный на одной из наружных стенок препятствия.

В соответствии с одной из особенностей изобретения упомянутые каналы представляют собой прорези. Каналы могут быть круглого, прямоугольного или квадратного сечения. Согласно одному из вариантов реализации поперечное сечение каналов вначале уменьшается с тем, чтобы ускорить текучую среду, а затем увеличивается.

Желательно, чтобы эти каналы проходили через камеру у точки останова струи или близ нее.

Согласно другому варианту реализации генератор колебаний содержит по меньшей мере два дополнительных канала, образованных в упомянутом препятствии, при этом упомянутые каналы расположены за основными каналами и симметрично по отношению к продольной плоскости симметрии. В одном из вариантов реализации по меньшей мере упомянутые основные каналы выполнены изогнутыми.

Изобретением предусматривается создание расходомера, содержащего генератор колебаний текучей среды, способный создавать колебания текучей среды между стенками камеры, образованной в препятствии, расположенном на пути струи, с частотой, характеризующей расход струи, и средства для измерения частоты колебаний. В расходомере по изобретению используются генератор колебаний, оснащенный средством для поочередного увеличения давления у каждой из боковых сторон препятствия в окрестностях фронтальной части в соответствии с колебаниями струи между стенками камеры.

Средства для измерения частоты колебаний содержат средства для измерения вариаций скорости потока текучей среды через каналы, образованные в стенках камеры. В качестве средства для измерения вариаций скорости потока может быть использован по меньшей мере один датчик скорости, размещенный в по меньшей мере одном из каналов.

По другому варианту реализации средства для измерения частоты содержат два датчика давления, размещенные в каналах или вблизи их.

Отличительные особенности данного изобретения станут более понятными из последующего описания, данного с целью неограничительного иллюстрирования изобретения.

На фиг. 1 и 2 изображен один из вариантов реализации расходомера с генератором колебаний по данному изобретению, причем на фиг. 1 генератор показан в продольном разрезе, а на фиг. 2 показано сечение генератора колебаний по линии А-А на фиг. 1; на фиг. 3 схематично изображен участок препятствия, снабженного проходом, образующим трубку Вентури, согласно одному из вариантов реализации из изобретения; на фиг. 4 схематически показан один из вариантов реализации предлагаемого генератора; на фиг. 5 показан принцип работы генератора колебаний; на фиг. 6 график изменения частоты колебаний струи в функции числа Рейнольдса при наличии прорезей в стенках камеры и без них (число Рейнольдса определяется скоростью струи и ее шириной); на фиг. 7 - изменение отношения сигнал-шум в функции числа Рейнольдса с прорезями и без них; на фиг. 8 падение напора в функции числа Рейнольдса с прорезями и без них; на фиг. 9 второй вариант реализации, продольный разрез.

На фиг. 1 и 2 схематично изображен расходомер, содержащий генератор колебаний по данному изобретению, и вид этого генератора в разрезе. С его помощью можно измерять расход текучей среды, направление показано стрелками F. Текучей средой может быть жидкость либо газ.

Из фиг. 1 и 2 видно, что у генератора имеется продольная плоскость 2 симметрии.

Текучая среда проникает в генератор колебаний через камеру 1, которая имеет форму куба со стороной, равной высоте струи, после чего следует впуск, выполненный в виде суживающегося сопла 3 с прямоугольным сечением. Камера 1 обеспечивает переход от осесимметричного потока к двумерному, требуемому для генератора колебаний. Применение суживающегося сопла 3 позволяет увеличить скорость потока текучей среды.

Для получения подобной струи можно использовать и иные средства, например трубопровод с малым диаметром и достаточной длиной.

Впуск открывается в полость Е корпуса. В полости Е помещено препятствие 16, имеющее симметричную форму относительно продольной плоскости 2 симметрии. Во фронтальной части препятствия 16, обращенной к выпуску из сопла 3, образована суживающаяся камера 8. В результате в струе текучей среды, поступающей из сопла 3 в камеру 8, возникают два вихря, симметричные относительно плоскости 2 симметрии.

Обращенная к соплу 3 фронтальная часть препятствия 16 имеет V-образную форму, ветви которой расходятся наружу (стенки 20 и 21 на фиг. 1). Изнутри V-образная форма образуется стенками 22 и 23, расположенными наклонно и симметрично относительно плоскости 2. Обе стенки 22 и 23 встречаются в плоскости 2 и образуют глухое пространство 9. По форме стенки 20-23 являются выпуклыми, за исключением тех участков стенок 22 и 23, которые примыкают к плоскости 2 симметрии и имеют вогнутую форму. В каждой из стенок препятствия 16 образован канал 11, 12 соответственно для текучей среды. Каналы 11, 12 размещены симметрично по отношению к плоскости 2.

