Устройство для регулирования соотношения массовых расходов потоков в трубопроводах

О П И С А Н И Е (н)995070ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиеСоциалистичесиихРеспублик(51)М. Кд.С 05 Ъ 11/16 О 05 Э 11/02 с присоедииениект заявки РЙ(23)Лриоритет Гаеудерстеенний кеинтет Опубликовано 07.02.83. Бюллетень Юе 5 (53) УДК 62 ЛОДата опубликования описания 09,02.83 Л. П, Старобахин и Ю. Л. Эмке(72) Авторы изобретения 71) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОШЕНИЯМАССОВЫХ РАСХОДОВ ПОТОКОВ В ТРУБОПРОВО Изобретение относится к регуляторам соотношения двух потоков и предназначено для регулирования и автоматического поддержания соотношений массовых расходов потоков или массового расхода Испаряемого вещества в газе-носителе,Известно устройство для регулирования соотношения массовых расходов двух потоков, Устройство содержит теплообменник, термобатареи (термопреобразователи)., каждая из которых - термопары, потенциометрический задатчнк, регулятор и исполнительный механизм. Термоттреобразователн соединены последовательно друг с другом, а точка их.соединения сое-, динена с входом потенциометрического задатчика, второй вход которого соединен с выходом потенциометрического задатчика, соединенного с термопреобразователями, а выход регулятора соединен с о исполнительным механизмом, установленным на трубопроводе одного из потоков и теплообменннка, на входных и выходных патрубках каждого компонента установлены термопары соответствутсецих терморе зисторов.Принцип работы устройства заключаеъся в следующем .Потенциометрическим задатчиком уста- навливают требуемое соотношение расходоь реагентов. Реагенты (потоки) с раз личной температурой, проходя через топ лообменник, обмениваются теплом. Завте симость. между расходами тт 11 и Впервого и второго потоков и их приращениями температуры И 1 и Ь 1 йимеет следующий вид ти 1 сл И о.таге ь,где с,т и с- теплоемкость, т.е. отношение приращений температур обратно пропорционально произведениям массовых раоходов жидкостей на их теплоемкость.Приращения температурДи До измеряются термометрами первого и второготермопреобразователей. Выходной сигналпоследних поступает на вход регулятора, 3 МЬО 1 Регулятор воздействует на исполнительный механизм, перемещение регулирующего органа которого происходит до уотановления заданного соотношения расхода реагентов. Теплообмен реагентов осуществляется через стенку теплообменник в результате чего между ними отсутству ет непосредственный контакт. Это исключает энтальпийные изменения и связанную с ними погрешность регулирования массового соотношения расходов двух реагентов 1 .Недостатком этого устройства является низкая точность регулирования соотношений расходов потоков, вызванная влияни ем окружающей среды (термопреобразователи установлены каждый на своем трубопроводе, т.е. находятся в разных темпе ратурных условиях, погрешность в этом случае возникает из-за изменения тем- щ пературы окружающей среды), влиянием температуры потоков(при равенстве температур потоков и окружающей среды температура потоков может меняться, а это вызывает изменение сигнала).23Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования соотношения массо вых расходов потоков. Устройство содержит термопреобраэователи, например терморезисторы, и регулятор, один вход которого соединен с потенциометрическим задатчиком, а выход .- с входом иополнительного механизма, установленного на трубопроводе одного из потоков, Кроме того, устройство содержит реэистивный делитель напряжения, включенный в первое и второе плечи моста, одна диагональ ко- торого подключена к источнику питания термопреобразователей, другая - к другом40 вкоду регулятора, а терморезисторы охватывают одновременно все трубопроводы и включены в третье и четвертое плечи моота..На компараторе сравниваются сигналы с измерителя и потенциометрического задатчика. Сигналы прессования воздействуют на исполнительный механизм, который регулирует один из потоков таким образом, чтобы отношение массовых расходов50 потоков вызвало сигнал с моста, усиленный усилителем и равный сигналу с эадатчика. Потенциометрическим задатчиком устанавливают требуемое соотношение (пропорцию) расходрв потоков2 .Недостатком известного устройства яв-ляется низкая точность регулирования, обусловленная тем, что на точность и величину выходного сигнала оказывают влияние изменение давления, температурй потока, действие физик химическихпроцессовпри смещении потоков.Целью изобретения является повышение точности устройства.Поставленная цель достигается тем,что в устройство для регулирования соот.ношения массовых расходов потоков вIтрубопроводах, содержащее термореэисторы, источник питания, резистивный де.литель напряжения, выполненный в видеустановленного между постоянными резиоторами переменного резистора, и регулятор, выход которого подключен к входуисполнительного механизма, размещенного в одном из трубопроводов, введеныпотенциометрический делитель напряжения,подключенный параллельно источнику питания и парам размещенных на каждомтрубопроводе последовательно соединенных терморезисторов, причем точки соединения терморезисторов в каждой паресоединены между собой через реэистивный делитель напряжения, к переменному резистору которого подключены входырегулятора, а установочный вход переменного резистора соединен с движкомпотенциометрического делителя напряжеЩИеНа чертеже представлена принципиальная схема устройства,Устройство содержит термопреобразователи в виде терморезисторов 1-4, которые размещены ( охватывают) цопарнона трубопроводах 5 и 6 и соединены последовательно. Для устранения влиянияокружающей среды и разности температур потоков на точность регулированиясоотношения потоков устройство снабженотеплопроводящим кожухом 7 из материала с высокой теплопроводностью, например, меди, охватывающим одновременнооба трубопровода 5 и 6. Пары последовательно соединенных терморезисторов 1,2 и 34 подключены параллельно потенциометричэскому делителю 8 напряженияи источнику 9 питания. На одном из трубопроводов, например 5, установлен исполнительный механизм 10, каждый иэтрубопроводов 5 и 6 соединен с барботером (смесителем) 11. Точки коммутациитерморезисторов 1 и 2, 3 и 4 соединены попарно между собой и подключены крезистивному делителю напряжения, состоящему из двух постоянных 12 и 13 ипеременного 14 резисторов, причем установочный вход переменного резистора 14связан с движком потенциометрическогоделителя 8 напряжения, а выводы пере5 9980 менного резистора 14 подключены к вхо. дам дифФеренциального усилителя 15., выход которого соединен с,входом компаратора 16 и измерителем 17 соотношения массовых расходов потоков, Другой вход . 