СТРУЙНЫЙ АВТОГЕНЕРАТОРНЫЙ РАСХОДОМЕР-СЧЕТЧИК Российский патент 1999 года по МПК G01F1/20 F15C1/22 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной техники, а более конкретно - к струйным расходомерам - счетчикам и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности.

Известен струйный автогенераторный расходомер с внешней обратной связью, содержащий струйный бистабильный элемент, имеющий сопло, выходящее в рабочую камеру, где находятся боковые стенки рабочей камеры, клинообразный разделитель, расположенный на противоположной по отношению к соплу стороне рабочей камеры, каналы сброса, приемные каналы, примыкающие к разделителю и каналу сброса [1].

Недостатком известного устройства является высокий нижний предел рабочих расходов, обусловленный тем, что работа струйного элемента построена на использовании эффекта притяжения струи к плоской стенке (эффект Коанда) [2], в соответствии с которым струя притягивается к стенке только при достаточно больших числах Рейнольдса.

Этот недостаток устранен в струйном автогенераторном преобразователе расхода (являющемся наиболее близким к предлагаемому изобретению), содержащем струйный дискретный элемент с соплом питания, рабочей камерой, разделителем и двумя каналами обратной связи, в середину каждого из которых установлены датчики пульсации давления, подключенные к входам дифференциального усилителя, соединенного выходом через первый фильтр нижних частот с входом формирователя импульсов, последовательно соединенные формирующий усилитель, входами подключенный к датчикам пульсации давления, второй фильтр нижних частот и компаратор, а также схему совпадения и двухполупериодный выпрямитель, включенный между вторым входом компараторов и входом формирователя импульсов, соединенного выходом с вторым входом схемы совпадения [3].

Однако указанное устройство имеет недостатки:
- недостаточно высокая защищенность от пульсации давления в области малых расходов, вследствие чего снижается динамический диапазон измерения и понижается точность измерения малых расходов;
- сложность схемы преобразования, что ведет к увеличению числа комплектующих и стоимости прибора.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является создание струйного автогенераторного расходомера-счетчика с повышенной помехозащищенностью и упрощенной схемой преобразования.

Для этого в струйном автогенераторном преобразователе, содержащем струйный автогенератор с каналами обратной связи, в каждом из которых установлены датчики пульсации давления, подключенные к входам первого дифференциального усилителя, в канале питания установлен третий датчик пульсации давления, подключенный ко входу второго дифференциального усилителя, второй выход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а выход - со схемой формирования сигнала.

Технический результат от использования данного изобретения состоит в том, что повышается защищенность от пульсации давления, особенно в области малых расходов, и упрощается сема формирования сигнала.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведено схематическое изображение струйного автогенераторного расходомера-счетчика.

Струйный автогенераторный расходомер-счетчик состоит из струйного автогенератора 1 с каналами обратной связи 2 и 3. В каналах обратной связи 2 и 3 установлены датчики пульсации давления 4 и 5, подключенные к входам дифференциального усилителя 8. В канале питания 6 струйного автогенераторного расходомера-счетчика установлен третий датчик пульсации давления 7. Его выход подключен к входу дифференциального усилителя 9. Второй вход дифференциального усилителя 9 подключен к выходу дифференциального усилителя 8, а выход - на схему формирования сигнала 10.

Струйный автогенераторный расходомер-счетчик работает следующим образом.

При протекании через автогенератор 1 потока измеряемой среды в каналах обратной связи 2 и 3 возникают противофазные пульсации давления с частотой, пропорциональной объемному расходу. Датчики пульсации давления 4 и 5 воспринимают эти пульсации и формируют противофазные сигналы, поступающие на вход дифференциального усилителя 8. Дифференциальный усилитель 8 производит вычитание одного сигнала из другого. В результате на выходе дифференциального усилителя 8 формируется полезный сигнал удвоенной амплитуды. Так как датчики пульсации давления не являются строго идентичными, то вычитание синфазного сигнала, связанного с пульсацией давления, приводит к возникновению на выходе дифференциального усилителя 8 сигнала меньшей, чем у полезного сигнала, амплитуды, и с частотой, пропорциональной пульсации давления. При малых расходах происходит уменьшение амплитуды полезного сигнала, а амплитуда паразитного сигнала остается постоянной. В результате амплитуды сигналов становятся соизмеримы.

Датчик пульсаций давления 7, установленный в канале питания 6, воспринимает только пульсацию давления. Поэтому при вычитании дифференциальным усилителем 9 сигналов, поступающих от дифференциального усилителя 8 и датчика пульсации давления 7, амплитуда паразитного сигнала, связанного с пульсацией давления, становится значительно меньше амплитуды полезного сигнала. Выход дифференциального усилителя 9, освобожденный от паразитного сигнала, поступает на вход схемы формирования сигнала 9, выход которой соединен с выходом устройства.

Таким образом, использование предложенного решения позволяет защитить струйный автогенераторный расходомер-счетчик от пульсации давления, расширяя таким образом динамический диапазон измерения и повышая точность измерения, а также уменьшить сложность схемы преобразования и выделения полезного сигнала.

Источники информации
1. Патент США N 3902367, кл. 73/19413, 1972 г.

2. Лебедев И.В. и др. Элементы струйной автоматики. - М.: Машиностроение, 1973 г.

3. Авторское свидетельство СССР N 1732160, "Струйный автогенераторный преобразователь расхода" (авт. Белоусов Г.В., Трескунов С.Л.), МКИ G 01 F 1/20 от 22.02.90 г.

Изобретение относится к струйной автоматике и может быть использовано в нефтехимической, газовой и других отраслях промышленности. Расходомер-счетчик содержит струйный автогенератор с каналами обратной связи, в каждом из которых установлены датчики пульсации давления, подключенные к входам первого дифференциального усилителя. В канале питания струйного автогенератора установлен третий датчик пульсации давления, подключенный к входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а выход - со схемой формирования сигнала. Изобретение обеспечивает высокую помехозащищенность в области малых расходов, что позволяет расширить динамический диапазон и повысить точность измерения. Упрощение схемы преобразования и выделения полезного сигнала снижает стоимость расходомера. 1 ил.

Струйный автогенераторный расходомер-счетчик, содержащий струйный автогенератор с каналами обратной связи, в каждом из которых установлены датчики пульсации давления, подключенные к входам первого дифференциального усилителя, отличающийся тем, что в канале питания установлен третий датчик пульсаций давления, подключенный к входу второго дифференциального усилителя, второй вход которого соединен с выходом первого дифференциального усилителя, а выход - со схемой формирования сигнала.