Желательно, чтобы каналы 11, 12 представляли собой прорези, тогда в препятствии 16 образуются два островка 6 и 7. В поперечном сечении каналы 11 и 12 могут быть круглыми, прямоугольными или квадратными. На фиг. 1 каналы 11 и 12 показаны имеющими постоянное поперечное сечение.

Однако это сечение может сначала уменьшаться, чтобы ускорить текучую среду, движущуюся по этим каналам (эффект Вентури), после чего оно может увеличиваться по избежание дополнительных потерь напора. На фиг. 3 схематично показан участок препятствия 16 с каналом 11 в виде трубки Вентури.

Кроме того, текучая среда может протекать через генератор колебаний по каналам 5, 15, 4 и 14 (фиг. 1, 4), имеющимся между стенками препятствия 16 и стенками корпуса Е.

На фиг. 2 изображено сечение генератора колебаний по линии А-А на фиг. 1. Из чертежа видно, что в поперечном сечении, перпендикулярном плоскости 2 симметрии, генератор имеет прямоугольную форму. В данном случае высота Н генератора равна примерно 7-кратной ширине впускного сопла.

Внутри прорезей 11 и 12 находятся датчики 24 и 25, измеряющие скорость потока текучей среды в прорезях.

На фиг. 5 показано, как работает генератор колебаний по данному изобретению. Поток, скорость которого надо измерить, проникает в генератор через суживающееся сопло 3. Сопло 3 посредством камеры в виде куба со стороной, равной высоте генератора, соединяется с трубопроводом круглого сечения (не показан), смонтированным перед генератором, по трубопроводу и поступает текучая среда. После прохода через сопло 3 текучая среда концентрируется в виде струи 30. Как только скорость потока текучей среды в струе 30 превышает пороговое значение, струя с некоторой частотой начинает колебаться между двумя позициями Р1 и Р2 на фиг. 5.

Нестабильность струи, приводимой в упомянутое колебательное движение, связана с ее асимметрией, которая в свою очередь неизбежна из-за собственной нестабильности струи. Если на стенке сопла 3 поместить небольшое препятствие, то эту асимметрию можно сделать более сильной. Однако в этом обычно нет нужды.

Частота колебаний струи между двумя позициями Р1 и Р2 прямо пропорциональна расходу текучей среды, идущей через генератор колебаний. Коэффициент пропорциональности определяется достаточно просто путем калибровки генератора.

Когда струя находится в позиции Р2, как это изображено на фиг. 5, то образуются два вихря, причем один из них, а именно вихрь 31, сконцентрирован сильней, тогда как другой вихрь 32 слабей. Прорези 11 и 12 размещаются так, чтобы их положение соответствовало точке останова струи 30, то есть точке соударения струи 30 с препятствием 16 при максимальном отклонении струи 30 от плоскости 2 симметрии.

В позиции Р2 часть текучей среды поступает через прорезь 12, выходит из выпуска 13 и далее через канал 15, за счет чего увеличивается давление в канале 5 и у выпуска 17 из генератора. Под действием вихря 32 текучая среда идет по каналам 4 и 14 и через прорезь 11 к выпуску 17. Однако количество текучей среды, проходящей через прорезь 11, мало в сравнении с тем количеством среды, что течет через прорезь 12, в то время как струя находится в позиции Р2.

Колебания струи между позициями Р1 и Р2 происходят по двум причинам.

Во-первых известно, что траектория свободной струи нестабильна, так как струя в поперечном сечении никогда не бывает однородной, она асимметрична. Когда на пути струи встречается препятствие, вроде препятствия 16, она начинает колебаться между двумя крайними положениями, при этом частота колебаний прямо пропорциональна скорости потока. Подобное колебание можно объяснить созданием двух главных вихрей 31 и 32 на фиг. 5.

Во-вторых, прорези 11 и 12 делают колебание более сильно выраженным и повышают частоту колебаний. Если, например, как показано на фиг. 5, струя 30 находится в позиции Р2, то у впуска в прорезь 12 устанавливаются зоны повышенного давления, то есть наличие сильного вихря 31 практически запирает канал 5. В подобных обстоятельствах большая часть среды течет через каналы 4 и 14, причем поток через прорезь 11 сравнительно мал. Текучая среда, идущая через прорезь 12, увеличивает давление у его выпуска 13 и вытекает через канал 15, а также через канал 5 до встречи с вихрем 31. Увеличение давления подталкивает вихрь 5 до встречи с вихрем 31. Увеличение давления подталкивает вихрь 31 к плоскости 2 симметрии и потому способствует смещению струи 30 из позиции Р2 к позиции Р1. По мере того как струя 30 осуществляет подобное перемещение, вихрь 31 ослабевает, а вихрь 32 становится сильнее. Когда струя 30 достигает позиции Р1, аналогично тому как это было описано выше со ссылкой на фиг. 5, вихрь 32 становится более сильным, и через прорезь 11 течет большая часть, тогда как та ее доля, что вытекает через прорезь 12, становится меньшей.

