Тепловой микрорасходомер

 

Изобретение относится к измерению микрорасхода газов и может быть использовано в химической промышленности, газовой хроматографии и др. областях. Цель изобретения - повышение точности измерения за счет уменьшения влияния изменения пространственного положения расходомера и чувствительности. На измерительной трубке 1 размещены два нагреваемых термочувствительных элемента 4, 5 длиной 10-40 диаметров измерительной трубки. Измерительная трубка заключена в теплоизолирующий экран 10, установленный от нее на расстоянии 0,8-1,0 мм. Нагреваемые термочувствительные элементы включены в мостовую измерительную схему. При появлении потока газа величина разбаланса моста характеризует его массовый расход. Наличие теплоизолирующего экрана исключает конвективные потоки, что повышает точность измерения расхода. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G Ol F l/68, с r ., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

4-А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4090293/24- IO (22) 18,07,86 (46) 23.02.90. Бюл. Ф 7 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" и Московский институт электронной техники (?2) И,Г.Клибанер, В.Ф.Ломовцев, Д,Д.Матвеев, Б.И.Синчук, Ю.И,Гладков

П.Е.Мотни и Ю.Д.Чистяков (53) 681.121(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 322620, кл. G 01 F 1/68, 1970.

Коротков П.А. Тепловые расходомеры. Л.: Машиностроение, 1969, с,102.

Френкель Б.А. Измерение малых имикрорасходов продуктов нефтехимических производств. М,: ЦНИИТЭнефтехим, 1973, с.76-78. (54) ТЕПЛОВОЙ МИКРОРАСХОДОМЕР ,(57) Изобретение относится к измерению

„„SU 1545 84 А1

2 микрорасхода газов и может быть использовано в химической промьппленности, газовой хроматографии и др. областях. Цель изобретения — повьппение точности иэмерения за счет уменьшения

I влияния изменения пространственного положения расходомера и чувствительности, На измерительной трубке 1 размещены .два нагреваемых термочувствительных элемента 4 и 5 длиной 10-40 диаметров измерительной трубки. Изме-, рительная трубка заключена в теплоизолирующий экран 10, установленные от нее на расстоянии 0,8-1,0 мм. Нагреваемие термочувствительные элементы включены в мостовую измерительную схе- о му. При появлении потока газа величина разбаланса моста характеризует его массовый расход, Наличие теплоизолирующего экрана исключает конвективные потоки, что повышает точность измерения расхода. l з.п, ф-лы, 2 ил. 1545084

Изобретение относится к приборостроению, а именно к измерению микрорасхода газов, и может быть использовано в газовой хроматографии, производстве полупроводниковых материалов, Химической и других отраслях промьпппенности, Цель изобретения - повьппение точНости измерения за счет уменьшения влияния изменения пространственного положения расходомера и чувствительности.

На фиг ° 1 показана схема устройст-, ва, разрез А-А;на фиг.2 - градуировоч-15 ные характеристики устройства.

Тепловой микрорасходомер (фиг,l) состоит из измерительной байпасной трубки 1, установленной параллельно основной трубке 2 с постоянным дросселем 3, На поверхности измерительной трубки 1 расположены нагре ваемые термочувствительные элементы 4 и 5, соединенные в мостовую измерительную схему, образованную ре- 25 зисторами 6-8. Иежду измерительной трубкой 1 и тепловым экраном 9, расположенным в корпусе (не показан), размещен теплоизолирующий экран 10, который может быть иэгоговлен, например, из пластмассы,, керамики и пр, Длина нагреваемых термочувствительных элементов составляет 10-40 диамепров измерительной трубки, ширина

35 может составля гь 1-2 длины окружнос-тей и эмери тельной трубки .

В качестве нвгреваемых термочувствительных элементов могут использовать.ся металлополимерные чувствительные элементы, выполненные на гибкой полимерной подложке. Основой"этих элементов является фольга, например, из никеля толщиной 3-15 мкм, на которой методом фотолитографии сформирована топология чувствительного элемента.

