CS233558B1 - Průtokoměr pro přesné měření malých hmotových průtoků plynů nebo kapalin - Google Patents

Abstract

Vynález se týká průtokoměru pro přesné měření malých hmotových průtoků plynů nebo kapalin řádu mililitrů za minutu s elektrickým výstupem čidla. Účelem vynálezu je zajištění konstantní vysoké citlivosti čidel průtokoměru při velkém kolísání okolní teploty, zmenšená setrvačnost měřicí soustavy a krátká doba ustálení po uvedení průtokoměru do provozu. Podstata průtokoměru podle vynálezu spočívá v tom, že nosná trubice s teplotními čidly je umístěna do tepelně stabilizovaného prostoru, kam je vedeno přes kryt.pro rozvod tepla, který ^je spojen teplotní vazbou s termostatem, , přičemž celek je zakryt tepelným krytem. »Vnitřní prostor je naplněn tepelně izolační hmotou, např. pllystyrenem, polyuretanem apod

Description

Vynález se týká průtokoměru pro přesné měření malých hmotových průtoků plynů nebo kapalin řádu mililitrů za minutu s elektrickým výstupem čidla.

Pro měření průtoků plynů nebo kapalin se v současné době používá mnoho různých průtokoměrů, jejichž konstrukce je závislá na požadavcích měření. Podle principu jsou rozděleny na mechanické, elektrostatické a kalorimetrické.

Mechanické průtokoměry jsou vhodné pro měření středních a větších průtoků, jsou konstrukčně jednoduché, avšak méně přesné. Jsou nevhodné pro agresivní prostředí a většinou nemají elektrický výstup.

Manometrické průtokoměry, založené na měření tlakové diference před a za kapilární trubicí vloženou do potrubí, vyžadují zaručenou čistotu plynu. Přesnost měření je závislá na kvalitě kapilární trubice. Přesnost měření průtoku média je omezena přes ností měření tlaku. Nesnadný je též převod údaje na elektrickou veličinu. Pro měření malých průtoků je tento způsob nevhodný.

Plovákové průtokoměry - rotametry - jsou vhodné pro měření menších a středních průtoků. Jsou založeny na měření vertikálního posuvu plováku vloženého do kuželové skleněné trubice. Nevýhodou je, že stupnice platí jen pro určitý plyn, trubice a plováky se obtížně vyrábí a nesnadný je i převod údaje o průtoku, na elektrický signál.

Elektromagnetické hmotové průtokoměry, zvané též indukční, jsou vhodné pro tekutiny s dobrou elektrickou vodivostí, jako jsou tekuté kovy, roztavené soli apo^.

Elektrostatické hmotové průtokoměry měří přímo jen měrnou hmotu a při současném měření objemového průtoku je stanovení hmotnostního průtoku opět nepřímé a složité.

-I 233 S58

Kalorimetrické hmotové průtokoměry jsou založeny na principu předávání známého množství tepla neznámé průtočné hmotě, např. tzv. Thompsonův válec, hmotový průtokoměr s ohřívanou mezní vrstvou aj.

Typickým kalorimetrickým průtokoměrem jsou odporové průtokoměry založené na měření změny odporu snímacího odporového elementu vloženého do potrubí. V diferenciálním zapojení lze kompenzovat vliv okolní teploty, předpokladem je dokonalý teplotní souběh obou odporových elementů.

Pro přesné měření malých hmotových průtoků se používá zejména průtokoměi; sestávající z trubice protékané měřeným médiem, na které jsou navinuty závity odporového diferenciálního čidla, které současně tvoří topný element. Rozdíl teplot, způsobený průtokem plynu, mezi vinutími odporového čidla na vstupu a výstupu se převede na změnu odporu. Změna odporu se vyhodnotí a převede na elektrický signál. Nevýhodou tohoto typu čidla je, že při zvýšené citlivosti měřicí metody se začnou maximálně projevovat změny okolní teploty na vyvážení čidla i na citlivost diferenciálního čidla vzhledem k průtoku měřeného média. Dobrou tepelnou izolací lze sice vliv kolísání okolní teploty částečně omezit s tím, že vliv dlouhodobých změn teploty zůstane zachován a prodlouží se doba, než dojde k ustálení teploty čidla.