Как видно из фиг. 1, расстояние между выпуском 40 сопла 3 и торцевой стенкой 41, обращенной к выпуску 40 глухой зоны 9 является существенным геометрическим параметром. Это расстояние должно превышать некоторое пороговое значение. По превышении упомянутой величины струя колеблется с частотой, которая зависит от упомянутого расстояния.

Уменьшение глубины глухой зоны 9 позволяет повысить частоту колебаний. Однако при этом происходит увеличение минимальной скорости потока, требуемой для возникновения колебаний. Этим определяется необходимость в компромиссе.

Если же расстояние окажется меньше порогового значения, то струя будет слишком короткой, для того чтобы быть нестабильной, и в ней не возникнут колебания.

Также имеет значение расстояние между впусками 42 прорези 11 и 43 прорези 12; если это расстояние превысит оптимальное значение, то частота колебаний струи упадет с увеличением расстояния 42-43. И наоборот, если расстояние 42-43 окажется слишком малым, то камера 8 станет настолько малой, что у вихрей не будет достаточно места для перемещения. Тогда оба вихря останутся в фиксированном положении, и колебаний струи не возникнет. Размеры 40-41 и 42-43 зависят от размеров самой струи и следовательно от размеров выпуска 40 сопла 3.

Определение оптимальных размеров генератора колебаний можно осуществить путем цифрового моделирования и экспериментов. Так, в процессе определения оптимального расстояния 40-41 препятствие 16 перемещают вдоль плоскости 2 симметрии с тем, чтобы найти оптимальное значение. Аналогичным образом выбор оптимального расстояния 42-43 можно осуществить, проводя эксперименты с различными значениями. Расстояния 40-41 и 42-43 зависят от размеров выпуска 40 у сопла 3.

Впускное суживающееся сопло 3 предназначено для уменьшения порога расхода текучей среды и для получения более однородного профиля распределения скоростей.

Когда струя движется из позиции Р1 в позицию Р2, скорость струи у прорези 12 велика, тогда как скорость у прорези 11 мала. Если струя движется из позиции Р2 в позицию Р1, то наблюдается противоположная ситуация, скорость среды у прорези 11 превышает скорость у прорези 12.

Следовательно, расположенные в прорезях 11 и 12 два датчика 24 и 25 скорости можно использовать для выявления изменений в скорости потока от одной прорези к другой. Поскольку изменения скорости у прорезей 11 и 12 находятся в противофазе, то выходные сигналы датчиков 24 и 25 могут вычитаться с тем, чтобы получить сигнал, амплитуда которого вдвое больше амплитуды сигналов, поступающих от датчиков 24 и 25. Кроме того, за счет вычитания сигналов от датчиков 24 и 25 улучшается отношение сигнал-шум.

На поток текучей среды в прорезях 11 и 12 не оказывают влияния какие-либо возмущения, отличные от тех, что влияют на струю и обеспечивают периодические вариации потока. Поэтому поток через прорези легко контролировать. Наиболее предпочтительным способом замера частоты колебаний струи и следовательно расхода потока является измерение вариации в скорости течения среды в прорезях.

Как и в известных устройствах, для измерения частоты колебаний струи можно измерять перепад давлений между двумя заданными точками в камере 8. К примеру, один датчик 51 (фиг. 1) давления можно поместить близ впуска 43 в прорезь 12, а другой датчик 50 близ впуска 42 в прорезь 11.

При замере изменений скорости можно расширить диапазон измерений расхода текучей среды. Если желательно поддерживать точность замера частоты колебаний и следовательно расхода в пределах от 1 до 150, то тогда скорость будет изменяться в этом же диапазоне, то есть от 1 до 150, тогда как давление будет варьироваться в квадрате от 1 до 150, то есть от 1 до 22500.

Если применить один датчик давления, то поддержание одинаковой точности замера в широком диапазоне измерений будет очень сложным. Кроме того, поскольку в первом приближении амплитуда сигналов пропорциональна квадрату скорости струи, то на малых скоростях изменения в давлении могут быть около 0,1 Па. Датчики давления не позволяют обнаруживать давление такого порядка. Поэтому замер частоты колебаний струи желательно осуществлять с помощью сигнала, который зависит не от давления, а от скорости струи, тогда динамический диапазон сигнала будет того порядка, что и динамический диапазон скоростей. Можно применять датчики скорости любого типа, например пленочные датчики, проволочные датчики, термисторы, кремниевые датчики, лазерные анемометры или даже магнитные датчики, когда текучая среда представляет собой электропроводную жидкость.

