RU4375U1

RU4375U1 - HEAT FLOW METER

Info

Publication number: RU4375U1
Application number: RU96122261/20U
Authority: RU
Inventors: Олег Алексеевич Беляев; Ua]; Ольга Олеговна Митрохина; Владимир Борисович Митрохин; Ru]
Original assignee: Олег Алексеевич Беляев; Ольга Олеговна Митрохина; Владимир Борисович Митрохин
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1997-06-16

Abstract

1. Тепловой расходомер, содержащий корпус с выполненными в нем основным каналом и измерительным каналом, включающим входную и выходную камеры, размещенные параллельно одна другой по меньшей мере две измерительные трубки, закрепленные своими торцами в установленных во входной и выходной камерах опорах, снабженных сквозными отверстиями, соосными с измерительными трубками, и расположенные на каждой измерительной трубке нагреватель и терморезисторы, включенные в мостовую измерительную схему, отличающийся тем, что в него введены размещенные в сквозных отверстиях опор жиклеры, площади отверстий в которых выбраны из условия пропорциональности верхней границе диапазона измерения расхода контролируемого вещества через соответствующую измерительную трубку.2. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что в основном канале установлена диафрагма.3. Расходомер по п.1, отличающийся тем, что внутренний объем корпуса в зоне размещения измерительных трубок заполнен термоизолирующим материалом.1. A heat flow meter comprising a housing with a main channel and a measuring channel made therein, including an input and an output chamber, at least two measuring tubes placed parallel to one another, fixed by their ends in supports installed in the input and output chambers, provided with through holes, coaxial with the measuring tubes, and the heater and thermistors located on each measuring tube included in the bridge measuring circuit, characterized in that e in the through holes supports the nozzles, the opening areas of which are selected from the upper boundary conditions proportionality span controlled substance flow through the corresponding measuring trubku.2. The flow meter according to claim 1, characterized in that the diaphragm is installed in the main channel. The flow meter according to claim 1, characterized in that the internal volume of the housing in the area of the measuring tubes is filled with thermally insulating material.

Description

ТЕПЛОВОЙ РАСХОДОМЕРHEAT FLOW METER

Полезная модель относится к области измерительной техники и может использоваться в устройствах для измерения расхода газа и жидкости,The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in devices for measuring the flow of gas and liquid,

Известен тепловой расходомер, содержащий корпус с выполненными в нем основным каналом, снабженным диафрагмой, и измерительным каналом, включающем измерительную трубку с расположенными на ней двумя нагреваемыми термочувствительными элементами (терморезисторами), включенными в мостовую измерительную схему, и размещенный между стенками корпуса и измерительной трубкой теплозащитный кожух / 1 /.A heat flow meter is known, comprising a housing with a main channel provided with a diaphragm and a measuring channel including a measuring tube with two heated thermosensitive elements (thermistors) located on it, included in a bridge measuring circuit, and heat-shielded between the walls of the housing and the measuring tube casing / 1 /.

В статическом состоянии, при отсутствии контролируемого вещества, резистивный мост, одно из плеч которого образовано терморезисторами, находится в равновесии. С появлением расхода контролируемого вещества, например, газа, температура первого терморезистора уменьшается, а второго увеличивается. Разность этих температур пропорциональна расходу контролируемого вещества. При этом на точность измерения значительное влияние оказывают изменения температуры потока контролируемого вещества и температуры окружающей среды. В этом тепловом расходомере составляющая погрешности, обусловленная смещением градуировочной характеристики, снижена благодаря наличию теплозащитного кожуха. Однако диапазон измерений расхода в этом тепловом расходомере неширокий. Хотя путем подбора диафрагмы можно увеличить верхнюю границу диапазона измерений, но в то же время увеличивается и нижняя граница. Например, в тепловом расходомере с верхивей границей диапазона измерений 1000 л/ч при погрешности 2% абсолютное значение погрешности по верхней границе составит 20 л/ч. При измерении таким тепловым расходомером расхода 100 л/ч отклонение в 20 л/ч обусловит погрешность 20%, что в больши1.стве случаев недопустимо. Поэтому нижняя граница диапазона измерив,ний ограничена нижним пределомIn a static state, in the absence of a controlled substance, the resistive bridge, one of the arms of which is formed by thermistors, is in equilibrium. With the advent of the consumption of a controlled substance, for example, gas, the temperature of the first thermistor decreases, and the second increases. The difference in these temperatures is proportional to the consumption of the controlled substance. Moreover, the measurement accuracy is significantly affected by changes in the temperature of the flow of the controlled substance and the ambient temperature. In this heat flow meter, the error component due to the offset of the calibration curve is reduced due to the heat shield. However, the range of flow measurements in this heat flow meter is not wide. Although by selecting the aperture you can increase the upper limit of the measurement range, but at the same time, the lower limit also increases. For example, in a heat meter with an upper limit of the measurement range of 1000 l / h with an error of 2%, the absolute value of the error along the upper boundary will be 20 l / h. When measuring such a flow meter with a flow rate of 100 l / h, a deviation of 20 l / h will cause an error of 20%, which in most cases is unacceptable. Therefore, the lower limit of the range is measured, it is limited by the lower limit

МПК: G01F1/68IPC: G01F1 / 68

- 2 - 2

расходо.в с приемлемой погрешностью.expense.v with an acceptable error.

