Емкостный преобразователь расхода текучей среды

 

Использование: измерение массового расхода газов и жидкостей. Сущность изобретения: датчик содержит камеру 1, разделенную жесткой электропроводной перегородкой 2 с Отверстием 3 на две полости 4 и 5. Стенками камеры являются упругие мембраны 6 и 7, на которых закреплены электроды 8 и 9, которые образуют совместно с перегородкой 2 дифференциальный конденсатор Камера 1 выполнена с возможностью изменения давления среды внутри камеры. При появлении потока мембраны 6 и 7 прогибаются, изменяя емкость дифференциального конденсатора в соответствии со значением измеряемого расхода. 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s С 01 Р 3 /00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4671038/10 (22) 06.03.89 (46) 30.06.92. Бюл. N 24 (71) Московский горный институт (72) M.P. Барбанель, А,Б. Полевой и М.Б, Хавин (53) 681.121 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1354038, кл. G 01 F 3/20, 1986.

Авторское свидетельство ЧССР

¹ 233237, кл. G 01 P 5/16, 1987. (54) ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

РАСХОДА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ

»5U 1744483 А1 (57) Использование: измерение массового расхода газов и жидкостей. Сущность изобретения: датчик содержит камеру 1, разделенную жесткой электропроводной перегородкой 2 с отверстием 3 на две поло- . сти 4 и 5, Стенками камеоы являются упругие мембраны 6 и 7, на которых закреплены электроды 8 и 9, которые образуют совместно с перегородкой 2 дифференциальный конденсатор. Камера 1 выполнена с возможностью изменения давления среды внутри камеры. При появлении потока мембраны

6 и 7 прогибаются, изменяя емкость дифференциального конденсатора в соответствии со значением измеряемого расхода. 1 ил.

1744483

Изобретение относится к измерительной технике и может применяться B энергетической, химической, горнодобывающей и других отраслях промышленности для измерения расхода неэлектропроводных жидких и газовых сред с высокой концентрацией механических примесей, Известен преобразователь расхода, состоящий из камеры, разделенной перегородкой-диафрагмой на две равновеликие полости, каждая из которых соединена клапанами с впускным и выпускным отверстиями в камере, причем шток диафрагмы связан с пружинным переключателем клапанов и приводом счетчика, Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная сложностью конструкции, наличием трущихся частей и механических связей. Этот недостаток особенно проявляется при измерении расхода среды, содержащей механические примеси, так как расходомер является проточным. Недостатками также являются низкая точность и большая инерционность при подключении к показывающему прибору или устройству управления исполнительным механизмом. обусловленные низкой частотой переключения счетчика, Наиболее близким к изобретению является емкостной преобразователь скорости потока текущей среды, содержащий герметичную камеру по стенками, одна из которых выполнена в виде приемной мембраны с закрепленным на ней первым электродом в виде жесткой перегородки с отверстием.

Недостатком данного преобразователя является его низкая точность при измерении массового расхода. обусловленная погрешностью, связанной с изменением статического давления исследуемого потока, Целью изобретения является повышение точности при измерении массового расхода.

Это достигается тем, что в емкостном преобразователе, содер>кащем герметичную камеру со стенками. одна из которой выполнена в виде приемной мембраны с закрепленным на ней первым электродом и второй электрод в виде жесткой перегородки, вторая стенка камеры выполнена в виде второй мембраны с закрепленным на ней третьим электродом, обе мембраны установлены относительно жесткой перегородки на одинаковом расстоянии. при этом герметичная камера выполнена с возможностью заполнения ее исследуемой средой.

На чертеже схематически изображен описываемый датчик расхода. разрез.

Датчик расхода состоит из герметичной камеры 1, разделенной электродом в виде жесткой перегородки 2 с отверстием 3 на две равные полости 4 и 5, Стенками камеры являются упругие мембраны 6 и 7, на которых закреплены по всей своей площади жесткие электропроводные диски, являющиеся электродами 8 и 9, которые образуют совместно с перегородкой 2 дифференциальный конденсатор соответственно емкостями С1 и С2.

