ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ДРОССЕЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ Российский патент 1998 года по МПК G01K13/02 

Изобретение относится к пневматическим устройствам для измерения температуры и, в частности, к дроссельным измерителям температуры.

Известен дроссельный измеритель температуры (Залманзон Л.А. Аэрогидродинамические методы измерения входных параметров автоматических систем. Измерительные элементы пневмоники, М. : Наука, 1973, с. 80, рис 3.1 а), содержащий простейший измерительный модуль, состоящий из двух дросселей, соединенных междроссельной камерой, которая связана с регистрирующим устройством, в данном случае с жидкостным манометром. Один из дросселей измерительного модуля нагревается, вследствие чего изменяется давление в междроссельной камере из-за изменения сопротивления дросселя за счет изменения вязкости газа. Если нагревается первый по направлению потока газа дроссель (входной дроссель), то давление в междроссельной камере падает (см. там же, с. 83, рис. 3.2, кривая 1). Если нагревается второй по направлению потока дроссель (выходной дроссель), то давление в междроссельной камере растет (см. там же, с. 83, рис. 3.2, кривая 2).

Недостатком известного измерителя температуры является его низкая чувствительность, что не позволяет измерять малые изменения температуры.

Наиболее близким техническим решением является дроссельный измеритель температуры (см. там же, с. 80, рис. 3.1б). Данное устройство содержит два измерительных модуля, состоящих из двух дросселей, соединенных междроссельной камерой. Измерительные модули в этом устройстве соединены по мостовой схеме, в которой междроссельные камеры связаны с регистрирующим прибором дифференциально, вследствие чего последний регистрирует перепад давлений в дроссельных камерах. Для создания этого перепада давлений необходимо подогревать противоположные плечи мостовой схемы, например входной дроссель одного измерительного модуля и выходной дроссель другого измерительного модуля.

Образование мостовой схемы позволило вдвое повысить чувствительность измерителя температуры (см. там же, с. 83, рис. 3.2 - разница между кривыми 1 и 2). Однако дальнейшее повышение чувствительности в известном дроссельном измерителе температуры невозможно, что предопределяет ограниченность сферы его применения.

В этой связи важнейшей задачей является создание устройства для измерения температуры воздуха (газа) с более высокой чувствительностью, причем с произвольно расширяемым диапазоном путем включения в измерительное устройство необходимого количества измерительных модулей.

Техническим результатом заявляемого пневматического дроссельного измерителя температуры является повышение чувствительности в произвольно заданном диапазоне.

Указанный технический результат достигается тем, что в пневматическом дроссельном измерителе температуры, содержащем измерительные модули, каждый из которых состоит из двух дросселей, соединенных междроссельной камерой, и регистрирующее устройство, междроссельная камера каждого измерительного модуля связана отдельным входным каналом с суммирующей емкостью, которая выходным каналом соединена с регистрирующим устройством.

Установка суммирующей камеры, связанной отдельным входным каналом с междроссельной камерой каждого измерительного модуля, позволяет последовательно увеличивать выходной сигнал, поступающий из суммирующей камеры на регистрирующее устройство, путем увеличения количества присоединенных к суммирующей камере измерительных модулей.

Увеличение выходного сигнала в произвольно заданном диапазоне позволяет в свою очередь существенно расширить чувствительность измерителя температуры к сколь угодно малым изменениям температуры.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники.

Следовательно заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена схема пневматического дроссельного измерителя температуры; на фиг. 2 - характеристики заявленного устройства.

Пневматический дроссельный измеритель температуры состоит из измерительных модулей 1, каждый из которых имеет два дросселя: входной 2, выходной 3, соединенных между собой междроссельной камерой 4. Междроссельная камера каждого измерительного модуля связана отдельным входным каналом 5 с суммирующей камерой 6, которая выходным каналом 7 соединена с регистрирующим устройством 8, в качестве которого может быть использован манометр или другой прибор. В качестве нагреваемых элементов измерительных модулей используются либо только входные дроссели 2, либо выходные дроссели 3. Все измерительные модули работают от единой системы питания 9.

Пневматический дроссельный измеритель температуры работает следующим образом.

При использовании в качестве нагреваемых элементов, например выходных дросселей 3, при увеличении температуры среды, внешне омывающей эти дроссели, давление в каждой междроссельной камере 4 растет за счет увеличения сопротивления дросселя 3 вследствие увеличения вязкости нагреваемого газа, протекающего внутри дросселя.

Характер изменения давления при этом отражает кривая 1 (фиг. 2) для одной междроссельной камеры.

Ввиду того, что каждая междроссельная камера 4 соединена с суммирующей камерой 6, в последней происходит увеличение выходного сигнала за счет последовательного суммирования входных сигналов.

Выходной сигнал, поступающий из суммирующей камеры 6 по каналу 7 на регистрирующее устройство, прямо пропорционален корню квадратному из произведения величины сигнала отдельного измерительного модуля на количество этих модулей в измерителе температуры, что следует из известной формулы для определения расхода через дроссель:

где
Q_др - расход через дроссель (в данном случае - расход через канал 7);
μ - коэффициент расхода дросселя, равный 0,6 - 0,8;
S - площадь сечения дросселя;
ρ - плотность текущей среды;
Δ - перепад давлений на дросселе.

Ввиду того, что , где Q_i - расход в канале 5, n - количество измерительных модулей, то

или

при одинаковых расходах Q_i.

Отсюда следует, что для увеличения выходного сигнала вдвое по сравнению с сигналом, получаемым от одного измерительного модуля, необходимо установить четыре таких модуля в измерителе температуры (фиг. 2, кривая 2), а для увеличения сигнала втрое - девять и т.д.

Таким образом установка суммирующей камеры и соединение ее отдельным каналом с междроссельной камерой каждого измерительного модуля позволяет произвольно увеличивать выходной сигнал измерителя температуры, что в свою очередь позволяет неограниченно увеличить его чувствительность. Причем необходимую величину сигнала, а следовательно и чувствительность, легко определить заранее, имея данные по одному измерительному модулю. Кроме того, использование для нагрева только входных или только выходных дросселей в отличие от известного устройства, где используются противоположные дроссели, позволяет создать оптимальную конструкцию измерителя температуры и снизить затраты на ее монтаж.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий: средство, выполняющее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для применения в промышленности, где используются пневматические системы измерения температуры; для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке средств и методов; средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применяемость".

Изобретение относится к пневматическим устройствам для измерения температуры и, в частности, к дроссельным измерителям температуры, Пневматический дроссельный измеритель температуры содержит измерительные модули, каждый из которых состоит из двух дросселей, соединенных междроссельной камерой. Междроссельная камера каждого измерительного модуля связана отдельным каналом с суммирующей емкостью, которая выходным каналом соединена с регистрирующим устройством. Изобретение позволяет повысить чувствительность пневматического дроссельного измерителя температуры в произвольно заданном диапазоне. 2 ил.

Пневматический дроссельный измеритель температуры, содержащий измерительные модули, каждый из которых состоит из двух дросселей, соединенных междроссельной камерой, и регистрирующее устройство, отличающийся тем, что междроссельная камера каждого измерительного модуля связана отдельным каналом с суммирующей емкостью, которая выходным каналом соединена с регистрирующим устройством.