Преобразователь расхода

 

(72) Авторы изобретения

Н.Д.Дубовой, С.А.Поволоцкий и А.А.Сазонов

Московский институт электронной техники (7!) Заявмтелв . ($4 } ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА

Изобретение относится к измерительной технике н может быть использовано для измерения малых расходов и скоростей потоков жидкостей и газов.

Известны пьезоэлектрические термодатчики, которые могут использоваться для измерения малых расходов жидкостей илн газов 1! ).

Наиболее близким к предлагаемому является датчик скорости, выполнен10 ный в виде териочувствнтельного пьезоэлемента, размещенного в измеритель-.

-ном участке трубопровода, один из двух электродов которого выполнен в виде двух частей, одна из них подключена к нагревателю, а другая - к автогенератору 21

Известные преобразователи расхода имеют невысокую точность при измерейии малых расходов и недостаточную надежность при измерении агрессивкюх и загрязненных сред за счет того, что они расположены непосредственно в потоке контролируемой среды.

Цель изобретения - повышение точности при измерении малых расходов.

Поставленная цель достигается тем, что обе части одного из электродов выполнены s виде спиралей, равномерно размещенных по всей поверхности термочувствнтельного пьезоэлемента, при этом витки одной спирали расположены межпу, витками второй спиоали, а электрод выполненв виде участка стенки трубопровода, при этом с внешней стороны трубопровода териочувствительяай пьезоэлемент закрыт герметичным кожухом, заполненным инерткии газом.

На фиг. 1 представлена схема преобразователя расхода) на фиг. 2 — расположение электродов на поверхности термочувствнтепьного пьезоэлемента.

Преобразователь расхода содержит териочувствительный пьезоэлемент 1 с двумя электродами 2 и 3. Электрод

2 имеет четыре электрических вывода

4 и выполнен в виде двух спиралей, Формула изобретения

Преобразователь расхода, содержащий термочувствительный пьезоэлемент, размещенный в измерительном участке трубопровода, один из двух электроpов которого выполнен в виде двух частей, одна из них подключена к нагревателю, другая — к автогенератору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измере" нии малых расходов, обе части одного из электродов выполнены в виде спиралей, равномерно размещенных по всей поверхности термочувствительного пьезоэлемента, при .этом витки одной спирали расположены между витками второй спирали, а электрод выполнен в виде участка стенки трубопровода, при этом с внешней стороны трубопровода термочувствительный пьезоэлемент закрыт герметичным кожухом, заполненным инертж м газом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Авторское свидетельство СССР

Ф 2792!7, кл. В 06 В I/06, !970.

2. Патент США !! 3478573, кл. 73-26, !969 (прототип).

3 8510 витки одной из них расположены между витками другой.

Электрод 3 выполнен из материала, устойчивого к агрессивным средам, в виде участка стенки трубопровода

5, что защищает преобразователь от загрязнений. Термочувствительный пьезоэлемент закрыт герметичным кожу-. хом 6, заполненным инертным газом.

Устройство работает следующим образом.

При отсутствии расхода преобразо ватель нагрет с помощью электрода 2 до температуры, превышающей значение температуры окружающей среды.

Кроме того, электроды 2 и 3, подключенные к автогенератору, возбуждают автоколебания на резонансной частоте Fð е

При наличии потока контролируемой среды в результате конвективного теплообмена через электрод 3 между нагреваемым электродом 2 и охлаждаемым потоком электродом 3 появляется разность температур, т.е. температу25 ра преобразователя изменяется и, следовательно, изменяется и частота возбуждаемых им колебаний до значения

Разность частот f=f -Fo пропор-циональна скорости потока, а с уче30 том постоянного сечения рабочего канала — его расходу.

В предлагаемом преобразователе можно использовать два режима работы нагревателя — режим постоянной температуры или постоянного тока на- З5 гр ева.

Электрод 3 выполняет одновременно функции электрода возбуждения, под" ключенного к одному из выводов автогенератора, и держателя пьезоэлемента, 0 нечувствительного к изменению давле-", ния контролируемой среды, при этом измерительылй участок трубопровода должен быть выполнен щелевидного (прямоугольного} профиля. 45

Второй электрод 2 возбуждения и нагрева может быть выполнен в виде двух двухзаходных пленочных спиралей, бифилярно нанесенных на вторую поверхность термочувствительного пьезоэле50 мента плоской Формы. Каждый из этих электродов имеет по два вывода, что позволяет последовательно соединять их с.помощью внешних выводов для сов местного либо раздельного функциониро- 5 вания. Последний вариант обеспечивает хорошую электрическую развязку элек-, тродов возбуждения и нагрева, например, 99 4 при питании нагревателя импульсной можностью. Первый случай используется при питании нагревателя непрерывной мощностью. При этом достигается боль-. шая равномернбсть теплового поля по всей поверхности термочувсжвительного пьезоэлемента,чем при импульсном питании. Электрическая развязка нагревающей и возбуждающей мощностей осуществляется с помощью фильтрующих элементов. Воэможность выбора режима питания нагревателя с помощью вйешней коммутации расширяет область использования предлагаемого датчика.

Тепловвод в поток происходит в строго заданном направлении перпенди кулярно стенке трубопровода и равномерно по всей поверхности термочувствительного пьезоэлемента за счет равномерного распределения на его поверхности нагревательного электрода. Для уменьшения теплопередачи от нагретого термочувствительного йьезозлемента в окружающее пространство он закрыт кожухом, заполненным разреженным инертным газом с низкой теплопроводностью. Степень создаваемого разрежения определяется давлением контролируемого потока и прочностью электрода 3.

85)099

Составитель Н. Андреева

Редактор В.Летраш Техред А.Бабинец

Корректор М.Коста

Заказ 6314/54 Тираж 702. Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, -35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4