RU2473870C1

RU2473870C1 - Fluid-jet flow sensor

Info

Publication number: RU2473870C1
Application number: RU2011128422/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Герасимович Бурков; Владимир Александрович Горюнов; Вячеслав Михайлович Шумячер
Priority date: 2011-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2013-01-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: fluidic flow sensor comprises inlet channel, outlet channel, one or several fluid-jet elements comprising interaction chamber, splitter, b-wide feed nozzle, control nozzle arranged in symmetry, outlet nozzles and drain orifices. Note here that outlet nozzles of every previous fluid-jet element are connected with control nozzles with next fluid-jet element while outlet nozzle of the last fluid-jet elements are connected with inlet nozzles of the first fluid-jet elements and with converter connected with computer. Feed nozzles of fluid-jet elements are connected with inlet channel while drain orifices are connected with outlet channel. Axes of fluid-jet element nozzles are located at 15°-30° to feed nozzle axis while interaction chamber side wall are located at L>8b from fluid-jet element axis.

EFFECT: expanded measurement range, higher accuracy.

2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в различных отраслях для измерения объема газа.The invention relates to measuring devices and can be used in various industries for measuring the volume of gas.

Известны датчики расхода, построенные на базе струйных элементов, в которых газ пропускается через измерительное устройство непрерывным потоком (см., например, 1. Патент RU №2175436 «Струйный автогенераторный расходомер-счетчик», опубл. 27.10.2001. 2. Патент RU №42306 «Струйный датчик расхода», опубл. 27.11.2004). Датчики расхода могут включать в себя несколько струйных элементов, последовательно соединенных между собой (А.с. №857714 «Струйный датчик расхода», опубл. 23.08.81).Known flow sensors, built on the basis of jet elements in which gas is passed through the measuring device in a continuous stream (see, for example, 1. Patent RU No. 2175436 "Inkjet self-generated flow meter-counter", publ. 10.27.2001. 2. Patent RU No. 42306 "Inkjet flow sensor", published on November 27, 2004). The flow sensors may include several inkjet elements connected in series with each other (AS No. 857714 "Inkjet flow sensor", publ. 23.08.81).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по совокупности признаков является струйный датчик расхода, содержащий один или несколько струйных дискретных элементов, которые включают в себя сопло питания, рабочую камеру, разделитель, дренажные каналы, управляющие сопла (Патент RU №2200302 «Струйный датчик расхода», опубл. 10.03.2003).Closest to the proposed invention in terms of features is an inkjet flow sensor containing one or more discrete inkjet elements, which include a power nozzle, a working chamber, a separator, drainage channels, control nozzles (Patent RU No. 2200302 "Inkjet flow sensor", publ. 10.03.2003).

Недостатком всех вышеперечисленных устройств измерения расхода является сравнительно высокая величина нижнего значения диапазона измерения расхода. Это обусловлено тем, что устройства построены на базе струйных дискретных элементов, работа которых основана на эффекте притяжения струи к стенке (эффекте Коанда). Эффект возникает при достаточно больших скоростях движения рабочей среды, что не позволяет измерять малые расходы.The disadvantage of all of the above flow measurement devices is the relatively high value of the lower value of the flow measurement range. This is due to the fact that the devices are built on the basis of discrete inkjet elements, the operation of which is based on the effect of attraction of the jet to the wall (Coanda effect). The effect occurs at sufficiently high speeds of the working medium, which does not allow to measure low costs.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является расширение диапазона измерения и повышение точности измерения.The technical result of the proposed technical solution is to expand the measurement range and increase the accuracy of the measurement.

Указанный технический результат достигается тем, что в струйном датчике расхода, содержащем входной канал, выходной канал, один или несколько последовательно расположенных струйных элементов, содержащих камеру взаимодействия, разделитель, сопло питания шириной b, симметрично расположенные сопла управления, выходные сопла и дренажные отверстия, причем выходные сопла каждого предыдущего струйного элемента соединены с управляющими соплами последующего струйного элемента, а выходные сопла последнего струйного элемента соединены с входными соплами первого струйного элемента и с преобразователем, который связан с вычислительным устройством, сопла питания струйных элементов соединены с входным каналом, дренажные отверстия соединены с выходным каналом, оси сопел управления струйных элементов расположены под углом 15°-30° к оси сопла питания, а боковые стенки камеры взаимодействия отстоят от оси струйного элемента на расстоянии L>8b.The specified technical result is achieved by the fact that in the jet flow sensor containing the input channel, the output channel, one or more sequentially arranged inkjet elements containing an interaction chamber, a separator, a power nozzle of width b , symmetrically located control nozzles, output nozzles and drainage holes, the output nozzles of each previous inkjet element are connected to the control nozzles of the subsequent inkjet element, and the output nozzles of the last inkjet element are connected to the input nozzles of the first inkjet element and with a converter that is connected to the computing device, the nozzles for supplying inkjet elements are connected to the inlet channel, drainage holes are connected to the outlet channel, the axis of the nozzles for controlling the inkjet elements are located at an angle of 15 ° -30 ° to the axis of the power nozzle, and the side walls of the interaction chamber are spaced from the axis of the jet element at a distance L> 8b.

