Устройство для измерения расхода

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕ СКИХРЕспублик 811 8(я)5 601 Е 3/ ОСУДАРСТВЕИНОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСАНИ 221)4912073/10 . нижний концы которого выполнены в виде 22) 19,02 91электрических контактов и находятся в цен- (46) 23.04,93, бал. М 15 :." :трирующих гнездах с неподвижнымй кон- Щ О.А. Олакидатактами, размещеннымй В первой и второй 1581 Авторское свидетельство СССР . камерах. Навходе в первую камеруустановИ 634331, кл, 6 0 Е 5/66, 19 П, .лены регулятор давления и измеритель давАвторское свидетельство СССР лений, а на выходе второй камеры - Ж 1314229, кл, 6 01 ЕЗ 114. 1985. регулятор расхода, Блок управления своимивходами электрически связан с неподвиж- Щ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАС- ными контактами, В выходами - суправляю- ХОДА щими входами электромагнитного клзйана.(57) Использование: при измерении малых При измерении микрорасходов вторая араеходовгаэа, Сущность изобретения: вус- мера дополнительно снабжена датчиком гройстве, содержащем корпус, разделен- промежуточного положения чувствительноный чувствительным элементом на две . го элемента, Выполненным в виде подвиж-камеры, при этом Выход п 6 рВОй и вход Вто" НОГО контакта, устанОВленнОГО на рычаГ 6, рой камеры соединены между собой по- один конецкоторогошарнирносвязансбосредством электромагнитного клапана, два ковой стенкой корпуса, неподвижного кон- .. датчика крайиего положения, блок управле- такта, установленного на свободном конце ния, саязанный с измерителем интервалов консоли. жестко связанной с боковой стен- времени, Чувствительный элемент выпол- кой корпуса,.и толкателя, установленного на нен Ввиде вялой мембранысжестким цен- стержне с возможностью воздействия на тром, на котором укреплен шток, верхний и свободный конец рычага, 2 з.п, ф-лы, 1 ил, цр боростро для изме е"Я ПОВЫ и повь ва.ойства;а управнего повременвскрытоентов,1, в кои элеме н и г Онт,Изобретение относится к пр ение, в частности к устройствам рения малых расходов газа,Целью изобретения являетс ние точности измерения расхода ние надежности работы устройст На (Риг, 1 дан общий вид устр фиг, 2 - вариант выполнения бло ния, связанного с датчиками край женйя, измерителем интервалов. электромагнитным клапаном, и до уровня функциональных элем Устройство содержит корпусразделяющий 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 на входе в первую камеру следует установить регулятор давления газа 14, величина которого определяется измерите18115843 4лем давления газа 15, Второй конец 16 щто- ка верхнего положения (ДВП) чувствителька 6 размещен в центрирующем гнезде 17 ного элемента в короткий положительныйво 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 одновибратореконтакты замыкаемых контактных пар, не, а также управляющие триггеры 41. 49,подвижные контакты 20 и 21 которых уста- командную кнопку ИЗМ 48, переключательновлены, соответственно в камерах 2 и 3. диапазона измерения расхода газа 50, усиЩток 6 и контакты 20, 21 электрически свя- лительмощности на резисторе Р 6 и транэизаны с блоком управления 22 через, входы "О 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 вычувствительногоэлементаизнижнегополо ход 13 - с атмосферой, регулятор 14 ижения в верхнее используется частотомер, измеритель 15 давления на входе 9 отсутстмарки ЧЗ, подключаемый на выходы 28 вуют,и 29 блока управления 22, В качестве регу- В исходном состоянии устройства газолятора давления газа 14 можно использо- вый поток от, источника потока поступаетвать известный элемент, В качестве 20 через входной канал 9 в первую камеру 2,иэмерителядавлениягаза 15 можноисполь- проходит ее. выходной канал 10 и череззовать образцовый манометр открытый электромагнитный клапан (КЭ) 11Подвижный контакт 30 датчика проме- и входной канал 12 подаетсяво вторую кажуточногоположенияустановлен на рычаге меру 3, и затем появляется на выходе 13,31, поворачивающемся вокруг оси 32, жест при этом перепад давлений на подводящихко связанной с боковой стенкой камеры 3.