RU7741U1

RU7741U1 - JET FREQUENCY FLOW SENSOR

Info

Publication number: RU7741U1
Application number: RU96115993/20U
Authority: RU
Inventors: Н.В. Вологодский; С.Н. Полковников; Ю.А. Федоров
Original assignee: Научно-производственная фирма "Регистр"
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-09-16

Abstract

1. Струйный частотный датчик расхода, содержащий первичный струйный переключатель, выполненный в пластинах и замкнутый отрицательными обратными связями, и пневмоэлектропреобразователь, отличающийся тем, что введены дополнительный струйный переключатель, управляющие сопла которого соединены дополнительными каналами с выходными соплами первичного струйного переключателя, а выходные сопла дополнительного переключателя соединены с пневмоэлектропреобразователем.2. Датчик по п.1, в который введены жиклеры, установленные в каналах, соединяющих управляющие сопла дополнительного переключателя с выходными соплами первичного переключателя.3. Датчик по п.1, в котором струйный первичный переключатель выполнен n-ступенчатым, а отношение сопл дополнительного переключателя к площадям соответствующих сопл первой ступени первичного переключателя равно k, а площади сопл каждой последующей ступени вбольше соответствующих площадей предыдущей.1. The jet frequency flow sensor containing a primary jet switch made in the plates and closed by negative feedbacks, and a pneumatic-electric converter, characterized in that an additional jet switch is introduced, the control nozzles of which are connected by additional channels to the output nozzles of the primary jet switch, and the output nozzles of an additional the switch is connected to the pneumatic electroconverter. 2. The sensor according to claim 1, in which the nozzles are installed in the channels connecting the control nozzles of the auxiliary switch with the output nozzles of the primary switch. The sensor according to claim 1, in which the jet primary switch is made n-step, and the ratio of the nozzles of the auxiliary switch to the areas of the corresponding nozzles of the first stage of the primary switch is k, and the area of the nozzles of each subsequent stage is larger than the corresponding areas of the previous one.

Description

Предложенная полезная модель относится к технике измерения расхода, в частности к средствам измерения расхода газов или жидкостей. -. Известен струйный частотный расходомер, содержащий струйный переключатель, выходы которого соединены каналаш обратной связи с соплами управления, и пневмоэлектропреобразователь см., например. Современные методы и приборы автоматического контроля и регулирования технологических процессов, М., МДНТП, 1984, стр.152-1563.The proposed utility model relates to techniques for measuring flow, in particular to means for measuring the flow of gases or liquids. -. Known jet frequency flow meter containing a jet switch, the outputs of which are connected to the feedback channel of the control nozzles, and pnevmoelektropreobrazovatel see, for example. Modern methods and devices for automatic control and regulation of technological processes, M., MDNTP, 1984, pp. 152-1563.

Недостатком такого расходомера является существенная нелинейность характеристики из-за наличия задержки сигнала в каналах обратной связи, независящей .от расхода проходящей через датчик среды и искажающей его характеристику, что ограничивает область применения устройства.The disadvantage of such a flow meter is the significant non-linearity of the characteristic due to the presence of a signal delay in the feedback channels, which is independent of the flow rate passing through the medium sensor and distorting its characteristic, which limits the scope of the device.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой модели является струйный частотный датчик расхода содержаний струйные переключатели, сопла питания котор1ж соединены с входным отверстием, а дренажные полости - с выходным отверстием, выходные сопла каждого переключателя подключены к управляющим соплам последующего переключателя. К вдлсодным соплам одного из переключателей подключен пневмоэлектропреобразователь Сем. А.С. СССР N 857 714, КЛ. G 01 F1/48, 1977. .The closest in technical essence to the claimed model is an inkjet frequency sensor for the flow of contents of the jet switches, the power nozzles of which are connected to the inlet, and the drainage cavities are connected to the outlet, the output nozzles of each switch are connected to the control nozzles of the subsequent switch. A pneumatic electroconverter Sem is connected to the nozzles of one of the switches. A.S. USSR N 857 714, CL. G 01 F1 / 48, 1977..