Расположение осей сопел управления под углом 15°-30° по отношению к оси сопла питания позволяет наиболее эффективным образом суммировать питающий и управляющие потоки, а удаление на значительное расстояние боковых стенок камеры взаимодействия от оси элемента исключает возникновения эффекта прилипания в процессе работы элемента. Таким образом, работа струйных элементов основывается только на эффекте взаимодействия струй. Это позволяет увеличить частоту колебаний, что ведет к повышению точности, и уменьшить величину нижнего значения диапазона, что дает возможность измерять малые расходы.The location of the axes of the control nozzles at an angle of 15 ° -30 ° with respect to the axis of the power nozzle allows the most efficient way to summarize the supply and control flows, and the removal of the side walls of the interaction chamber from the axis of the element to a considerable distance eliminates the sticking effect during operation of the element. Thus, the operation of inkjet elements is based only on the effect of the interaction of the jets. This allows you to increase the oscillation frequency, which leads to increased accuracy, and to reduce the value of the lower value of the range, which makes it possible to measure low costs.

На фиг.1 изображена схема струйного датчика расхода, включающая в себя три струйных элемента. На фиг.2 изображен струйный элемент.Figure 1 shows a diagram of an inkjet flow sensor, which includes three inkjet elements. Figure 2 shows the inkjet element.

Датчик расхода включает в себя (фиг.1) струйные элементы 1, 2, 3. Каждый струйный элемент (фиг.2) содержит камеру взаимодействия 4, разделитель 5, сопло питания 6 шириной b. Симметрично оси струйного элемента расположены сопла управления 7 и 8, выходные сопла 9 и 10, дренажные отверстия 11, 12. Боковые стенки 13, 14 камеры взаимодействия 4 отстоят от оси струйного элемента на расстоянии L > 8b.The flow sensor includes (Fig. 1) inkjet elements 1, 2, 3. Each inkjet element (Fig. 2) contains an interaction chamber 4, a separator 5, a power nozzle 6 of width b. Symmetrically to the axis of the inkjet element, control nozzles 7 and 8, output nozzles 9 and 10, and drainage holes 11, 12 are located. The side walls 13, 14 of the interaction chamber 4 are spaced from the axis of the inkjet element at a distance L> 8b.

В датчике расхода (фиг.1) струйные элементы 1, 2, 3 расположены последовательно. Выходные сопла каждого предыдущего струйного элемента соединены с управляющими соплами последующего струйного элемента, а выходные сопла последнего струйного элемента 3 соединены каналами обратной связи 15, 16 с входными соплами первого струйного элемента 1. Выходные сопла последнего струйного элемента 3 соединены также с преобразователем 17. Преобразователь 17 связан с вычислительным устройством 18. Сопла питания струйных элементов связаны с входным каналом 19, а дренажные отверстия струйных элементов связаны с выходным каналом 20.In the flow sensor (figure 1), the inkjet elements 1, 2, 3 are arranged in series. The output nozzles of each previous inkjet element are connected to the control nozzles of the subsequent inkjet element, and the output nozzles of the last inkjet element 3 are connected by feedback channels 15, 16 to the input nozzles of the first inkjet element 1. The output nozzles of the last inkjet element 3 are also connected to the converter 17. Converter 17 connected to the computing device 18. The nozzles for supplying inkjet elements are connected to the input channel 19, and the drainage holes of the inkjet elements are connected to the output channel 20.

Струйный датчик расхода работает следующим образом.Inkjet flow sensor operates as follows.

При наличии расхода в выходном канале 20 и избыточного давления во входном канале 19 начнется течение измеряемой среды по струйным элементам и коммутационным каналам.If there is a flow rate in the output channel 20 and an overpressure in the input channel 19, the flow of the measured medium through the jet elements and switching channels will begin.

В обратных связях 15, 16 будут попеременно возникать волны давления, то есть возникнут автоколебания. Частота этих автоколебаний зависит от расхода. Таким образом, на каждый из двух входов преобразователя 17 (в качестве преобразователя может быть использован, например, пьезоэлемент) попеременно поступают взаимоинверсные пневматические импульсы, которые преобразуются в электрические.In the feedbacks 15, 16 pressure waves will alternately arise, that is, self-oscillations will occur. The frequency of these self-oscillations depends on the flow rate. Thus, at each of the two inputs of the transducer 17 (for example, a piezoelectric element can be used as a transducer), mutually inverse pneumatic pulses alternately arrive, which are converted into electrical ones.

Вычислительное устройство 18 преобразует электрические импульсы в единицы объемного расхода рабочей среды.Computing device 18 converts electrical pulses into units of volumetric flow rate of the working medium.

Струйный датчик расхода имеет широкий диапазон измерения за счет низкой величины нижнего значения диапазона и высокую точность измерения за счет высокой частоты автоколебаний.The jet flow sensor has a wide measurement range due to the low value of the lower range value and high measurement accuracy due to the high frequency of self-oscillations.

Claims

An inkjet flow sensor comprising an input channel, an output channel, one or more sequentially arranged inkjet elements comprising an interaction chamber, a separator, a power nozzle of width b, symmetrically located control nozzles, output nozzles and drainage openings, the output nozzles of each previous jet element being connected to the control nozzles of the subsequent inkjet element, and the output nozzles of the last inkjet element are connected to the input nozzles of the first inkjet element and with an element that is connected to the computing device, the nozzles for supplying inkjet elements are connected to the input channel, the drainage holes are connected to the output channel, characterized in that the axis of the nozzles for controlling the inkjet elements are located at an angle of 15-30 ° to the axis of the power nozzle, and the side walls of the interaction chamber separated from the axis of the jet element at a distance L> 8b.