Устройство для измерения расхода

 

Использование: при измерении малых расходов газа. Сущность изобретения: в устройстве , содержащем корпус, разделенный чувствительным элементом на две камеры, при этом выход первой и вход второй камеры соединены между собой посредством электромагнитного клапана, два датчика крайнего положения, блок управления , связанный с измерителем интервалов времени, Чувствительный элемент выполнен в виде вялой мембраны с жестким центром , на котором укреплен шток, верхний и 2 нижний концы которого выполнены в виде электрических контактов и находятся в центрирующих гнездах с неподвижными контактами , размещенными в первой и второй камерах. На входе в первую камеру установлены регулятор давления и измеритель давления , а на выходе второй камеры - регулятор расхода. Блок управления своими входами электрически связан с неподвижными контактами, а выходами с управляющими входами электромагнитного клапана. При измерении микрорасходов вторая камера дополнительно снабжена датчиком промежуточного положения чувствительного элемента, выполненным в виде подвижного контакта, установленного на рычаге, один конец которого шарнирно связан с боковой стенкой корпуса, неподвижного контакта , установленного на свободном конце консоли, жестко связанной с боковой стенкой корпуса, и толкателя, установленного на стержне с возможностью воздействия на свободный конец рычага. 2 з .п. ф-лы, 1 ил. 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХ

РЕспублик (51)5 G 01 F 3/14 гбсудАРстВеинОЕ пАтЕНтнОе

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ. 1 (21} 4912073/10 (22) 19. 02 91 (46) 23.64,93. 6юл. Ь 15 (76) О.А. 11лакида, (561 Авторское свидетельство СССР

Ь 6I433I, кл, 6 01 F Ю/68, 19П.

Авторское свидетельство СССР

ЬВ 1314229, кл, 6 01 РЗ /14. 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА (57) Использование: при измерении малых раеходов газа. Сущность изобретения: в устройстве, содержащем «орпус, разделенный чувствительным элементом на две камеры, при этом выход llspsoA и вход втб" рой камеры соединены между собой посредством электромагнитного клапана, два . датчика крайнего положения, блок управления, связанный с измерителем интервалов времени, Чувствительный элемент выполнен в виде вялой мембраны с жестким центром, на кбтором укреплен шток, верхний и

Изобретение относится к приборостроение, s частности к устройствам для измерения малых расходов газа.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода и повыше-: ние надежности работы устройства.

На фиг. 1 дан общий вид устройства; на фиг, 2 — вариант выполнения блока управления, связанного с датчиками крайнего положенйя, измерителем интервалов времени и . электромагнитным клапаном, и раскрытого до уровня функциональных элементов, Устройство содержит корпус 1, в кото.ром установлен чувствительный элемент, „„ДЦ„„1811584 АЗ

2 нижний концы которого выполнены в виде электрических контактов и находятся в центрирующих гнездах с неподвижнымй КоН тактами, размещеннымй s nepsoA и второй . камерах. На входе s первую камеру установлены регулятор давления и измеритель давлений, а на выходе второй камеры— регулятор расхода. блок управления своими входами электрически связан с неподвижными контактами, а выходами — e управляющими входами электромагнитного клзйана.

При измерении микрорасходов вторая «амера дополнительно снабжена датчиком промежуточного положения чувствительного элемента, выполненным s виде подвижного контакта, установленного на рычаге, один конец которого шарнирно связан с боковой стенкой корпуса, неподвижного контакта, установленного на свободном конце консоли. жестко связанной с боковой стенкой корпуса,.и толкателя, установленного на стержне с возможностью воздействия на свободный конец рйчага, 2 з.п, ф-лы, 1 ил. разделяющий его на две камеры первую 2 и вторую 3 и выполненный в виде закрепленной в корпусе по периферии вялой мембраны 4 с жестким центром 5. соединенным с штоком 6. первый конец 7 которого размещен в центрирующем опорном гнезде 8 первой камеры 2, вход 9 которой соединен с источником потока газа, а выход 10 через электромагнитный клапан 11 — с входом 12 второй камеры 3, имеющей выход 13, При измерении расхода газа при повышенных давлениях HB входе в первую камеру следует установить регулятор давления газа 14, величина которого определяется измерите1811584