Это устройство имеет существенную нелинейность характеристики из-за наличия отраженного от чувствительного элемента пневмоэлектропреобразователя пневматического сигнала, имеющего запаздывание независящее от расхода проходящей через датчик среды, и искажающего характеристику датчика. Кроме того, отбираемый пневматический сртгнал, особенно на малых расходах измеряемой жидкости (газа), имеет малую амплитуду, вследствие чего датчик на малых расходах имеет низкую помехозащищеннооть - низкую надежность. Все.это препятствует широкому применению датчика.This device has a significant non-linearity of the characteristic due to the presence of a pneumatic signal reflected from the sensitive element of the pneumoelectro-converter, having a delay independent of the flow rate of the medium passing through the sensor, and distorting the characteristic of the sensor. In addition, the selected pneumatic transmission, especially at low flow rates of the measured liquid (gas), has a small amplitude, as a result of which the sensor at low flow rates has low noise immunity - low reliability. All this prevents the widespread use of the sensor.

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является создание датчика имеющего более высокую точность, надежность, линейность характерио ЕИКи, а так же работоспособного в более широком диапазоне расходов. The task to which the claimed utility model is directed is to create a sensor having higher accuracy, reliability, linearity characterizing EICs, as well as working in a wider range of costs.

Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее первичный струйный переключатель, выполненный в пластинах и замкнутый отрицательными обратными связями, и пневмоалектропреобразователь,The problem is solved in that in a device containing a primary jet switch made in the plates and closed by negative feedbacks, and pneumatic transducer,

введен дополнительный струйный переключатель, управляющие сопла которого соединены с выходными соплами первичного струйI.«an additional jet switch has been introduced, the control nozzles of which are connected to the output nozzles of the primary jets I. "

ного переключателя, а выходные сопла дополнительного переключателя соединены о пневмоэлектропреобразователем.switch, and the output nozzles of the additional switch are connected about the pneumatic electroconverter.

Дополнительно в датчик могут быть введены жиклеры, установленные в каналах соединяюпщх управляющие сопла дополнительного переключателя с выходными соплами первичного переключателя.In addition, nozzles installed in the channels connecting the control nozzles of the auxiliary switch with the output nozzles of the primary switch can be introduced into the sensor.

////

- 3 - 3

перек:нючателя к площадям соответствующих сопл первой ступени первичного переключателя равно k, а площади оопл каждой последующей ступени в (k-i-l) больше соответствующих площадей предыдущей.cross: of the nuler to the areas of the corresponding nozzles of the first stage of the primary switch is k, and the area of the nozzles of each subsequent stage is (k-i-l) larger than the corresponding areas of the previous one.

Предложенная полезная модель шглюотрируется чертежами, где:The proposed utility model is glazed by drawings, where:

На фиг.1 представлена схема струйного частотного датчика расхода..Figure 1 presents a diagram of an inkjet frequency flow sensor ..

На фрп.2 и 3 представлены дополнительные в ианты схемы датчика.Frp.2 and 3 present additional sensor circuits in ini.

Струйный частотный датчик расхода содержит первичный струйный переключатель 1, замкнутый каналами 2 и 3 отрицательной обратной связями, соединяющими выходные сопла 4 и 5 струйного переключателя 1 с управляющими соплами 6 и 7, дополнительный струйный переключатель 8, управляющие сопла 9 и 10 которого соединены с выходными соплами 4 и 5 струйного переключателя 1, а выходные сопла 11 и 12 дополнительного переключателя 8 соединены с пневмоэлектропреобраэователем 13. The jet frequency flow sensor comprises a primary jet switch 1 closed by negative feedback channels 2 and 3 connecting the output nozzles 4 and 5 of the jet switch 1 to the control nozzles 6 and 7, an additional jet switch 8, the control nozzles 9 and 10 of which are connected to the output nozzles 4 and 5 of the jet switch 1, and the output nozzles 11 and 12 of the additional switch 8 are connected to the pneumatic-electric converter 13.

Датчик (ом.фиг.2) может содержать жиклеры 14 и 15, установленные в каналах 16 и 17, сюединяющих выходные сопла 4 и 5 первичного переключателя 1 с управляющими соплами 9 и-10 дополнительного переключателя 8.The sensor (ohm. FIG. 2) may contain jets 14 and 15 installed in channels 16 and 17, connecting the output nozzles 4 and 5 of the primary switch 1 with the control nozzles 9 and 10 of the additional switch 8.