Датчик работает следующим образом.

В газовой среде в отсутствии потока мембраны б и 7 могут прогибаться внутрь или наружу в зависимости от статического давления Рсг в среде, причем диски 8 и 9 остаются симметричными относительно перегородки 2, Упругость мембран выбирается много меньше упругости газа внутри камеры, Тогда давление внутри камеры можно считать равным давлению в среде, а обьем газа внутри камеры и, следовательно, расстояние между каждым из дисков 8 и 9 и перегородкой 2 — обратно пропорциональным давлению в среде, Так как емкость конденсатора обратно пропорциональна расстоянию между его обкладками, то емкости С1 и С2 можно считать прямо пропорциональными давлению в среде.

При установлении датчика в поток, действующий в направлении, указанном стрелкой, мембрана б, которая является приемной, прогибается внутрь, газ из полости 4 через отверстие 3 перетекает в полость 5 и мембрана 7 прогибается наружу, Таким образом, электроды 8 и 9 параллельно смещаются в направлении потока на расстояние Х, прямо пропорциональное давлению скоростного напора Рди . При этом емкость С1 увеличивается на величину Л С1, а емкость С2 уменьшается на величину Л С2, аразностьемкостей ЛС= ЛС1+Л С2,Так как расстояние Х много меньше начального расстояния между каждым из электродов 8 и 9 и перегородкой. то можно считать, что

ЛС1 и ЛС2 равны и прямо пропорциональны давлению скоростного напора Рдин. Тогда разность емкостей Л С также прямо пропорциональна давлению скоростного на 3р3 Л С" Рд„. Как известно, давление скоростного напора прямо пропорционально произведению плотности среды на квадрат скорости потока Рдин-р V, где р г плотность среды; V — скорость потока. Тогда имеем Л С р V . Кроме того, изменение г емкости конденсатора при смещении одной из пластин прямо пропорционально также его начальной емкости, в результате чего

Л С" С1 = С2. Так как С1 = С2 Рс,то можно

1744483

35

55

Составитель А.Б.Полевой

Техред М,Моргентал Корректор Э,Лончакова

Редактор Н.Швыдкая

Заказ 2187 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 101 считать, что Л С Р p V Так как в газе

2 статическое давление прямо пропорционально его плотности Рстлгр . то разность емкостей ЛС прямо пропорциональна произведению квадрата плотности газа на 5 квадрат скорости потока Л С ър V т. е, 2 2 разность емкостей Л С прямо пропорциональна квадрату массового расхода ЛС" Г, где FM — массовый расход среды, г

Для ведения измерений в жидкостях по- 10 ласти датчики 4 и 5 должны быть заполнены неэлектропроводной жидкостью, упругость которой идентична упругости среды. Тогда в отсутствии потока диафрагмы б и 7 будут прогибаться таким образом, что расстояние между дисками 8 и 9 и перегородкой 2 будут обратно пропорциональны плотности среды, т, е. в этом случае также сохранится квадратичная зависимость между разностью емкостей Л С и массовым расходом 20

Fu

Разность емкостей Л С может быть измерена дифференциальным измерителем емкости, показания которого прямо пропор25 циональны квадрату массового расхода FM среды.

Выполнение устройства в соответствии с изобретением позволяет повысить не только точность, но и надежность измере-. ний за счет исключения механических элементов.

Формула изобретения

Емкостный преобразователь расхода текучей среды, содержащий герметичную камеру со стенками, одна из которых выполнена в виде приемной мембраны с закрепленным на ней первым электродом, второй элекатрод — в виде жесткой перегородки с отверстием, отл и ча ю щи и ся тем, что, с целью повышения надежности при измерении массового расхода, вторая стенка камеры выполнена в виде второй мембраны с закрепленным на ней третьим электродом, обе мембраны установлены относительно жесткой перегородки на одинаковом расстоянии, при этом герметичная камера выполнена с возможностью заполнения ее исследуемой средои.