3 4 лем давления газа 15. Второй конец 16 што- . ка верхнего положения (ДВП) чувствителька 6 размещен в центрирующем гнезде 17 ного элемента в короткий положительный во второй камере 3, На торцах штока 6 рас- импульс, состоящий из формирователя имположены первый 18 и второй 19 подвиж- пульса малой длительности, выполненный. ные электрически связанные с штоком 5 на инверторах 46, 47, 43 и одновибраторе контакты замыкаемых контактных пар, не- 44, а также управляющие триггеры 41. 49, подвижные контакты 20 и 21 которых уста- командную кнопку ИЗМ 48, переключатель новлены, соответственно в камерах 2 и 3. диапазона измерения расхода газа 50, усиЩток 6 и контакты 20, 21 электрически свя- литель мощности на резисторе R6 и транэизаны с блоком управления 22 через, входы "0 сторе 45, 23, 24 и 25, Включение электромагнитного Предлагаемое устройство имеет три реклапана осуществляется напряжением, по- - жима работы, ступающим с выходом 26 и 27, блока управ- . При атмосферном давлении — вход 9 соления, а для измерения времени перехода общается с источником потока среды, а вычувствительногоэлементаизнижнего поло- 15 ход 13 — t . атмосферой, регулятор 14 и жения в верхнее используется частотомер . измеритель 15 давления на входе 9 отсутстмарки ЧЗ-36, подключаемый на выходы 28 вуют. и 29 блока управления 22, В качестве регу- В исходном состоянии устройства газолятора давления газа 14 можно использо- вый оток от, источника потока поступает вать известный элемент, В качестве 20 через входной канал 9 в первую камеру 2, иэмерителядавлениягаза15можноисполь- проходит ее. выходной канал 10 и через зовать образцовый манометр. -. Открытый электромагнитный клапан (КЭ) 11

Подвижный контакт 30 датчика проме- и входной канал 12 подается во вторую кажуточногоположенияустановлен на рычаге меру 3, и затем появляется на выходе 13, 31, поворачивающемся вокруг оси 32, жест- 25 при этом перепад давлений на подводящих ко связанной с боковой стенкой камеры 3. грубках и КЭ пренебрежимо мал.".5* 10*" ат

Неподвижный контакт 33 установлен на и мембрана 4 с жестким центром 5 опираетсвободном конце консоли 34, также жестко ся нижним концом 7 штока 6 в дно первой связанной с боковой стенкой камеры 3. Тол- камеры 2, замыкая контактную пару 18 — 20. катель 35 поднимает свободный конец ры- 30 При замкнутых контактах 18-20 вход 24 Бу чага 31 после соприкосновения с ним во 22 замкнут на землю, на входе 24 и выходе время перемещения чувствительного эле- 40 низкий уровень. На выходе триггера 41 мента, разрывая контактную пару 30 — 33. низкий уровень напряжения и измеритель

Толкатель 35 разрывае контактную пару интервалов времени находится в режиме

30 — 33 раньше, чем происходит замыкание 35 ожидания. Тумблер 50 в положении, покаконтактов 19-21 датчика верхнего положе- занном на чертеже, замыкает на землю один ния, КонтактЫ 30, 33 электрически связаны вход инвертора 42 и тем самым запирает со входами 36, 37 блока управления 22. его. В этом случае ДПП отключен и устройБлок управления (BY) 22 содержит пре- ство установлено для работы в основном образователь сигнала разрыва контактов 40 диапазоне. Контакты 19-21 разомкнуты, на

18-20 датчика нижнего положения (ДНП) входе 24 БУ 22 высокий потенциал, поэтому чувствительного элемента в короткий поло- на входе инвертора 47, связанном с инвержительный импульс. состоящий из форми- тором 46 — низкий уровень, а на другом рователя импульса малой длительности, входе — высокий потенциал и на выходе товыполненный на инверторах 38, 39 и одно- 45 же высокий. На выходе инвертора 42 высовибраторе 40, Одновибратор выполнен по кий потенциал, тогда на входе 44 — низкий и схеме, приведенной на рис. 14.5, причем на R-входах триггеров низкий потенциал. используется только левая половина схемы На выходе триггера 49 низкий уровень на(см. Е.А. Зельдин, Цифровые интегральные пряжения и транзистор 45 закрыт, клапан микросхемьг в информационно-измеритель- 50 КЭ 11 открыт. ной аппаратуре. Л.; Энергоатомиздат, 1986, При необходимости измерения расхода с. 266). Блок управления 22 также содержит газа нажимается кнопка ИЗМ 48. Высоким преобразователь сигнала разрыва контак- потенциалом на входе S триггер 49 перевотов 30-33 датчика промежуточного положе- дится в состояние "1", на его прямом выходе ния (ДПП) чувствительного элемента в 55 появляется высокий потенциал, открываюкороткий положительный импульс, состоя- щий транзистор 45. КЭ 11 закрывается, прещий из формирователя импульса малой дли- кращая выход газа из камеры 2 через КЭ 11 тельности, выполненный на инверторах 42, во вторую камеру 3, Давление в камере 3 за

43 и одновибраторе 44, преобразователь счет связи с атмосферой через выходной сигнала замыкания контактов 19-21 датчи- канал 13 будет поддерживаться постоян1811584

50

55 ным, а в камере 2 начнет увеличиваться и в момент времени, когда сила, пропорциональная перепаду давлений на мембране 4, превысит вес подвижной системы, мембрана 4 с жестким центром 5 оторвется от опоры, разрывая контактную пару 18-20, и будет подниматься вверх, При разрыве контактной пары 18 — 20 на входе инвертора 38 появится высокий уровень напряжения, а следовательно и на входе одновибратора

40, запуская последний. Появляющийся короткий импульс перебросит триггер 41 в "1" состояние и на 28 выходе БУ 22 появится высокий уровень напряжения, запускающий измеритель интервалов времени — начнется счет времени изменения объема камер 2 и 3. Перемещение штока 6, связанного с жестким центром 5, будет происходить за счет увеличения давления в камере

2, а. следовательно, и на выходе источника потока среды, на 50 мм вод,ст. до тех пор, пока конец штока 16 не коснется верха камеры 3, замыкая контактную пару 19-21.

