Устройство для измерения расхода газа Советский патент 1993 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерению расхода газа, и может быть использовано для контроля и измерения расходных характеристик различных устройств, а также в автоматизированных системах для экспериментального исследования газовой аппаратуры,

Известен измеритель расхода газа, содержащий вентиль, мерный резервуар, повторитель давления, сообщенные между собой и с подводящей магистралью. Недостатком этого устройства является значительная погрешность измерения расхода газа при низких давлениях.

Известно устройство для измерения расхода газа, содержащее переключатель, мерный резервуар, повторитель давления, камеру, разделенную мембраной, регулятор давления, сообщенные между собой. Однако наличие механических связей и отсутствие точного отсчетного устройства снижает быстродействие устройства и увеличивает

погрешность измерения малых расходов га- за. - : .:.. . Наиболее близким техническим решением является измеритель расхода газа, содержащий подводящую магистраль с переключателем, соединенным с первым входом повторителя давления, со вторым входом и выходом, мерный резервуар со входом, первую электрическую цепь с выключателем, соединенную с первым входом измерителя времени, второй вход которого связан со второй электрической цепью с выключателем, а также источник опорного давления. Недостатком этого устройства является снижение точностных характеристик из-за инерционности итрения механического элемента в мерном резервуаре и ненадежности конструкций мерного резервуара, в котором по мере износа деталей возможна перетечка газа.

Цель изобретения - повышение точности измерений в диапазоне малых расходов.

ел

С

i чэ

ю

Цель достигается тем, что в устройстве для измерения расхода газа, содержащем подводящую магистраль с переключателем, соединенным первым входом повторителя давления, со вторым входом и выходом, мериШ резервуар с входом, первую электрическую 1|еЙь с 1аь1ключателем, соединен- нуй с п6р Шм вябдо м измерителя времени, второй вход которого связан со второй электрической цепБКГС выключателем, а также источник опорного давления, введены блок сравнения, зэдатчик, пневмоэлектропреоб- разователь, исполнительный механизм, третья электрическая цепь и элемент задержки, при этом первый вход блока сравнения соединен с выходом повторителя давления и входом мерного резервуара, второй вход блока Сравнения соединенс выходом задат- чика, а выход- с входом пневмоэлектропреобразователя, исполнительный механизм установлен в переключателе и сопряжен с третьей электрической цепью, которая соединена со второй электрической цепью черезвыключатель, выход пневмоэлектропреобразователя включен в первую электрическую цепь, второй вход измерителя связан со второй электрической цепью через элемент задержки, а второй вход повторителя давления соединен с подводящей магистралью и вход зэдатчика соединен с источником опорного давления.

На фиг.1 схематично изображено устройство для измерения расхода газа, в котором одной линией показаны газовые каналы, двойной - электрические цепи; на фиг.2 - совмещенная диаграмма срабатывания элементов устройства с графиками измерения давления в их полостях.

Устройство для измерения расхода газа (фиг,1) содержит подводящую магистраль 1 с переключателем 2, соединенным с первым входом повторителя давления 3, выход которого соединен с входом мерного резервуара 4 и первым входом (камера А ) блока сравнения 5. Применение блока сравнения в виде трехмембранного элемента У СЭППА позволяет фиксировать окончание заполненного мерного резервуара до заданного уровня давления с высокой точностью. В подводящую магистраль 1 и к входу переключателя 2 подключается изделие И, в котором необходимо произвести измерение расхода газа. Подводящая магистраль 1 и второй вход (управляющая камера) повторителя давления 3 соединены с источником опорного давления (не показано). Ко второму входу блока (камера Б) сравнения 5 подключен задатчик б, вход которого соединен с источником опорного давления. Камера 8 блока сравнения 5 соединена с источником

опорного давления, а также с камерой Г, сообщенной с атмосферой, образуя выход блока сравнения 5, соединенный с входом пневмоэлектропреобразователя 7, выход

которого через первую электрическую цепь с выключателем 8 соединен с первым входом измерителя времени 9. Подключение самонастраивающего повторителя давления 3 между изделием И и мерным резерву0 аром позволяет поддерживать постоянную скорость газа в каналах и тем самым устанавливается линейная зависимость времени заполнения мерного резервуара от измеряемого расхода, что дополнительно

5 повышает точность измерения. Второй вход измерителя времени 9 связан со втооой электрической цепью 10 и включателем 11 через элемент задержки 12. Управление реключателем осуществляется посредством

0 установленного в нем исполнительного механизма 13, сопряженного с третьей электрической цепью ;14, которая соединена со второй электрической цепью 10 через включатель 11.