Uvedené nevýhody odstraňuje průtokoměr pro přesné měření malých hmotových průtoků plynů nebo kapalin podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nosná trubice s teplotními čidly je umístěna do tepelně stabilizovaného vnitřního prostoru, kam je vedena přes kryt pro rozvod tepla, který je spojen teplotní vazbou s termostatem, přičemž celek je zakryt tepelným krytem. Vnitřní prostor je zčásti nebo zcela naplněn tepelně izolační hmotou, např polystyrenem, polyuretanem apod.

Řešení průtokoměru pro přesné měření malých hmotových průtoků médií zajištuje pomocí termostatovaného krytu definované rozložení teplotního pole uvnitř prostoru, ve kterém jsou umístěna teplotní čidla. Tím je zajištěna konstantní vysoká citlivost čidel při velkém kolísání okolní teploty, zmenšená setrvačnost měřící soustavy a krátká doba ustálení po uvedení průtokoměru do provozu.

Vyplněním vnitřního prostoru tepelně izolační hmotou lze upravit citlivost a časovou konstantu průtokoměru podle potřeby.

- 3 233 558

Příklad provedení průtokoměru je popsán pomocí připojeného výkresu.

Krytem 2 pro rozvod tepla prochází do vnitřního prostoru 4 nosná trubice 2» která nese teplotní čidla β, přičemž nosná tru* biče ž, je tepelně vodivě spojena s krytem 1_ pro rozvod tepla.

Kryt 2 pro rozvod tepla je spojen s termostatem 2 teplotní vazbou, která zajišíuje udržování krytu 2 pro rozvod tepla na konstantní teplotě. Udržování krytu 2 pro rozvod tepla na konstantní teplotě zajišíuje definované rozložení teplotního pole podél nosné trubice 2» Čí®ž je omezen vliv okolní teploty na měření průtoku. Proti vlivům vnější teploty je celek chráněn tepelným krytem 2· Měřené médium protéká nosnou trubicí 2 P°ú teplotními čidly 6 a deformuje tvar teplotního pole podél nosné trubice 2· Velikost průtoku se určí na základě zpracování signálů z teplotních čidel

6. Citlivost metody je přibližně 10*20 Y/litr za minutu. Pro průtoky nad cca 300 ml/min je nutné použít průtokového bočníku.

Průtokoměr padle vynálezu lze použít v chemickém, farmaceutickém a elektrotechnickém průmyslu na těch místech, kde je současně požadována vysoká přesnost měření hmotových průtoků a možnost hromadného dálkového měření malých průtoků média hlavně ve spojení s řídícím počítačem.

Příkladem využití ve výrobě polovodičů je nasazení výše uvedeného průtokoměru při měření průtoků do reakčního prostoru při operacích epitaxe a difúze. Elektrický výstup průtokoměru je možno použít pro zpětnovazební stabilizaci průtoků, taktéž pro řízení počítačem. Elektronické obvody jsou provedeny technikou plošných spojů, což zaručuje minimální poruchovost i rozměry.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VPNÁLEZU

   233 558

   1. Průtokoměr pro přesná měření malých hmotových průtoků plynů nebo kapalin, proudících v potrubí, založený na principu měření deformace teplotního pole proudícím médiem podál nosné trubice s teplotními čidly, vyznačený tím, že nosná trubice /3/ s teplotními čidly /6/ je umístěna do: teplené stabilizovaného prostoru /4/, kam je vedena pres kryt /1/ pro rozvod tepla,, který je spojen teplotní vazbou s termostatem /2/', přičemž celek je zakryt tepelným k rytem·/'5/'.
2. 2. Průtokoměr podle bodu 1„ vyznačený tím, že vnitrní prostor /4/' je naplněn tepelně izolační hmotou,, např. polystyrenem, polyuretanem.