Струйный датчик расхода Советский патент 1981 года по МПК G01F1/48 

(54) СТРУЙНЫЙ ДАТЧИК РАСХОДА

1

Изобретение относится к технике измерения расхода и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства для измерения расхода жидко-. стей и газов.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является струйный датчик расхода, содержащий струйный переключатель и выходной преобразователь рода энергии сигнала, например бароэлектрический, подключенный к выходным соппем струйного переключателя, сопло питания которого совдинеио со входным, а дренажные полости - с выходным отверстиями датчика расхода, причем управляющие сопла переключателя соединены с его выходными соплами кангилами отрицательной обратной связи 1 .

Недостаток зтого датчика состоит в том, что его характеристика существенно зависит от температуры .и имеет узкий диапазон линейности характеристики .

Цель изобретения - уменьшение нелинейности характеристики датчика.

Поставленная цель достигается тем, что струйный датчик расхода снабжен струйными переключателями, оси которых расположены в плоскостях, образующих боковую поверхность призмы или пирамиды, причем выходны сопла каждого переключателя соединены с управляющими соплами последующего переключателя.

На фиг. 1 показана конструктивная схема датчика с бистабильными струйными переключателями; на фиг. 2 схема датчика, выполненного на моноfOстабильных струйных переключателях.

Струйный датчик расхода содержит струйные переключатели 1, сопла 2 питания которых соединены со вход15ным отверстием 3, а дренажные полости 4 с - выходным отверстием 5 датчика расхода. Выходные сопла 6 каждого переключателя 1 подключены к управляющим соплам 7 -последующего

20 переклю.чателя 1 коммуникационными каналами 8, К выходным соплам 6 одного из переключателей 1 (выходного) подключён выходной преобразователь 9. СХ;и 10 струйных переключа25телей 1, совпадающие с осями питающих сопел 2, расположены в плоскостях образушцих боковую поверхность 11 призмы или пирамиды.

Струйный датчик расхода работает

30 следующим образом.

Приходящая к датчику контролируемая среда через отверстие 3 поступает к соплам 2 питания струйных переключателей 1 и в виде силовых стру попсщает в выходные сопла 6 и, далее в коммуникационные каналы 8. Из коммуникационных каналов 8 среда поступает к управляющим соплам 7, выте.кая из которых, отклоняет в ту или иную сторону силовые струи в переключателях 1, после чего через дренажные полости 4 и выходное отверстие 5 покидает датчик..

В каждом бистабильном струйном переключателе 1 силовая струя может попасть лишь в одно из его выходных сопел 6, а соответственно, и, в один из коммуникационных каналов 8.

Пусть в начальный момент в некотором (первом) струйном переключателе 1 струя попадает в верхний . коммуникационный канал 8 и отклоняет вниз силовую струю в соседнем струйном переключателе 1.Его,силовая стру через нижний коммуникационный канал и связанное с ним управляющее сопло третьего (выходного) переключателя 3 направляет силовую струю из сопла питания 2 в верхний коммуникационный канал 8, откуда давление распространяется к верхнему входу преобразователя 9, на электрическом выходе которого появляется положительный импульс напряжения.

Одновременно давление из верхнего коммуникационного канала 8 после выходного преключателя 1, поступая к управляющему соплу 7 следующего переключателя 1, ставит силовую струю в этом струйном переключателе- 1 в нижнее положение. Далее процесс переключения распространяется по цепочке струйных переключателей 1 так, что все нечетные переключатели 1с верхним, а все четные с нижним положением струи. При нечетном количестве струйных переключателей появляется давление в верхнем коммуникационном канале 8, из которого давление распространяется в управляющее сопло 7 и перебрасывает силовую стру выходного переключателя 1 вниз, И на выходе преобразователя 9 появляется отрицательный импульс напряжения, Далее процесс повторяется.

На выходе преобразователя 9 происходят колебания электрического напряжения. Период этих колебаний состоит из длительности переключения струй в струйных переключателях 1 и времени распространения давления в коммуникационных каналах 8 между струйными переключателями 1.

Длительность переключений струй обратно пропорциональна расходу среды, а длительность распространения давления по коммуникационным каналам В практически не зависит от расхода, она пропорциональна отношению длины канала к скорости звука в нем. Из-за этого при малых расходах длительность переключения во много раз больше длительности передачи сигнала по коммуникационным каналам 8. По мере увеличения расхода длительность передачи давления по каналу начинает занимать все большую долю периода колебаний. В результате функциональная характеристика датчика ((зависимость частоты колебаний от расхода) оказывается нелинейной. Диапазон расхсадов, в котором нелинейность этой характеристики не выходит из заданных пределов, зависит рт соотношения длин коммуникационного канала В и силовой струи.

В известном датчике это отношение всегда больше единицы и практически составляет 1,5-2. В предлагаемом датчике отношение .длин каналов и струй можно ВЫПОЛНИТЬ существенно меньше единицы, что приводит к расширению диапазона расходов, при котором линейность характе1 истики датчика сохраняется.

Для уменьшения длины коммуникационных каналов 8, струйные переключатели располагают в затылок дру другу, но так как схема кольцевар то добиваются минимальных длин каналов расположением осей сопел питания в плоскостях, образующих боковую поверхность 11 призмы или пирамиды.

Чтобы избежать перекрещивания коммуникационных каналов 8, следует брать нечетное число струйных переключателей 1. Это упрощает конструцию и способствует уменьшению длины кана;ЛОв 8.

;:- . - Ч ,

. формула изобретения

Струйный датчик расхода, содержащий струйный переключатель и выходной преобразователь сигнала, например бароэлектрический, подключенный к выходным соплам струйного переключателя, сопло питания которого соединено со входным, а дренажные полостис выходным отверстиями датчика расхода, о т л и Ч а х щ и и с я тем, что с целью уменьшения нелинейности характеристи1ки датчика, он снабжен струйными переключателями, оси которых располсмкеиы а плоскостях, образующих боковую поверхность призмы или пирамида, причем выходные сопла кг1ЖД|Ого переключателя соединены с управляющими соплами последукицего переключателя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Андреев Н. Струйный датчик расхода. - ПрибОЕал и элементы автоматики и вычислительной техники , 1974, 17, с. 17 (прототип).