Из известных устройств наиболее близким к заявленному является тепловой расходомер, содержащий корпус с выполненными в нем основным каналом и измерительным каналом, включающем входную и выходную камеры, размещенные параллельно одна другой по меньшей мере две измерительные трубки, закрепленные своими торцами в установленных во входной и выходной камерах опорах, снабженных сквозными отверстиями, соосными с измерительными трубками, и расположенные на каждой измерительной трубке нагреватель и терморезисторы, включенные в мостовую измерительную схему / 2 /. Измерительные трубки в этом тепловом расходомере выполнены разного диаметра, а соответствующие нагреватели и терморезисторы - с различными сопротивлениями.Of the known devices, the closest to the claimed one is a heat flow meter comprising a housing with a main channel and a measuring channel made therein, including an input and an output chamber, at least two measuring tubes placed parallel to one another, fixed by their ends in the inlet and outlet chambers supports equipped with through holes coaxial with the measuring tubes, and a heater and thermistors located on each measuring tube included in the bridge measurement overall scheme / 2 /. The measuring tubes in this heat flow meter are made of different diameters, and the corresponding heaters and thermistors with different resistances.

Этот тепловой расходомер может использоваться в широком диапазоне измерений. Однако он сложен по конструкции. Обеспечение достаточной точности измерений при этом выдвигает жесткие требования к точности выполнения конструктивных элементов.This heat meter can be used in a wide range of measurements. However, it is complex in design. Ensuring sufficient measurement accuracy at the same time puts forward stringent requirements for the accuracy of structural elements.

Задача, решаемая полезной моделью, состоит в создании теплового расходомера, лишенного недостатков прототипа. Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в упрощении теплового расходомера при одновременном повышении точности измерений.The problem solved by the utility model is to create a heat flow meter devoid of the disadvantages of the prototype. The technical result provided by the utility model is to simplify the heat flow meter while improving measurement accuracy.

Это достигается тем, что в тепловом расходомере, содержащем корпус с выполненными в нем основным каналом и измерительным каналом, включающем входную и выходную камеры, размещенные параллельно одна другой по меьшей мере две измерительные трубки, закрепленные своими торцами в установленных во входной и выходной камерах опорах, снабженных сквозными отверстиями, соосными с измерительными трубками, и расположенные на каждой измерительной трубке нагреватель и терморезисторы, включенные в мостовую измерительную схему, введены размещенные в сквозных отверстиях опорThis is achieved by the fact that in a heat flow meter containing a housing with a main channel and a measuring channel made therein, including an input and output chambers, at least two measuring tubes placed parallel to one another, fixed by their ends in supports installed in the input and output chambers, equipped with through holes, coaxial with the measuring tubes, and located on each measuring tube, the heater and thermistors included in the bridge measuring circuit are placed in through holes of supports

жиклеры, площади отверстий в которых выбраны из условия пропорциональности верхней границе диапазона измерений расхода контролируемого вещества через соответствующую измерительную трубку, В основном канале теплового расходомера может быть установлена диафрагма. Внутренний объем корпуса в зоне размещения измерительных трубок может быть заполнен термоизолирующим материалом.nozzles, the opening areas of which are selected from the condition of proportionality to the upper limit of the measurement range for the flow rate of the controlled substance through the corresponding measuring tube. A diaphragm can be installed in the main channel of the heat flow meter. The internal volume of the housing in the zone of placement of the measuring tubes can be filled with thermally insulating material.

Новым в полезной модели является введение и размещение жиклеров и выбор площади их отверстий.New in the utility model is the introduction and placement of jets and the choice of the area of their holes.

Указанный выше технический результат обеспечивается всей совокупностью существенных признаков.The above technical result is provided by the totality of essential features.

На чертеже показано устройство заявляемого теплового расходомера.The drawing shows the device of the inventive heat flow meter.

