Тепловой сигнализатор расхода жидкости или газа

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

< >960538 (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 22.03.78 (2! ) 2592535/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.09.82 Бюллетень ¹ 35 (5l)N. Кл.

Q 01F 1/66

ВкуяерстеакнМ комитет

СССР ао делам нзабретевкй и аткрыткй (53) Уд К681.121. . 8(088.8),Дата опубликования описания 23.09.82

В. В. Вайсер, В. Д. Жгутов и 3. А. ишкин " „ст И,АТЮь и4 Всесоюзный научно-исследовательский ин ит и арматуростроения и Иркутский научно-и с (72) Авторы изобретения (7I ) Заявители и конструкторский институт химического машиностроения (54) ТЕПЛОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР РАСХОДА

ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к тепловым сигнализаторвм расхода, и может быть использовано для контроля сверхмалых расходов жидкостей и газов, например, при испытаниях трубопроводной запорной арматуры на герметичность.

Известны рвсходомеры с переменной мощностью нагрева, принцип работы: которых основан на поддержании постоянной разности температур и измерении мощности, расходуемой на нагрев. Постоянная разность температур поддеркивается путем изменения мощности нагрева при помощи замкнутых систем следящего уравновешивания (1)

Наиболее близким по технической . сущности является расходомер, содержащий измерительный участок трубопровода

r. расположенными на нем последователь-. но но двумя термочувствительными элементами, измерительным и компенсационным, и мостовую измерительную схему, при этом измерительный и компенсационный

2 термочувствительные элементы имеют разные размеры (2)

Известные устройства имеют недоо-. твточную чувствительность измерения в области малых расходов.

Цель изобретения — повышение чув ствительности.

Это достигается тем, что в тепловой сигнвлизвтор расхода жидкости или rasa) содержащий измерительный участок тру-:; бопровода с расположенными иа нем и:ьмерительным и включенным последовательно с ним компенсационным термочувствительным элементами, мостовую измерительную схему, два последоватвньно соединенных штеча которой образуют термостабильный рм истор и иэмерителаный термочувствительный элемент, а два других последовательно соединенных плеча образованы резистивтп тм делителем, дифференциальный усилитель и последовательно соединенные с ним блок mределения мощности и пороговый «нди катор, введены неинвергируюший маспттаб

3 . 9605 ный усилитель, повторитель напряжения и второй, термостабильный резистор, при этом выход неинвертируюшего масштабного усилителя соединен с неинвертирую шим входом дифференциального усилитеS ля, второй вход которого подключен между измерительным термочувствительным элементом и термостабильным резистором мостовой измерительной схемы, а вход неинвертирукяцего масштабного 1а усилителя соединен со средней точкой последовательной цепочки, состоящей иэ второго термостабильного резистора и компенсационного термочувствительного элемента, подключенной к выходу пов торителя напряжения, вход .которого соединен с выходом резистивного делителя, включенного входами в питающую диагональ моста.

На чертеже представлена функциональ- 2О ная схема предлагаемого сигналиэатора расхода жидкости или газа.

Сигнализатор содержит преобразователь 1, выполненный в виде измерительного участка трубопровода 2 из металла 2 в частности из нержавеющей стали, ни. келя или неметалла, например стекла, с о намотанными на него одинаковыми изме рительной 3 и компенсационной- 4 термореэисторными, например, медными обмот ками. — термочувствительными элементами, включенными последовательно в ценочки с первым и вторым термостабильными резисторами 5 и 6.

Измерительная и компенсационная обмотки выполняются идентичными, т.е. иэ провода одной и той же марий и сечения, с одинаковым количеством витков, что упрощает получение одинаковых поверхностей теплоотдачи обмоток, при этом уменьшается влияние температурных изменений соединителЬных проводов.

Мостовая схема содержит резистивный делитель, состоящий иэ последовательно соединенных резисторов 7 и 8, дифферен циальный усилитель 9, повторитель 10, oxog которого подключен к выходу через один из термостабильных резисторов, соединен с входом неинвертируюшего масштабного усилителя 11, выход которого через токоизмерительный резис гор

12 соединен с вершиной питающей диа-. гонали моста. Выводы токоизмеритель, ного резистора 12 подключены к блоку .определения мощности 13, состоящего из последовательно соединенных преобразователя 14 напряжения в ток, преобразователя 15 тока в частоту импульсов, ждущего мультивибратора 16, амплитуд38 4 ного модулятора 17 и фильтра 18 нижних частот. Выход блока определения мощности подключен к пороговому индикатору 19, состоящему из компаратора 20, источника 21 опорного напряжения и индикатора 22.

Измерительный участок трубопровода устанавливается вертикально, причем иэ мерительная обмотка 3 расположена выше, чем компенсационная обмотка 4 с целью исключения генерации выходного сигнала при нулевом потоке (утечке) me эа естественной конвекции измеряемой среды. Входом сигнализатора расхода является нижний конец измерительного участка 2.

