Пленочно-пузырьковый расходомер

 

СОЕЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„31285 (g1)g G 01 F 1 /42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Н0- ЕА.й l!=:ÐßÀ эЛ 4О Л=".А

ГОсудАРстбенный номитет

ПО ИЗОБРЕТКНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 1539535 (21) 4627415/10 (22) 28.12.88 (46) 28.02.91. Бюл. К 8 (71) Московский институт электронной техники (72) Н,Д.Дубовой, В.Ф.Илясов и А.l0. Лукичев (53) 681.121(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1539535, кл. G 01 F 1/42, 1986. (54) ПЛЕНОЧНО-ПУЗЫРЬКОВЫЙ РАСХОДОМЕР (57) Изобретение относится к измерениям малых расходов. Целью изобрете— ния является повышение точности измерения расхода газа и повышение надежности расходомера, Измеряемый газ по трубке 7 поступает в резервуар 1. Расход газа измеряется циклически по скорости движения пленки по бюретке 3. В процессе движения пленок IIQ бюретке 3 на ее .ВНуТреННеН поверхности осаждается слой поверхностно-активного вещества..Если этот слой достаточно равномерен и не имеет разрывов, то результаты измерения расхода можно считать достоверными, при этом слой поверхностно-активного вещества обладает проводящими свойствами и замыкает цепь между кольцевыми электродами 9 и 1О.. Наличие компенсационного электрода 16 измерителя 11 тока, масштабного блока 13 позволяет повысить точность измерения в случае разрыва пленки или уменьшения ее площади из-за осаждения на стенках бюретки поверхностноактивного вещества. 1 ил.

1631285

Изобретение относится к измерению малых расходов газа в технологических процессах микроэлектронной промышленности при калибровке и поверке тепловых расходомеров и является дополнительным к авт.св. ii 1539535.

Целью изобретения .является повышение точности измерения расхода газа и повышение надежности работы l0 расходомера.

На чертеже представлена блок-схема пленочно-пузырькового расходомера, Пленочно-пузырьковый расходомер содержит резервуар 1 и емкость

2, сообщающиеся между собой, частично заполненные раствором поверхностно-активного вещества. В резервуаре 1 вертикально установлена бюретка 3 со шкалой 4, а в емкости

2 расположен поршень 5, взаимодейст вующий с приводом 6 возвратно-поступательного движения.

Поршень 5 выполнен в виде .стакана и заполнен жидкостью. К воздушной 25 полости резервуара 1 подсоединены газоподводящая трубка 7 и один конец обводной трубки 8, другой конец ко горой расположен в полости поршня 5.

Первый кольцевой электрод 9 размещен во внутренней полости измерительной бюретки 3 у ее нижнего торца, закреплен по ее внутреннему периметру и соединен с общей шиной расходомера, второй кольцевой электрод 10 размещен во внутренней полости измерительной бюретки 3 у ее верхнего торца и закреплен по ее внутреннему периметру и соединен с пер- 40 вым входом измерителя 11 тока. Второй вход измерителя 11 тока подключен к выходу первого источника 12 постоянного напряжения, связанного с общей шиной расходомера, Выход измерителя il тока через последовательно соединенные масштабный блок 13 и управляемый генератор 14 тока подключен к первому входу индикатора 15, компенсационному электроду 16, вве- 0 денному в полость резервуара 1, за- полненную раствором поверхностноактивного вещества через проходной изолятор 17, и к первому входу компаратора 18, второй вход которого под- .

55 ключен к выходу второго источника

19 тока постоянного напряжения. Выход компаратора 18 подключен к второму входу индикатора 15, Пленочно-пузырьковый расходомер работает следующим образом.

Измеряемый газ по газоподводящей трубке 7 поступает в резервуар 1 .

Расход газа измеряется циклически по скорости движения пленки по бюрет." ке Зо

В начале цикла поршень 5 находится в верхнем положении. При этом уровень раствора поверхностно-активного вещества в резервуаре l находится ниже нижнего торца бюретки 3. Затем при включении привода 6 поршень 5 опускается в нижнее положение, вытесняя часть раствора из емкости 2 в резервуар l. При этом уровень раствора в резервуаре i становится вьппе нижнего торца бюретки 3. При опускании поршня 5 ьместе с ним опускается налитая в нем жидкость. Количество этой жидкости выбирается таким, чтобы при переходе поршня 5 иэ верхнего положения в нижнее торец обводной трубки 8 открывался. Газ, поступающий в резервуар 1 по газоподводящей трубке 7, свободно выходит в атмосферу через обводную трубку 8.

В дальнейшем поршень 5 возвращается в верхнее положение, уровень раствора понижается, а на нижнем торце бюретки 3 задерживается часть раствора в виде пленки за счет сил по-. верхностного натяжения. При. этом масса раствора,. содержащегося в пл нке, зависит только от диаметра бюретки 3 и свойств раствора, После перехода поршня 5 в верхнее положение конец свободной трубки

8 оказывается погруженным в жидкость.

Газ по обводной трубке 8 не течет.

Под действием потока газа начинает перемещатьс ; пленка в бюретке 3, которая имеет постоянное по длине сечение, поэтому скорость перемещения пленки пропорциональна расходу газа. Отсчет скорости перемещения пленки производится визуально по шкале 4 или с помощью электроннооптических датчиков, которые могут располагаться по длине бюретки.

В процессе движения пленок по бюретке 3 на внутренней поверхности последней осаждается слой поверхностно-активного вещества. Если этот слой достаточно равномерен и не имеет разрывов, то результаты измерения расхода можно считать достоверными.

