9.3.1 Ротаметры со шкалой местных показаний

Для ротаметров с местной шкалой (рисунок 119) характерна большая длина конической трубки. Поплавок (основные виды поплавков показаны на рисунке 120) под действием потока перемещается вверх, являясь одновременно указателем высоты подъема на шкале прозрачной трубки.

Рисунок 119 – Ротаметр с местной шкалой 1 – поплавок, 2 - трубка с легкой конусностью (похожа на цилиндр), 3 – местная шкала	Рисунок 120 – Поплавки ротаметров с местной шкалой

Увеличивая отверстие в поплавке, уменьшают вес. Изготавливают поплавок из металла.

Выделим 2 сечения (рисунок 121):

Действие сил:

1) сила тяжести ,

2) потока _,

3) архимедова .

(225)

, (226)

где – разница между весом поплавка и силой Архимеда.

1 – сила, действующая со стороны набегающего потока на поплавок–лобовая сила. – величина сечения, определяющаяся как величина проекции объекта на плоскость, нормальную к вектору потока, - коэффициент лобового сопротивления поплавка. 2– сила сопротивления, которая сосредоточена на боковой поверхности, – коэффициент трения, – боковая поверхность поплавка, – скорость в кольцевом зазоре, 3– усилие, определяемое разностью статических давлений 1 и 2.

Рисунок 121 – Сечение поплавка в увеличенном масштабе

Запишем уравнение Бернулли для сечений 1 и 2.

(227)

Далее запишем уравнение расхода

, (228)

где – то сечение, на которое указывает острый край поплавка.

Так как разность веса поплавка и Архимедовой силы – величина постоянная, то все члены можно сгруппировать в виде одного коэффициента:

(229)

Так как шкала в таких рода устройствах располагается вдоль трубки, то используя величину начального сечения и величину , всегда можно перейти к параметру , (229) где – угол раскрытия конуса.
	Рисунок 122

(230)

Данное решение не может служить метрологической характеристикой. Такие устройства обычно требуют градуировки.

9.3.2 Ротаметры с электрической дистанционной передачей показаний

В ротаметрах с дистанционным измерением (рисунок 123) имеются бесконечные вторичные преобразователи перемещения поплавка в электрический и пневматический сигнал.

1 – цилиндрический металлический корпус, 2 – пластина с коническим металлическим отверстием, толстая, 3 – поплавок, 4 – шток, 5 – сердечник трансформатора, 6 – первичная обмотка, 7 – вторичная обмотка Рисунок 123 – Ротаметры с электрической дистанционной передачей показаний

Стержень движется внутри трубки, которая изолирует внутреннюю среду от внешней и выполнена в виде изолирующего материала. Вторичная обмотка выполнена в виде двух катушек, намотанных навстречу друг другу.

В зависимости от положения поплавка меняется положение сердечника, следовательно, коэффициент трансформации одной из катушек меняется более сильнее, следовательно, возрастает разность напряжений.

В составе прибора – дифференциально - трансформаторная схема (рисунок 124).

1 – первичный преобразователь, 2 – приборная часть Рисунок 124 – Схема дифференциально- трансформаторной передачи показаний

Первичный преобразователь содержит трансформаторную схему, сердечник которой связан с движущейся частью.

Приборная часть содержит движущийся сердечник. Первичные обмотки первичного преобразователя аналогичны данной части приборной части, вторичные обмотки включены встречно. Вторичная катушка приборной части трансформатора включена навстречу приборной части, и получаемый разностный сигнал поступает на вход усилителя. Значит, выходной сигнал усилителя через двигатель поступает на подвижный сердечник, . Сердечник приводится в движение от кулачка, который связан с реверсивным двигателем. Реверсивный двигатель остановится тогда и только тогда, когда на входе напряжение равно нулю, т.е. тогда когда, ЭДС вторичных обмоток компенсируется.

L7 – компенсационная обмотка, R1 – переменный резистор для установки диапазона измерений, R2 – резистор для установки в 0 прибора, ЭБП – электрический блок прибора (усилитель, источник питания), R-C – требуемый сдвиг фаз, ПП – первичный преобразователь, ВП – вторичный преобразователь типа КСД, КН – проверка для работоспособности прибора, РД – реверсивный двигатель Рисунок 125 – Дифференциально - трансформаторная схема передачи информации с прибором серии КСД