Преобразователь расхода Советский патент 1981 года по МПК G01F1/68 

(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ РАСХОДА

.-., .,... .1 . : : HsoOpeteHHe относится к измерительной технике и может быть испольaoj aHo для измерения малых расходов и скоростей потоков жидкостей и газо Известны пьезоэлектрические датчихи, которые могут использоваться для измерения малых расходов жидкостей или газов . Наиболее близким к предлагаемому является датчик скорости, выполнен ный в виде термочувствительного пьезо элсмента| размещенного в измерительном участке трубопровода, один из дв электрбдов которого выполнен в виде -двух частей, одна из них подключена к нагревателю, а другая - к автогене ратору {2. Известные преобразователи расхода имеют невысокую точность при измере11ИИ малых расходов и недостаточную надежность при измерении агрессивных и загрязненных сред за счет того что ОШ1 расположены непосредственно в потоке контролируемой среды. Цель изобретения - повышение точности приизмерении малых расходов. Поставленная цель достигается тем, что обе части одного из электродов выполнены в виде спирал, равномерно размещенных по всей поверхности термочувствительного пьезоэлемента, тфи зтом витки одной спирали расположены между, витками второй спиоали а электрод выполнен в биде участка стенки трубопровода, при STW с внешней стороны трубопровода термочувствительный пьезоэлемент закрыт герметичны кожухом, заполненшА4 ииертндм газом. На фиг. I представлена схема преобразователя расхода}- на фиг. 2 - расположение электродов на поверхности термочувствительного пьезоэлемента. Преобразователь расхода содержит термо вствителые 1й пьезоэлемент I с двумя электродами 2 и 3. Электрод 2 имеет четыре электрических вывода 4 и выполнен в виде двух спиралей. ВИТКИ одной из них расположены между витками другой. Электрод 3 выполнен из материала, устойчивого к агрессивным средам, в виде участка стенки трубопровода 5, что защищает преобразователь от загрязнений, Термочувствителыай пье зоэлемент I закрыт герметичшлм кожуг хом 6, заполненным инертным газом. Устройство работает следунщим образом. При отсутствии расхода преобразо ватель нагрет с помощью электрода 2 до температуры, превьшающей значение температуры окрзгжаинцей среды. Кроме того, электроды 2 и 3, подключенные к автогенератору, возбужда ют автоколебания на резонансной частоте f . При наличии потока контролируемой среды в результате конвективного теплообмена через электрод 3 между нагреваемым электродом 2 и охлаждаемым потоком электродом 3 появляется разность температур, т.е. температура преобразователя изменяется и, следовательно, изменяется и частота возбуждаемых им колебаний до значения f . Разность частот .| -f пропорциональна скорости потока, а с учетом постоянного сечения рабочего канала - его расходу. В предлагаемом преобразователе можно использовать два режима работы нагревателя - режим постоянной температуры или постоянного тока нагрева. Электрод 3 выполняет одновременно функции электрода возбуждения, под ключенного к одному из выводов автог нератора, и держателя пьезоэлемента, нечувствительного к изменению давления контролируемой среды, при этом измерител ный участок трубопровода должен быть выполнен щелевидного (пря моугольного) профиля. Второй электрод 2 возбуждения и нагрева может быть выполнен в виде двух двухзаходных пленочных спиралей, бифилярно нанесенных на вторую повер ность термочувствительного пьезоэлемента плоской формы. Каждый из этих электродов имеет по два вывода, что позволяет последовательно соединять их с. помощью внешних выводов для сов местного либо раздельного функционир вдния. Последний вариант обеспечивае хорошую электрическую развязку элект тродов возбуждения и нагрева, наприм .при питании нагревателя импульсной можностью. Первый случай используется при питании нагревателя непрерывной мощностью. При этом достигается большая равномерность теплового поля по всей поверхности термочувствительного пьезоэлеме11та чем при импульсном питании. Электрическая развязка нагревакщей и возбуждающей мощностей осуществляется с помощью 4 льтрующих .элементов. Возможность выбора режима питания нагревателя с помощью внешней коммутаций расширяет область использования предлагаемого датчика. Тепловвод в поток происходит в строго заданном направлении перпендикулярно стенке трубопровода и равномерно по всей поверхности термочувствительного пьезоэлемента за счет равномерного распределения на его поверхности нагревательного электрода. Для уменьшения теплопередачи от нагретого термочувствительного йьезоэлемента в окружающее пространство он закрыт кожухом, заполненным разреженным инертш 1м газом с низкой теплопроводностью. Степень создаваемого разрежения определяется давлением контролируемого потока и прочностью электрода 3. Формула изобретения Преобразователь расхода, содержащий термочувствительный пьезоэлемент, размещенный в измерительном участке трубопровода, один из двух электродов которого вы.полнен в виде двух частей, одна из них подключена к нагревателю, другая - к автогенератору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при измерении малых расходов, обе части одного из электродов выполнены в виде спиралей равномерно размещенных по всей поверхности термочувствительного пьезоэлемента, при этом витки одной спирали расположены между витками второй спирали, а электрод выполнен в виде участка стенки трубопровода, при этом с внешней стороны трубопровода термочувствительный пьезоэлемент закрыт герметичным кожухом, заполненным инертным газом. Источники информации, принятые, во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 279217, кл. В 06 В 1/06, 1970. 2.Патент США № 3478573, кл, 73-26, 1969 (прототип).

(pUi.f