Чтобы увеличить скорость вращения вихрей и, следовательно, перенос динамического давления за счет увеличения давления в окрестностях фронтальной части препятствия 16, желательно размещать прорези 11 и 12 в направлении локальной скорости текучей среды в точках Р1 и Р2. Точки Р1 и Р2 размещают симметрично относительно плоскости 2 симметрии и находятся близ точек останова струи у препятствия 16. Эти положения очень мало зависят от числа Рейнольдса. Если добавить дополнительные каналы 45, 46 (фиг. 9), то эту зависимость можно еще больше уменьшить. Соответствующие выходы 10 и 13 из прорезей 11 и 12 размещены рядом с каналами 4 и 5 с тем, чтобы увеличить тягу для текучей среды, выходящей по каждой прорези, для получения более интенсивного вихря с тем, чтобы втянуть его назад к плоскости 2 симметрии. На фиг. 1 прорези 11, 12 проходят под углом около 90^o к плоскости 2 симметрии. Если этот угол уменьшить (то есть сместить прорезь 12 на фиг. 1 так, чтобы он был в большей степени обращен к каналу 15, чем к каналу 5), то потеря напора станет меньше, однако одновременно уменьшится частота колебаний струи. Поэтому расположение прорезей 11 и 12 выбирают из компромиссных соображений.

Чтобы дополнительно увеличить тягу, создаваемую для вихрей струями, уходящими в прорези 11 и 12, эти прорези можно изогнуть так, как показано на фиг. 4, с тем чтобы выпуски 10 и 13 прорезей 11 и 12 стали ближе к вихрям. Тогда струи непосредственно воздействуют на вихри при отсутствии направляющего действия от каналов 4 или 5.

Верхний предел диапазона измерения расхода зависит лишь от падения напора, которое испытывает текучая среда при прохождении через генератор колебаний. Нижний предел диапазона измерений определяется расходом, при котором интенсивность возникающих вихрей слишком мала, чтобы вызвать колебания струи. Этот недостаток можно смягчить, поместив датчик 44 скорости у выпуска 40 сопла 3 с тем, чтобы измерять очень малые расходы, которые нельзя зафиксировать с помощью генератора колебаний. В результате расширяется рабочий диапазон расходомера. Кроме того, датчик 44 скорости можно регулярно калибровать за счет сравнения с сигналом скорости или расхода, поступающим от генератора колебаний, когда и датчик 44, и генератор правильно работают. Обычно датчик 44 скорости теряет точность со временем, тогда как генератор остается стабильным.

Итак, генератор колебаний по данному изобретению использует колебательный режим, основанный на гидродинамической нестабильности, являющейся следствием взаимодействия двух вихрей и струи текучей среды. Измеряя вариации скорости текучей среды, движущейся по пазам 11 и 12, можно расширить диапазон измерения расхода и получить более точную калибровку. При использовании генератора колебаний по данному изобретению отсутствует опасность потери сигнала в рабочем диапазоне измерений, при этом генератор вырабатывает единственную частоту при заданном расходе.

На фиг. 9 изображен еще один вариант реализации, куда введены два дополнительных канала 45 и 46. Благодаря этому повышается эффективность генератора за счет уменьшения падения напора в текучей среде, идущей через генератор. Путем экспериментирования можно найти оптимальное решение между ориентацией и числом каналов как функцией свойств текучей среды, расход которой подлежит измерению, а также как функции диапазона измерения расхода.

На фиг. 6-8 представлены графики с экспериментальными результатами, полученными с использованием генератора колебаний по фиг. 1. Чтобы показать влияние прорезей 11 и 12 на эксплуатационные характеристики генератора, были проведены сравнительные эксперименты, на первой серии которых прорези 11 и 12 были заблокированы, тогда как на второй серии прорези 11 и 12 открыли.

На фиг. 6 показана результирующая частота колебаний в герцах как функция числа Рейнольдса, основанного на скорости струи и ее ширине. Верхняя кривая соответствует экспериментальным результатам при наличии прорезей, тогда как нижняя результатам без них. Можно заметить, что с помощью генератора по данному изобретению частота колебаний повышается.

На фиг. 7 показано, как отношение сигнал-шум, выраженное в децибелах, варьируется с изменением числа Рейнольдса. Можно заметить очень существенное улучшение отношения сигнал-шум, когда прорези 11 и 12 не закрыты (верхняя кривая).

На фиг. 8 показано, как падение напора, выраженное в паскалях, изменяется в функции числа Рейнольдса с прорезями и без них. Можно заметить, что наличие прорезей 11 и 12 не приводит к увеличению падения напора. Эксперименты, результаты которых представлены на фиг. 6-8, проводились с использованием в качестве текучей среды воздуха.