5компаратора 16 связан с задатчиком 18 соотношения, питаемым от источника постоянного напряженйя (не показан), а выход. подклкяен к исполнительному ме. ханизму 10.оУстройство работает следующим об- разом вВключают источник 9 питания термопреобраэователей 1-4 для их нагрева. На вход дополнительного механизма 10, размещенного в трубопроводе 5, подают поток газа, а по трубопроводу 6 подают тот же поток газа, но. с добавкой другого газа (пара), например диффузата. Газы,. проходя в трубопроводах 5 и 6, вызы вают охлаждение термопреобразователей 2 и 4 в большей степени, чем 3 и 1, так как к ннм газ подходит уже подогретым. Функции термопреобразователей 1, 2 и 3 совмещены с функцией нагревателя,Ю 5так как термопреобразователи выполнены из материала с высоким температурным коэффициентом сопротивления и обладают высокой чувствительностью к изменению температуры, в частности при изменении зо массового расода потоков. Между точками коммутации термореэисторов 1-4 появляется сигнал, пропорциональный разности расходов потоков, который делится потенциометрическим делителем 8 напряжения и часть его поступает на входы дифференциального усилителя 15, с выхода которого усиленный сигнал поступает на измеритель 17 и один из входов компаратора 16. По сигналу измерителя 4 о судят о разности (соотношении) массовых расходов потоков. В зависимости от положения переменного резистора 14, средняя точка которого соединена с потенциометрическим делителем 8 напряжения, изменяется чувствительность к изменению (к снгналу 1 расходов потоков в трубопроводах 5 или 6. Так как изменение положения установочного входа резистора 14 меняет соот-. ношение сигналов е расхода потоков" в . трубопроводах 5. и 6, то можнополучить одинаковые сигналы во всем диапазоне изменения потоков при подаче одинаковых.55 расходов потоков, Это позволяет повысить точность измерения оазности расходов потоков в случае измерения расхода нара или соотношения массовых расходов по 70 6токов при близких значениях расходов йотоков.Изменение положения установочного входа резистора 14 изменяетшунтирование сигнала в больпей нли меньшей.степени с трубопроводов 5 или 6 эа счет уменьшения чувствительности сигнала потенциометрическим делителем 8, Для иоключения смещения 0" выходного сигнала во всем диапазоне расходов потоковпри нх равенстве положение движка потенциометрического делителя 8 можетизменяться. Для устранения смещенияфО прн изменении чувствительности выбирают такое положение средней точки потенциометрического делителя 8, чтобы .это смещение не наблюдалось во всемдиапазоне изменения чувствительности.Значение выходного сигнала с дифференциального усилителя 15 сравнивают ссигналом задатчика 18 расхода и компасратор 16 управляет работой исполнительного механизма 10, таким образо.,:, чтобысигнал задатчика равнялся сигналу с дифференциального усилителя 15, т.е, происходит процесс автоматического регулирования соотношения расходов потоков.Изменяя напряжение, подаваемое назадатчнк 18, можно задать любую необходимую величину отношения массовыхрасходов потоков и поддерживать этоотношение постоянным с высокой точностью,Введение в конструкцию устройства .потенциометркческого делителя напряжедния позволило увеличить точность регулирования близких значений расходов потоков или соотношений расходов; близкихк единице, например, при регулированиирасхода диффуэанта.Изменение давления, температуры потока, действия физико-химических процеосов при смешении потоков, действие внешней температуры и других факторов невлияет на.точность и веЛнчину выходцаго сигнала. Так как терморезисторы нагреты, то температура потока может,быть любой, в т.ч. и равнойтемпературеокружающей среды.Устройство может найти применение,для регулирования массовых расходов иопаряемого вещества в газе-носителе,например, в полупроводниковом производстве на операции легирования и на операции наращивания эпитаксиальных слоев.Использование этого устройства на операции легнрования позволяет повысить производительность труда н увеличить выходгорной продукции.Заказ 644/33 НИИ Тираж 872 Подписное нал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,7 МИМО 8 ф о р м у л а и з о б р е т в н и я трубопроводе последовательно соединеннытермореэисторов, причем т очки соединеУстройство для регулирования соотно ния терморезисторов в каждой паре соещения массовых расходов потоков в трудинены между собой через резистивный бопроводах, содержащее терморвзнсторы, 5 делитель напряжения, к переменному реисточник питания, резистивный делитель зистору которого подключены входы ре напряжения, выполненный в виде установ- гулятораа установочный вход переменноленного между постоянными резисторами го резистора соединен с движком потенцн переменного резистора, и регулятор, вы ометрического делителя напряжения. ход которого подключен к входу исполни О Источники информации, тельного механизма, размещенного в одьпринятые во внимание при акспертиэв ном из трубопроводов, о т л и ч а ю. Авторское свидетельство СССР щ е е с я тем, что, с целью повышения М 619907, кл. 8 05 З 11/16, 1978, точности устройства, оно содеркит потенпиометрический делитель напряжения, 1 2. Авторское свидетельство СССР подключенный параллельно источнику пи- М 805268, кл. 6 05 О 11/16, 1979 тания и парам размещенных на каждом (прототип)