При этом слой поверхностно-активного

S 1631 28 вещества на внутренней поверхности бюретки обладает проводящими свойствами и между первым 9 и вторым 10 кольцевыми электродами возникает элек5 трическая цепь. В данной цепи под действием напряжения UI первого исЬ точника 12 постоянного напряжения возникает ток, регистрируемый измерителем 11 тока, равный !О

U Ig >у

Д б (1)

R„+ rent Ln($ + r« где R — сопротивление пленки поверхtI ностно-активного вещества между первым 9 и вторым 10 кольцевыми электродами, r — внутреннее сопротивление изЦ мерителя тоха 11; — удельное сопротивление раствора поверхностно-активного вещества, — расстояние между первым и

Ь вторым кольцевыми электродами;

$ — площадь сечения пленки по0 верхностно-активного вещест:! ва, покрывающей внутреннюю поверхность бюретки.

Выходной сигнал измерителя 11 тока через масштабный блок 13 с коэффициен-30 том передачи поступает на вход управляемого генератора 14 тока, Таким образом, выходной ток управляемого генератора 14

11= КД хП» (2)

Д 1HHb!й ток протекает по компенсационному электроду 16 и через раствор поверхностно-активного вещества, замыкаясь через электрапроводной резервуар 1 на общую шину расходомера.

Падение напряжения, вызванное данным током, равно

Р -и р 4Р К1ь где R — сопротивление поверхн стно1 активного вещества между дб компенсационным электродом и резервуаром;

1 — удельное сопротивление раствора поверхностно-активного вещества; 59

К вЂ” коэффициент, определяемый формой и площадью поверхности компенсационного электрода 16.

Подставив значение тока 1 П из уравнения (1) и (2) и значение тока из (2) и (3), получим

КII U

6

Условием технической реализации является выбор измерителя така с малым внутренним сопротивлением, чтобы выполнялось условие

LqP

r (

«П и и выбор коэффициента К в соответстtl вии с уравнением.

При построении пленочна-пузырькового рясходомера в соответствии с данными условиями технической реализации уравнение (4) преобразуется к виду

Up= $п (5) из чего следует, что падение напряжения ня компенсационном электроде пропорционально площади поперечного сечения слоя поверхностно-активного вещества на внутренней поверхности бюретки. Сигнал Бо, пропорциональный площади поперечного сечения слоя поверхностно †активно вещества, поступает на первый вход индикатора

15, где индицируется (например, стрелочным или цифровым вольтметром и т.п. ) как значение площади сечения слоя поверхностно †активно вещества, покрывающего внутреннюю поверхность бюретки. Расход измеренного газа определяется кяк произведение скорости Ч перемещения пленки в бюретке на площадь внутреннего поперечного сечения бюретки Sg за вычетом площади S поперечного сечения слоя поЬ верхнастно-активного вещества на внутренней поверхности бюретки, т.е. ($Ы $П) (6)

Величина скорости перемещения пленки V определяется в процессе измерения расхода, таким образом,значение расхода, определенное по формуле (6), не содержит погрешности из— мерения, связанной с уменьшением внутреннего сечения бюретки 3, за счет образования на ее внутренней поверхности пленки поверхностно-активного вещества, поэтому при работе пленочно-пузырькового расходомера вследствие получения информации о значении величины $ возрастает точность изП мерения за счет компенсации влияния уменьшения площади поперечного сечения бюретки в результате осаждения на ее внутренней поверхности слоя поверхностно-активного вещества.

Кроме того, падение напряжения на компенсационном электроде 16

1б31285 пленки и тем самым повысить надежность работы расходомера.

Формула и з обретения

Составитель В.Зайцев

Техред М.дидык Корректор Л.Патай

Редактор Е,Копча

Заказ 534 Тираж 419 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, r. Ужгород, ул. Гагарина, 1 1 !! 11

Г,01 сравнивается в компараторе 18 с выходным сигналом второго источника 19)

U„9 постоянного напряжения. Как следует из формулы (5), падение напряжения пропорционально площади поперечного сечения пленки Я . При уменьшении значения площади Я „ за счет испарения пленки или в начале работы расходомера в личина U)

10 уменьшается . Поэтому при разрыве пленки или при снижении площади ее поперечного сечения ниже допустимого значения падение напряжения становится меньше задаваемого значения выход- 15 ного напряжения второго источника 19 постоянного напряжения. При этом выходной сигнал компаратора 18 принимает значение логической "1 " . Уровень

"1" с компаратора 18 поступает на 20 второй вход индикатора 15 и дает информацию (через лампочку, светодиод, звуковой сигнал и т.п.) о недостаточной смоченности или разрыве пленки, покрывающей внутреннюю поверхность бюретки 3. Обладая такой информацией, пользователь может в любой момент принять меры к восстановлению требуемой толщины слоя смачивания, т.е. произвести дополнительное увлаж- 30 некие (смачивание) внутренней поверхности бюретки 3, а следовательно, исключить разрыв (лопание) движущейся

Пленочно-пузырьковый расходомер по авт.св. 9 1539535, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности измерения и надежности работы расходомера, во внутреннюю полость бюретки у ее нижнего и верхнего торцов введены соответственно первый и второй кольцевые электроды, размещенные по ее периметру, причем первый кольцевой электрод соединен с общей шиной расходомера, а второй с первым входом измерителя тока, второй вход которого соединен с выходом первого источника постоянного напряжения, вход которого подключен к общей шине „-«асходомера, выход измерителя тока через последовательно включенные масштабный блок и управляемый генератор тока подключен к первому входу индикатора, компенсационному электроду, введенному через проходной изолятор в полость резервуара, заполненную раствором поверхностно-активного вещества, и к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к второму входу индикатора, причем бюретка выполнена из электроизоляционного, а резервуар из электропроводного материала.