Он содержит корпус 1 с основным 2 и измерительным 3 каналами и входной 4 и выходной 5 камерами, измерительные трубки 6 и 7, нагреватель и терморезисторы (выполненные, например, совмещенными в виде двух нагреваемых термочувствительных элементов терморезисторов 8, 9 и 10, 11), мостовую измерительную схему 12, опоры 13, жиклеры 14 и 15, диафрагму 16, термоизолирующий материал 17. Корпус 1 снабжен также входным 18 и выходным 19 штуцерами. Измерительные трубки 6, 7 выполнены, например, из никеля. Терморезисторы 8, 9, 10, 11 выполнены, например, в виде проволочной намотки. В качестве термоизолирующего материала использована, например, каолиновая вата.It contains a housing 1 with a main 2 and measuring 3 channels and input 4 and output 5 cameras, measuring tubes 6 and 7, a heater and thermistors (made, for example, combined in the form of two heated thermosensitive elements of thermistors 8, 9 and 10, 11), bridge measuring circuit 12, supports 13, nozzles 14 and 15, diaphragm 16, thermally insulating material 17. The housing 1 is also equipped with an input 18 and an output 19 fittings. The measuring tubes 6, 7 are made, for example, of nickel. Thermistors 8, 9, 10, 11 are made, for example, in the form of wire winding. As thermally insulating material used, for example, kaolin wool.

Тепловой расходомер работает следующим образом. При подаче на мостовую измерительную схему 12 напряжения питания происходит нагрев терморезисторов 8, 9, 10, 11 и, как следствие, измерительных трубок 6, 7. Контролируемое вещество, например, газ, в тепловой расходомер подают через входной штуцер 18. Часть его проходит во входную камеру 4 измерительного канала 3, а другая - по основному каналу 2 с диафрагмой 16, которая определяет соотношениеThermal flowmeter operates as follows. When a supply voltage is applied to the bridge measuring circuit 12, the thermistors 8, 9, 10, 11 are heated and, as a result, the measuring tubes 6, 7. The controlled substance, for example, gas, is fed into the heat flow meter through the inlet fitting 18. A part of it passes into the input chamber 4 of the measuring channel 3, and the other on the main channel 2 with a diaphragm 16, which determines the ratio

- 3 сопротивлений каналов 2 и 3. Поток контролируемого вещества перераспределяет температуру по длине измерительных трубок 6, 7, в результа/ те чего изменяются величины сопротивлений пар терморезисторов 8, 9 и 10, 11 и нарушается равновесие моста мостовой измерительной схемы 12. При этом может использоваться, например, одна мостовая измерительная схема 12, к которой с помощью переключателей подключаются терморезисторы 8, 9 или 10, 11, Величина разбаланса мостовой измерительной схемы 12 пропорциональна расходу контролируемого вещества. Требуемое соотношение расходов контролируемого вещества через измерительные трубки 6, 7 обеспечивается жиклерами 14, 15, которые могут быть установлены или только в опоре 13 у входной камеры 4 или в обеих опорах 13. Диаметр и, в меньшей степени, длина жиклеров 14, 15 определяют сопротивление измерительного канала 3. Площадь их отверстий выбирается исходя из условия пропорциональности верхней границе диапазона измерения контролируемого вещества через измерительную трубку 6 или 7, Терморезисторы 8, 9 и 10, 11 подключают к мостовой измерительной схеме 12 таким образом, что при измерении нижней зоны расходов работает одна их соответствующая пара, размещенная, например, на измерительной трубке 6. При достижении определенного расхода, равного верхней границе диапазона измерения, подключается другая их пара, расположенная на измерительной трубке 7, обеспечивающая измерения в верхней зоне. При этом нижняя граница диапазона измерения для пары терморезисторов 10, 11 и измерительной трубки 7, соответствующих верхней зоне, равна верхней границе диапазона измерений для пары терморезисторов 8, 9 и измерительной трубки 6, соответствующих нижней зоне. При переходе из верхней зоны в нижнюю процесс происходит в обратном порядке. В электрической схеме теплового расходомера предусмотрена возможность обеспечения непрерывности и линейности градуировочной характеристики в общем диапазоне измерения расхода. В тепловом расходомере описанной- 3 resistances of channels 2 and 3. The flow of the controlled substance redistributes the temperature along the length of the measuring tubes 6, 7, as a result of which the resistance values of the pairs of thermistors 8, 9 and 10, 11 change and the equilibrium of the bridge of the bridge measuring circuit 12 is violated. used, for example, one bridge measuring circuit 12, to which thermistors 8, 9 or 10, 11 are connected using switches. The imbalance of the bridge measuring circuit 12 is proportional to the flow rate of the substance being controlled. The required ratio of the costs of the controlled substance through the measuring tubes 6, 7 is provided by the nozzles 14, 15, which can be installed either only in the support 13 at the inlet chamber 4 or in both supports 13. The diameter and, to a lesser extent, the length of the nozzles 14, 15 determine the resistance measuring channel 3. The area of their holes is selected based on the condition of proportionality to the upper boundary of the measurement range of the controlled substance through the measuring tube 6 or 7, Thermistors 8, 9 and 10, 11 are connected to the bridge measuring circuit 12 so that when measuring the lower flow zone one of their respective pairs is working, placed, for example, on the measuring tube 6. When a certain flow rate is reached, which is equal to the upper limit of the measuring range, their other pair is connected, located on the measuring tube 7, providing measurements in the upper zone. In this case, the lower limit of the measuring range for the pair of thermistors 10, 11 and the measuring tube 7 corresponding to the upper zone is equal to the upper boundary of the measuring range for the pair of thermistors 8, 9 and measuring tube 6 corresponding to the lower zone. When moving from the upper zone to the lower process, it occurs in the reverse order. In the electric circuit of the heat flow meter, it is possible to ensure the continuity and linearity of the calibration characteristic in the general range of flow measurement. In the heat meter described