Устройство работает, следующим образом.

В зависимости от вида изделия и типа испытания на герметичность преобразователь сигналиэатора устанавливается в разрыве трубопровода, в месте прохождения потока (утечки), входящего под давлением в испытуемое изделие, либо выходящего из него.

С выхода усилителя 9 через мостовую "схему протекает ток, создавая падение. напряжения на резисторах 3-5, 7-8, 12.

Между измерительной 3 и компенсационной обмоткой 4 автоматически поддерживается заданная разность температур во всем диапазоне измеряемых утечек., Для получения высокой. чувствительности этот перепад составляет до 20-30 С.

Величина перепада задается выбором величин резисторов, мостовой схемы, например резистора 6. Сопротивление термостабильных резисторов выбирается на порядок меныие сопротивлений измерительной и компенсационной обмоток, что повышает коэффициент использования по напряжению. Мощность, потребляемая мостом, прямо пропорциональна мощности, рассеиваемой измерительной обмоткой, которая является одновременно и нагревательной,и зависит от расхода. С резистора

12 на вход блока 13 определения мощности поступает напряжение, пропорцицнальное току, потребляемому мостовой схемой, и напряжение с питакщей диагонали моста.

Коэффициент деления реэистивного делителя выбран равным коэффициенту передачи масштабного усилителя в пределах

10-20, при этом мсацнос:ть, рассеиваемая на компенсационной обмотке, не,менее чем на два порядка меньше мощности, рассеиваемой на нагревательной обмотке.

5 . 96053

В блоке 13 производится умножение сигналов, поступающих с резистора 12. по принципу щиротной и амплитудной модуляции. Преобразователь 14 напряжения в ток производит преобразование падения напряжения на токоиэмерительном резисторе 12, которое зависит от тока, потребляемого мостовой схемой, в ток, являющийся входной функцией преобразователя 15 тока в частоту импульсов. С 30 помошью ждущего мультнвибратора 16 эти импульсы расширякггся до нормированного значения и вводятся в амплитудный модулятор 17, на модупирующий вход которого подается напряжение с, пита- 5 юшей диагонали мостовой схемы. Промодулированные по амплитуде импульсы поступают на фильтр 18 нижних частот, где производится усреднение вольчсекундной плошади импульсов в постоянное 0 напряжение. Это напряжение, пропорци-, ональное потребляемой мощности и расходу с выхода блока 13, передается на пороговый индикатор 19, где на компараторе 20 сравнивается с опорным на- д5 пряжением, пропорциональным заданному расходу, пос гупающим с .источника 21 опорного напряжения. Результат сравненияя отображается на индикаторе 22.

Предлагаемое устройство позволяет попуавтоматически разбраковывать запорную трубопроводную арматуру по степени герметичности затвора (т.е. по допускаемой утечке испытательной средыжидкости, начина оТ 0,01 см5/мин или .газа — от 1Я см /мин) на испытатеЛь35 ных с арендах. формула изобретения

Тепловой сигналиэатор расхода жщ кости или газа, содержащий измерительный .участок трубопровода с распопожен8 d ными на нем измерительным и включенным последовательно с ним компенсационным термочувствительным элементами мостовую измерительную схему, два последовательно соединенных плеча которой образуют термостабильный резистор и измерительный термочувствнтельный элемент,а: два других последовательно соединенных цпе, ча образованы резистивным делителем,диф ференциальный усилитель и последовательнб соединенные с ним блок определения мощнос тиипороговыйиндикатор, о т л и ч а ю ш и и с я тем, гго, с целью повышения чувствительности, в него введены неинвертирукяцнй масштабный усилитель, пов торитель напряжения и второй термостабильный резисгор, при этом выход неинвертируюшего масштабного усилителя соединен с неинвертирующнм входом диф». ференциального усилителя, второй вход которого подключен между измеритель ным термочувствительным элементом- и термостабипьным реэис гором мостовой измерительной схемы, а вход неинвертируюшего масштабного усилителя соединен со средней точкой последовательной цепочки, состоящей иэ второго термостабильного резистора и компевсацнонного термочувс гвительного элемента, подключенной к выходу повторителя напряжения, вход которого соединен с выходом резистивного делителя, вкпклицппц;о входами в питающую диагональ моста.

Источники кпкрормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Коротков П. А. и др. Тепловые расходомеры. Л., Машиностроение, 1969, с. 48-52.

2. Рудный Н. М. и др. Бесковгакц ный тепловой расходомер с постоянным перепадом температур. - . Приборы и системы управления, 1972, М 6, с. 43 (прототип).

Составитель Н. Андреева

Редактор А. Козориз Техред С.Мигунова Корректор Н. Король

Заказ 7246/45 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4l5

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