Струйный датчик расхода

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в авиации, энергетике и других отраслях промышленности. Датчик состоит из генератора колебаний и преобразователя разности давлений. Генератор колебаний использует струйный дискретный элемент с соплом питания, рабочей камерой с наклонными стенками, разделитель с дефлектором, дренажные каналы, управляющие сопла, каналы обратной связи и выходные каналы. Преобразователь разности давлений содержит датчики перепада, в которых размещены мембраны, подмембранные камеры и пьезодатчики. Технический результат заключается в повышении точности и помехозащищенности путем устранения влияния пульсации давления, линейных ускорений, вибрации и ударов. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в авиации, энергетике и других отраслях промышленности.

Известны струйные датчики расхода, использующие генераторы колебаний со струйными дискретными элементами. Наиболее близким по своей технической сущности является струйный автогенераторный преобразователь расхода по а.с. 1732160, кл. G 01 F 1/20, 1990 г.

Струйный датчик расхода содержит генератор колебаний с использованием одного или несколько струйных дискретных элементов, который включает в себя сопло питания, рабочую камеру с наклонными стенками, разделитель, два дренажных канала, управляющие сопла, расположенные симметрично соплу питания и сообщающиеся с каналами обратной связи, и преобразователь разности давлений, состоящий из двух датчиков давления, подключенных к двум выходам генератора колебаний и содержащих подмембранные и надмембранные камеры и электрические преобразователи, связанные с мембранами.

Недостатком такого датчика является чувствительность к пульсациям давления, линейным ускорениям, вибрации и ударам из-за наличия упругих чувствительных элементов - мембран, реагирующих не только на перепады давлений, но и на упомянутые внешние воздействия.

Целью предлагаемого изобретения - повышение точности и помехозащищенность струйного датчика расхода путем устранения влияния пульсации давления, линейных ускорений, вибрации и ударов.

Цель достигается тем, что в качестве датчиков давления используются датчики перепада давлений их подмембранные камеры сообщены с одним из выходов генератора колебаний, а надмембранные - с другим, а электрические преобразователи включены последовательно и встречно друг другу, причем перемещения мембран от воздействия перепада давлений направлены в противоположных направлениях.

Анализ информационных, патентных и каталожных материалов по струйным датчикам расхода по фондам областной научно-технической библиотеки г. Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение не известно из уровня техники, т.е. оно является новым. Кроме того, предлагаемый струйный датчик расхода не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень. Практика эксплуатации датчиков расхода свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью.

Предлагаемый струйный датчик расхода представлен на чертеже. Генератор колебаний 1 содержит струйный дискретный элемент, включающий в себя сопло питания 3, рабочую камеру 4 с наклонными стенками 5 и 6, разделитель 13 с дефлектором, дренажные каналы 7 и 8, управляющие сопла 11 и 12, расположенные симметрично соплу питания 3 и сообщающиеся с каналами обратной связи 9 и 10 соответственно.

Преобразователь разности давлений 2 содержит в корпусе 25 два датчика перепада давлений - верхний 16 и нижний 17. Датчик 16 содержит мембрану 23 с пьезодатчиком 21, подмембранную камеру 18 и подмембранную 19. Датчик 17 содержит мембрану 24 с пьезодатчиком 22, подмембранную камеру 18 и надмембранную 20. Подмембранная камера 18 является общей для датчиков 16 в 17 и сообщена с генератором колебаний 1 выходным каналом 15, а надмембранные камеры 19 и 20 сообщены с выходным каналом 14. Выходные каналы 15 и 14 сообщены соответственно с каналами обратной связи 10 и 9. Пьезодатчики 21 и 22 включены встречно друг другу и имеют выходные проводники 26 и 27.

Струйный датчик работает следующим образом. При протекании измеряемого потока через сопло 3 в рабочую камеру 6 в результате эффекта Коанда и эффекта внутренней обратной связи от дефлектора разделителя 13 струя примыкает к одной из стенок, например 5, течет вдоль нее и попадает в дренажный канал 7 и в канал обратной связи 9, и далее в управляющее сопло 11, и вызывает переброс струи в направлении стенки 6. Затем струя попадает в канал обратной связи 10, дренажный канал 8 и в управляющее сопло 12, вызывая переброс струи к стенке 5. В результате устанавливаются устойчивые колебания струи с частотой, пропорциональной объемному расходу.

При этом в каналах обратной связи 9 и 10 возникают колебания давлений, которые по выходным каналам 14 и 15 поступают в надмембранные 19 и 20 и подмембранную 18 камеры соответственно. Колебания давления вызывают деформацию мембран 23 и 24 и появление электрических сигналов с пьезодатчиков 21 и 22.

Так как электрические сигналы с пьезодатчиков 21 и 22 включены последовательно и встречно друг другу, то при перемещениях мембран от воздействия перепада давлений в противоположных направлениях они суммируются на выходах 26 и 27, повышая чувствительность преобразователя разности давлений.

При воздействии на датчик ускорений мембраны 23 и 24 перемещаются в одном направлении и электрические сигналы с пьезодатчиков 21 и 22 одинаковой полярности, включенные встречно, вычитаются, и на выходах 26 и 27 сигнал отсутствует. При наличии пульсации входного давления она проходит в камеры 18, 19, 20 и не вызывает перепада давлений на мембранах 23, 24, а следовательно, сигнал на выходах 26, 27 будет отсутствовать.

Генератор колебаний может включать в себя несколько струйных дискретных элементов, последовательно соединенных между собой и выполненных на пластинах. При этом каналы обратной связи 9 и 10 одного элемента поступают в управляющие сопла другого и т.д., а с последнего элемента каналы обратной связи поступают на первый. В качестве электрического преобразователя деформации мембраны могут быть использованы не только генераторные, но параметрические датчики (электромагнитные, емкостные и др.).

Таким образом, устраняется влияние линейных ускорений, вибрации, ударов и пульсации давления за счет чего повышается точность и помехозащищенность.

Формула изобретения

Струйный датчик расхода, содержащий генератор колебаний с использованием одного или нескольких струйных дискретных элементов, который включает в себя сопло питания, рабочую камеру, разделитель, два дренажных канала, управляющие сопла, расположенные симметрично соплу питания и сообщающиеся с каналами обратной связи, и преобразователь разности давлений, состоящий из двух датчиков давления, подключенных к двум выходам генератора колебаний и содержащих подмембранные и надмембранные камеры и электрические преобразователи, связанные с мембранами, отличающийся тем, что в качестве датчиков давления используются датчики перепада давлений, их подмембранные камеры сообщены с одним из выходов генератора колебаний, а надмембранные - с другим, а электрические преобразователи включены последовательно и встречно друг другу, причем перемещения мембран от воздействия перепада давлений направлены в противоположных направлениях.

РИСУНКИ

Рисунок 1