В качестве изоляции и для защиты от воздействия окружающей среды, в том числе агрессивной, поверхности нагре" ваемых термочувствительных элементов покрывают слоем полиимида. Толщину стенки, измерительной трубки, целесообразно выбирать в пределах 0,01-0,05 ее диаметра. Нагреваемые термочувст1 вительные элементы могут быть наклее55 ны на поверхности измерительной трубки, либо выполнены на гибкой полимерной подложке, которая образует измерительную трубку с цилиндрическим ка-.:. налом круглого сечения, через которую проходит контролируемый гаэ.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения питания П„„ на мостовую измерительную схему происходит нагрев термочувствительных элементов 4 и 5 и, соответственно, измерительной трубки 1. После прогрева измерительной трубки 1 и установления равновесия мостовой измерительной схемы подают в измерительную трубку контролируемый газ, При появлении потока газа происходит перерас" предепение температуры по длине измерительной трубки 1, в результате чего изменяются величины сопротивления на" греваемых термочувствительных элементов 4 и 5 и нарушается равновесие моста. Величина разбаланса мостовой измерительной схемы пропорциональна расходу измеряемой среды. С помощью постоянного дросселя 3 в байпасной линии основной трубки 2 изменяют диапазон измерения расхода. Расходомер измеряет расход удельной теплоемкости потока непосредственно. Эта .практически не зависящая от давления величина позволяет осуществлять пересчет шкалы микрорасходомера, отградуированного на одном газе, на любой другой газ с известными теплофизическими свойствами, Для повышения чувствительности устройства целесообразно длину нагреваемых термочувствительных элементов выбирать в пределах 10-40 диаметров измерительной трубки, Наличие теплоизолирующего экрана позволяет повысить точность измерения расхода, поскольку в щелевых зазорах в пределах 0,8-1,0 мм не развиваются конвективные потоки, Эти пределы являются критическими величинами и не связаны с геометрическими параметрами теплового микрорасходомера. Если расстояние между измерительной трубкой и теплоизолнрующим экраном меньше чем 0,8 мм, то экран нагревается и снижается температура измерительной трубки, т е. снижается чувствительность и увеличивается погрешность эа счет уменьшения отношения абсолютной величины сигнала к сумме шумов. Если расстояние между измерительной трубкой и тенлоизоли" рующим экраном больше чем 1,0 мм то появляется конвективная составляющая в теплообмене, что приводит к сни 1545084 жению точности измерения, так как появляется дополнительная погрешность от положения прибора в пространстве и температуры окружающей среды, На фиг,2 приведены градуировочные характерис-ики устройства. Графики получены при измерении расхода разных сред при напряжении питания мостовой измерительной схемы U

=24 В, измерительная трубка выполнена иэ никеля ф 1,0 х 0,1 мм, Эксперименты, проведенные с различными контролируемыми газами и различными геометрическими соотношениями измерительных 15 трубок, показали, что на точность измерения расхода практически не влияет изменение положения расходомера от горизонтального, при этом дополнительная погрешность от температуры не более 0,052/град, что в 6 раз меньше, а чувствительность в 1,25 раз выше, чем в известном устройстве при неизменных общих признаках.

Формула и з о б р е т е н и я

1. Тепловой микрорасходомер, содержащий размещенную в корпусе с тепловым экраном измерительную трубку с расположенными на ней двумя нагревае-. мыми термочувствительными элементами, включенными в мостовую измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет уменьшения влияния изме» нения пространственного положения расходомера, измерительная трубка заключена в дополнительный тенлоизоляционный экран, установленный коаксиально . с зазором 0,8-1,0 мм, при этом длина экрана превышает длину измерительного участка.

2. Микрорасходомер .по и. !, о т л и ч а ю щ и и с s тем, что, с целью повышения чувствительности, длина каждого нагреваемого термочувствительного элемента равна 10-40 диаметрам измерительной трубки.