- 4 конструкции для достижения указанного технического результата достаточно наличия двух измерительных трубок 6, 7, которые могут быть выполнены одинаковыми.- 4 designs to achieve the specified technical result, it is sufficient to have two measuring tubes 6, 7, which can be made the same.

Пример реализации. Тепловой расходомер газа рассчитан на измерения расхода от 20 до 1000 л/ч. Он выполнен на основе одинаковых никелевых измерительных трубок 6, 7 диаметром 1,4 мм с толщиной стенок 0,05 мм. Терморезисторы 8, 9, 10, 11 изготовлены из никелевой проволоки диаметром 0,03 мм, покрытой теплостойкой эмалью, и имеют сопротивление каждый 90 Ом. В качестве термоизолирующего материала использована каолиновая вата. Жиклеры 14, 15 установлены в опоре 13 со стороны входной камеры 4 и имеют длину 8 мм каждый. Диаметр отверстия жиклера 14 равен 0,03 мм, а жиклера 15 - 0,15 мм. При этом нижняя зона измерений составила от 20 до 200 л/ч, а верхняя - от 200 до 1000 л/ч. Погрешность измерения в обеих зонах не превышает 1,5%.Implementation example. The thermal gas flow meter is designed to measure flow rates from 20 to 1000 l / h. It is made on the basis of identical nickel measuring tubes 6, 7 with a diameter of 1.4 mm and a wall thickness of 0.05 mm. Thermistors 8, 9, 10, 11 are made of nickel wire with a diameter of 0.03 mm, coated with heat-resistant enamel, and have a resistance of every 90 Ohms. As a thermally insulating material, kaolin wool was used. The nozzles 14, 15 are installed in the support 13 from the side of the inlet chamber 4 and have a length of 8 mm each. The diameter of the nozzle opening 14 is 0.03 mm, and the nozzle 15 is 0.15 mm. In this case, the lower measurement zone was from 20 to 200 l / h, and the upper - from 200 to 1000 l / h. The measurement error in both zones does not exceed 1.5%.

Тепловой расходомер, выполненный в соответствии с полезной моделью, имеет более простую конструкцию по сравнению с известными тепловыми расходомерами, работающими в широком диапазоне измерения расхода, обеспечивая при этом более высокую точность.The heat flow meter, made in accordance with the utility model, has a simpler design than the known heat flow meters operating in a wide range of flow measurement, while providing higher accuracy.

Источники информации:Sources of information:

1.Преобразователь расхода газа ПРГ-1. Паспорт ИЛЕВ.407131.001ПС. Москва, 1986.1. PRG-1 gas flow converter. Passport ILEV.407131.001PS. Moscow, 1986.

2.Патент США N 3187569, кл. 73-196, 1965.2. U.S. Patent No. 3,187,569, cl. 73-196, 1965.

Claims

1. A heat flow meter comprising a housing with a main channel and a measuring channel made therein, including an input and an output chamber, at least two measuring tubes placed parallel to one another, fixed by their ends in supports installed in the input and output chambers, provided with through holes, coaxial with the measuring tubes, and the heater and thermistors located on each measuring tube included in the bridge measuring circuit, characterized in that e jets in through holes of poles, the area of holes in which are selected from the condition of proportionality of the upper boundary of the controlled substance flow range over a respective measuring tube.

2. The flow meter according to claim 1, characterized in that the diaphragm is installed in the main channel.

3. The flowmeter according to claim 1, characterized in that the internal volume of the housing in the area of the measuring tubes is filled with thermally insulating material.