СТРУЙНЫЙ ДАТЧИК РАСХОДА Российский патент 2013 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в различных отраслях для измерения объема газа.

Известны датчики расхода, построенные на базе струйных элементов, в которых газ пропускается через измерительное устройство непрерывным потоком (см., например, 1. Патент RU №2175436 «Струйный автогенераторный расходомер-счетчик», опубл. 27.10.2001. 2. Патент RU №42306 «Струйный датчик расхода», опубл. 27.11.2004). Датчики расхода могут включать в себя несколько струйных элементов, последовательно соединенных между собой (А.с. №857714 «Струйный датчик расхода», опубл. 23.08.81).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является струйный датчик расхода, содержащий один или несколько струйных дискретных элементов, которые включают в себя сопло питания, рабочую камеру, разделитель, дренажные каналы, управляющие сопла (Патент RU №2200302 «Струйный датчик расхода», опубл. 10.03.2003).

Недостатком всех вышеперечисленных устройств измерения расхода является сравнительно высокая величина нижнего значения диапазона измерения расхода. Это обусловлено тем, что устройства построены на базе струйных дискретных элементов, работа которых основана на эффекте притяжения струи к стенке (эффекте Коанда). Эффект возникает при достаточно больших скоростях движения рабочей среды, что не позволяет измерять малые расходы.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение диапазона измерения и повышение точности измерения.

Указанный технический результат достигается тем, что в струйном датчике расхода, содержащем входной канал, выходной канал, один или несколько последовательно расположенных струйных элементов, содержащих камеру взаимодействия, разделитель, сопло питания шириной b, симметрично расположенные сопла управления, выходные сопла и дренажные отверстия, причем выходные сопла каждого предыдущего струйного элемента соединены с управляющими соплами последующего струйного элемента, а выходные сопла последнего струйного элемента соединены с входными соплами первого струйного элемента и с преобразователем, который связан с вычислительным устройством, сопла питания струйных элементов соединены с входным каналом, дренажные отверстия соединены с выходным каналом, оси сопел управления струйных элементов расположены под углом 15°-30° к оси сопла питания, а боковые стенки камеры взаимодействия отстоят от оси струйного элемента на расстоянии L>8b.

Расположение осей сопел управления под углом 15°-30° по отношению к оси сопла питания позволяет наиболее эффективным образом суммировать питающий и управляющие потоки, а удаление на значительное расстояние боковых стенок камеры взаимодействия от оси элемента исключает возникновения эффекта прилипания в процессе работы элемента. Таким образом, работа струйных элементов основывается только на эффекте взаимодействия струй. Это позволяет увеличить частоту колебаний, что ведет к повышению точности, и уменьшить величину нижнего значения диапазона, что дает возможность измерять малые расходы.

На фиг.1 изображена схема струйного датчика расхода, включающая в себя три струйных элемента. На фиг.2 изображен струйный элемент.

Датчик расхода включает в себя (фиг.1) струйные элементы 1, 2, 3. Каждый струйный элемент (фиг.2) содержит камеру взаимодействия 4, разделитель 5, сопло питания 6 шириной b. Симметрично оси струйного элемента расположены сопла управления 7 и 8, выходные сопла 9 и 10, дренажные отверстия 11, 12. Боковые стенки 13, 14 камеры взаимодействия 4 отстоят от оси струйного элемента на расстоянии L > 8b.

В датчике расхода (фиг.1) струйные элементы 1, 2, 3 расположены последовательно. Выходные сопла каждого предыдущего струйного элемента соединены с управляющими соплами последующего струйного элемента, а выходные сопла последнего струйного элемента 3 соединены каналами обратной связи 15, 16 с входными соплами первого струйного элемента 1. Выходные сопла последнего струйного элемента 3 соединены также с преобразователем 17. Преобразователь 17 связан с вычислительным устройством 18. Сопла питания струйных элементов связаны с входным каналом 19, а дренажные отверстия струйных элементов связаны с выходным каналом 20.

Струйный датчик расхода работает следующим образом.

При наличии расхода в выходном канале 20 и избыточного давления во входном канале 19 начнется течение измеряемой среды по струйным элементам и коммутационным каналам.

В обратных связях 15, 16 будут попеременно возникать волны давления, то есть возникнут автоколебания. Частота этих автоколебаний зависит от расхода. Таким образом, на каждый из двух входов преобразователя 17 (в качестве преобразователя может быть использован, например, пьезоэлемент) попеременно поступают взаимоинверсные пневматические импульсы, которые преобразуются в электрические.

Вычислительное устройство 18 преобразует электрические импульсы в единицы объемного расхода рабочей среды.

Струйный датчик расхода имеет широкий диапазон измерения за счет низкой величины нижнего значения диапазона и высокую точность измерения за счет высокой частоты автоколебаний.

Использование: изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в различных отраслях для измерения объема газа. Сущность: струйный датчик расхода содержит входной канал, выходной канал, один или несколько последовательно расположенных струйных элементов, содержащих камеру взаимодействия, разделитель, сопло питания шириной b, симметрично расположенные сопла управления, выходные сопла и дренажные отверстия, причем выходные сопла каждого предыдущего струйного элемента соединены с управляющими соплами последующего струйного элемента, а выходные сопла последнего струйного элемента соединены с входными соплами первого струйного элемента и с преобразователем, который связан с вычислительным устройством, сопла питания струйных элементов соединены с входным каналом, дренажные отверстия соединены с выходным каналом. Оси сопел управления струйных элементов расположены под углом 15°-30° к оси сопла питания, а боковые стенки камеры взаимодействия отстоят от оси струйного элемента на расстоянии L > 8b. Технический результат: расширение диапазона измерения и повышение точности измерения. 2 ил.

Струйный датчик расхода, содержащий входной канал, выходной канал, один или несколько последовательно расположенных струйных элементов, содержащих камеру взаимодействия, разделитель, сопло питания шириной b, симметрично расположенные сопла управления, выходные сопла и дренажные отверстия, причем выходные сопла каждого предыдущего струйного элемента соединены с управляющими соплами последующего струйного элемента, а выходные сопла последнего струйного элемента соединены с входными соплами первого струйного элемента и с преобразователем, который связан с вычислительным устройством, сопла питания струйных элементов соединены с входным каналом, дренажные отверстия соединены с выходным каналом, отличающийся тем, что оси сопел управления струйных элементов расположены под углом 15-30° к оси сопла питания, а боковые стенки камеры взаимодействия отстоят от оси струйного элемента на расстоянии L>8b.