грубках и КЭ пренебрежимо мал,",5 10 ф атНеподвижный 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 первойсвязанной с боковой стенкой камеры 3, Тол- камеры 2, замыкая контактную пару 18 - 20.катель 35 поднимает свободный конец ры При замкнутых контактах 18-20 вход 24 БУчага 31 после соприкосновения с ним во 22 замкнут на землю, на входе 24 и выходевремя перемещения чувствительного эле низкий уровень. На выходе триггера 41мента, разрывая контактную пару 30 - 33. низкий уровень напряжения и измерительТолкатель 35 разрывает контактную пару интервалов времени находится в режиме30-33 раньше, чем происходит замыкание 35 ожидания. Тумблер 50 в положении, покаконтактов 19-21 датчика верхнего положе- занном на чертеже, замыкает на землю одинния, КонтактЫ 30, 33 электрически связаны вход инвертора 42 и тем самым запираетсо входами 36, 37 блока управления 22. его. В этом случае ДПП отключен и устройБлок управления (БУ) 22 содержит пре- ство установлено для работы в основномобразователь сигнала разрыва контактов 40 диапазоне, Контакты 19-21 разомкнуты, на18-20 датчика нижнего положения (ДНП) входе 24 БУ 22 высокий потенциал, поэтомучувствительного элемента в короткий поло- на входе инвертора 47, связанном с инвержительный импульс, состоящий из форми- тором 46 - низкий уровень, а на другомрователя импульса малой длительности, входе - высокий потенциал и на выходе товыполненный на инверторах 38, 39 и одно же высокий. На выходе инвертора 42 высовибраторе 40, Одновибратор выполнен по кий потенциал, тогда на входе 44 - низкий исхеме, приведенной на рис, 14.5, причем на й-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, клапанмикросхемы в информационно-измеритель КЭ 11 открыт.ной аппаратуре, Л.; Энергоатомиздат, 1986, При необходимости измерения расходас. 266). Блок управления 22 также содержит газа нажимается кнопка ИЗМ 48. Высокимпреобразователь сигнала разрыва контак- потенциалом на входе 8 триггер 49 перевотов 30-33 датчика промежуточного положе- дится в состояние "1", на его прямом выходения (ДПП) чувствительного элемента в 55 появляется высокий потенциал, открываюкороткий положительный импульс, состоя- щийтранзистор 45, КЭ 11 закрывается, прещий из формирователя импульса малой дли- кращая выход газа из камеры 2 через КЭ 11тельности, выполненный на инверторах 42, во вторую камеру 3, Давление в камере 3 за43 и одновибраторе 44, преобразователь счет связи с атмосферой через выходнойсигнала замыкания контактов 19-21 датчи- канал 13 будет поддерживаться постоянным, 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, на50 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 на Я-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 обьема 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, 45 50 55 щения чувствительного элемента. Достигаемая стабильности результатов составляет величину порядка 0,1 ф.Формула изобретения 1. Устройство для измерения расхода,содержащее корпус, разделенный чувствительным элементом на две камеры с входами и выходами, причем выход первой и аходвторой камер соединены между собой посредством электромагнитного клапана, двадатчика крайнего положения и блок управ 5 10 15 20 25 30 3540 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 подьеме 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 В-входы триггеров 41, 49 и они переходят в нулевое состояние, останавливают измерение интервала времени и открывают электромагнитный клапан.Преимуществом заявленного устройства 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 переме1811584 Фиг. Эления, связанный с датчиками крайнего положения, измерителем интервалов времени и электромагнитным клапаном. о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, чувствительный 5 элемент 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 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, нэ входе в первую камеру установлены регуля 17 И 21 3" 2 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 ФиГ. Составитель О. ПлакидаТехред М. Моргентэл Корре еда кто уска Производственно-издательский комбйнат "Патент", г. Ужгород, ул.Г Заказ 1465 Тираж . ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК113035 Москва, ЖРа шская наб 4 5