При этом на входе 24 БУ 22 и на входе инвертора 46 установится нулевой уровень, Этот сигнал, пройдя через инверторы 46, 47, 43, установит высокий потенциал на входе одновибратора 44; запускающий его. Появляющийся импульс íà R-входах триггеров 41 и 49 переведет их в нулевое состояние. При этом закроется транзистор 45. открывая КЭ

11, остановится счетчик времени, а мембрана 4 с жестким центром 5 вернется в исходное состояние, Число, записанное в измерителе интервалов времени, равно времени изменения объема камер 2 и 3, между двумя положениями (нижним и верхним) мембраны 4 с жестким центром 5. Частное, от деления величины изменения объема камер 2 и 3 (определяемая заранее величина) на время, за которое происходит это изменения, даст величину объемного расхода газа.

При давлении выше атмосферного— вход 9 сообщается с источником потока среды через регулятор давления 14 с измерителем давления 15, а выход 13 с регулятором расхода.

Отличие в работе по сравнению с предыдущим режимом состоит в том, что постоянным теперь будет давление в камере 2, эа счет регулятора давления 13, а изменение перепада давлений на мембране 4 с жестким центром 5 после закрытия клапана КЭ

13 (при измерении расхода) будет происходить за счет уменьшения давления в камере

3 (при вытекании газа из нее), Величина абсолютного давления, поддерживаемого с помощью регулятора давления 14 и определяемого измерителем 15, 5

40 входит в расчетную формулу в качестве сомножителя.

Прерывание потока в момент измерения не происходит, так как изменение объема одной камеры компенсируется изменением объема другой камеры за счет перемещения вверх мембраны 4 с жестким центром 5.

При измерении микрорасходов без существенного увеличения времени измерения. Этот режим может использоваться в обоих выше приведенных режимах.

Для измерения микрорасходов необходимо перевести ключ 50 в положение. когда вход инвертора 47 замкнут на землю, тогда в качестве ДВП буде использоваться ДПП.

Инициализация процесса измерения остается той же — нажатие кнопки 48 ИЗМ, закрытие клапана и начало счета времени.

Только в этом случае при подъеме рычага толкателем 35, установленным на штоке, произойдет размыкание контактной пары

30 — 33, на входе 30 БУ 22 и на входе инвертора 42 появится высокий уровень напряжения. На выходе 42 появится низкий уровень напряжения, так как на втором его входе, связанном с ключом 50, также высокий уровень, На входе инвертора 43, связанном с 47 высокий потенциал — ключ 50 замкнут на землю. Тогда на входе одновибратора 44 появляется высокий потенциал и он генерирует положительный импульс, поступающий на R-входы триггеров 41, 49 и они переходят в нулевое состояние, останавливают измерение интервала времени и открывают электромагнитный клапан.

Преимуществом заявленного устройстBB для измерения расхода является возможность измерений расходов газа при давлениях выше атмосферного и большая точность измерения микрорасходов, обусловленная малой величиной изменения давления между камерами измерителя, за счет использования гибкого разделителя, большей точности фиксации моментов начала и конца перехода чувствительного элемента иэ нижнего положения — в верхнее, за счет использования контактных датчиков положения, а также, стабилизации оси перемещения чувствительного элемента.

Достигаемая стабильности результатов составляет величину порядка 0,1;ь.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения расхода, содержащее корпус, разделенный чувствительным элементом на две камеры с входами и выходами, причем выход первой и аход второй камер соединены между собой посредством электромагнитного клапана, два датчика крайнего положения и блок управ1811584

Фиг. 1

1 ления, связанный с датчиками крайнего положения, измерителем интервалов времени и злектромагнитным клапаном. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, чувствительный 5 злемент выполнен в виде вялой мембраны с жестким центром, на котором укреплен шток, верхний и нижний концы которого выполнены в виде электрических контактов и находятся в центрирующих гнездах с не- 10 подвижными контактами, размещенными в первой и второй камерах.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения 15 измерений при повышенных давлениях, на входе в первую камеру установлены регуля17 19 21 З 31 30 торы давления и измеритель давления, а на выходе второй камеры установлен регулятор расхода.

3. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности при измерении микрорасходов, вторая камера снабжена датчиком промежуточного положения чувствительного элемента. выполненным в виде подвижного контакта, установленного на рычаге, один конец которого шарнирно связан с боковой стенкой корпуса, неподвижного контакта, установлен.ного на свободном конце консоли, жестко связанной с боковой стенкой корпуса, и толкателя, установленного на стержне с возможностью воздействия на свободный конец рычага.

1811584

Редактор

Заказ 1465 . Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР

113035 Москва, Ж-35 Ра шская наб., 4 5

23

Составитель О. Плакида

Техред M.Mîðãåíòýë Корректор И.Муска

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