5 Устройство для измерения расхода газа работает следующим образом. По команде от включения 11 сигнал управления поступает через третью электрическую цепь 14 на исполнительный механизм 13. Срабатывает

0 переключатель 2 и открывает доступ газу через подводящую магистраль 1. изделие И, повторитель давления 3 в мерный резервуар 4. Одновременно с началом заполнения газом мерного резервуара 4 электрический

5 сигнал от включателя 11 через элемент задержки 12, посредством которого задана требуемая выдержка времени, поступит по второй электрической цепи 10 на второй вход измерителя времени 9, который начнет

0 отсчет. В начальный момент рабрты устройства давление в камере А блока сравнения 5 соответствует атмосферному, а давление в камере Б - установленному задатчиком давления 6, поэтому блок мембран блока

5 сравнения 5 находится в верхнем положении и свйзь камеры В с источником опорного давления перекрыта. Так как камера Г сообщена с атмосферой, то давление на выходе блока сравнения 5 также равно атмос0 ферному, и сигнал на выходе пневмоэлектропреобразователя 7 отсутствует. По мере заполнения газом мерного резервуара 4 растет давление и в камере А, когда оно достигнет величины, равной дав5 пению в камере Б, что будет соответствовать требуемому уровню заполнения газом мерного резервуара 4, блок мембран в блоке сравнения переместится вниз, Связь камеры Г с атмосферой прерывается. В камере В, следовательно, и на выходе блока

сравнения 5 появится сигнал в виде давления, который в пневмоэлектропреобразова- теле 7 преобразуется в электрический сигнал. Он поступает через первую электрическую цепь с выключателем на первый вход измерителя времени 9 и останавливает отсчет времени. Так как скорость нарастания давления в мерном резервуаре 4 пропорционально зависит от расхода через изделие И, находящееся в линии подводящей магистрали 1, то время между включением переключателя 2 (с соответствующей корректировкой посредством элемента задержки 12) и срабатыванием блока сравнения 5 будет пропорционально расходу через изделие И, что фиксируется измерителем времени 9, По окончании каждого измерения расхода газа электрический сигнал от включателя 11 Снимается,

Работа устройства для измерения расхода газа иллюстрируется совмещенной диаграммой (фиг.2). В первоначальный момент, т.е. до срабатывания переключателя 2, давление в подводящей магистрали 1, в изделии И, на втором входе (в глухой управляющей камере) повторителя давления 3 будет равно Pi. При этом на втором входе (во входной камере) повторителя давление I избыточное давление будет равно нулю, т.к. этот вход до срабатывания переключателя 2 соединен с атмосферой (фиг.1). После срабатывания переключателя 2 на первом входе (во входной камере) повторителя давления 3 установится давление Ра Pi - A задаваемое регулировочным элементом повторителя давления 3. Благодаря этому давление Рзна входе повтори-теля давления 3, мерном резервуаре 4 и первом входе (камера А) блока сравнения 5 будет изменяться по линейному закону. Эпюра Р2 отражает переходный процесс в системе, содержащей звено запаздывания, состоящий из ш- нии коммутации, паразитных емкостей и привода 13. Эпюры Рзади Рс иллюстрируют срабатывание блока сравнения 5: как только давление Рз в камере А достигнет заданного задатчиком 6 в камере Б давления Рзад, на выходе блока сравнения появится давление Рс. необходимое для срабатывания

пневмоэлектропреобразователя 7. Время нарастания давления Рз соответствует времени измерения tu. Постоянная времени Тз, задаваемая элементом задержки 12, компенсирует постоянную времени Ti звена запаздывания, повышая тем самым точность измерения.

Формула изобретения Устройство для измерения расхода газа, содержащее подводящую магистраль с

переключателем, соединенным с первым входом повторителя давления с вторым входом и выходом, мерный резервуар с входом, первую электрическую цепь с выключателем, соединенную с первым входом измерителя времени, второй вход которого связан с второй электрической цепью с включателем, а также источник опорного давления, отличающееся тем, что. с целью повышения точности измерений в диапазоне малых расходов, в него введены блок сравнения, задатчик, пневмоэлектропреоб- разователь, исполнительный механизм, третья электрическая цепь и элемент задержки, при этим первый вход блока сравнения

соединен с выходом повторителя давления и входом мерного резервуара, второй вход блока сравнения соединен с выходом задат- чика, а выход-с входом пневмоэлектропреобразователя, исполнительный механизм

установлен в переключателе и сопряжен с третьей электрической цепью, которая соединена с второй электрической цепью через включатель, выход пневмоэлектропреобразователя включен в первую электрическую

цепь, второй вход измерителя времени связан с второй электрической цепью через элемент задержки, а второй вход повторителя давления соединен с подводящей магистралью и вход задатчика соединен с

источником опорного давления.

Использование: контроль, измерение и исследование расходных характеристик газовой аппаратуры. Сущность изобретения: первый вход повторителя давления соединен с подводящей магистралью непосредственно, а второй - через переключатель. Выход повторителя давления разветвлен на мерный резервуар и первый вход блока сравнения, второй вход которого соединен с датчиком давления. Интервал между импульсами срабатывания переключателя и блока сравнения регистрируется измерителем времени. 2 ил.