Первичный струйный переключатель 1 (см.фиг.3) может быть выполнен из п ступеней - например, при , состоять из трех переключателей 20, 21 и 22, при этом отношение площадей сопл дополнительного переключателя 8 к площадям соответствующих сопл первой ступени 20 первичного переключателя равно k, а площади сопл каждой последующей ступени (переключателей 21 и 22) в Ck+l) больше соответствующих площадей предыдущей ступени, то есть площади сопл переключателя 21 в VCk ) раз больще площадей соответствующих сопл переключателя 20, а сопла переключателя 22 в V(k+l) раз больше площадей соответствующих сопл переключателя 21. Струйный частотный датчик расхода работает следующим образом. Среда, расход -которой измеряется, поступает к питающим соплам переключателей 1 и 3 по входному каналу 19, проходит через переключатели 1 и 8, профили которых выполнены, например, в пластинах. Б струйном переключателе 1 происходит периодическое переключение силовой струи, истекающей из сопла питания-, за счет от|зицательных обратнь х связей (соединения выходных сопл 4 и 5 с управляющими соплами 6 и 7). При этом в выходных соплах 4 и 5 поочередно возникают импульсы давления, которые поступают к управляющим соплам 9 и 10 дополнительного переключателя 8, формируя в его выходных соплах 11 и 12 импульсы, которые фиксируются пневмоэлектропреобразователем 13. Частота этих импульсов пропорциональна расходу среды протекающей через датчик. Так как импульсы давления, образующиеся в выходных соплах 11 и 12 дополнительного переключателя 8, после отражения от чувствительного элемента пневмоэлектропреобрааователя 13 возвращаются с посто,янным запаздыванием в выходные сопла 11 и 12 дополнительного переключателя 8, они (импульсы) оказывают слабое влияние на работу (на время переключения) дополнительного переключателя 8 и практически не оказывают влияние на работу переключателя 1. Следовательно линейность и точность характеристики датчр1ка повышаются. Одновременно повыщается и уровень сигнала отбираемого на пневмоэлектропреобразователь 13, поскольку выходные сопла 11 и 12 дополнительного преобразователя 8 соединены с беэрасходными полостями пневмоэлектропреобразователя 13, так что нет потерь полезного пневматического сигнала на трение и внезапное расширение в вы:Содных соплах 11 и 12. Повышение амплитуды выходного сршнала ведет к повышению помехозащищенности датчика (его меньшей чувствительности к внешним шумам), повышает надежность, позволяет расширить рабочий диапазон датчика (появляется возможность работы на меньших перепадах давления на датчике - при меньших измеряемых расходах).The primary jet switch 1 (see Fig. 3) can be made of n steps - for example, when, consist of three switches 20, 21 and 22, while the ratio of the nozzle areas of the additional switch 8 to the areas of the corresponding nozzles of the first stage 20 of the primary switch is k, and the nozzle areas of each subsequent stage (switches 21 and 22) in Ck + l) are larger than the corresponding areas of the previous stage, i.e., the nozzle areas of the switch 21 in VCk) are larger than the areas of the corresponding nozzles of the switch 20, and the nozzles of the switch 22 are in V (k + l) times more Chez areas of the corresponding nozzles 21. Ink frequency switch flow sensor operates as follows. The medium, the flow rate of which is measured, enters the supply nozzles of the switches 1 and 3 through the input channel 19, passes through the switches 1 and 8, the profiles of which are made, for example, in the plates. In the jet switch 1 there is a periodic switching of the power jet flowing out of the power nozzle, due to negative feedback links (connecting the output nozzles 4 and 5 with the control nozzles 6 and 7). At the same time, pressure pulses occur in the output nozzles 4 and 5, which arrive at the control nozzles 9 and 10 of the additional switch 8, forming pulses in its output nozzles 11 and 12, which are fixed by the pneumoelectric converter 13. The frequency of these pulses is proportional to the flow rate of the medium flowing through the sensor. Since the pressure pulses generated in the output nozzles 11 and 12 of the additional switch 8, after reflection from the sensing element of the pneumatic-electric converter 13 return with a constant delay to the output nozzles 11 and 12 of the additional switch 8, they (pulses) have a weak effect on the operation (on switching time) of the additional switch 8 and practically do not affect the operation of switch 1. Consequently, the linearity and accuracy of the characteristics of the sensor increase. At the same time, the signal level taken to the pneumatic converter 13 is also increased, since the output nozzles 11 and 12 of the additional converter 8 are connected to the zero-flow cavities of the pneumatic converter 13, so that there is no loss of the useful pneumatic signal due to friction and sudden expansion in the output nozzles 11 and 12. Increase in the output amplitude The lead leads to an increase in the noise immunity of the sensor (its lower sensitivity to external noise), increases reliability, and allows to expand the working range of the sensor (appeared it is possible to operate at lower pressure drops across the sensor - at lower measurable flow rates).

В варианте на фиг.2 введение жиклеров 14 и 15, установленных в каналах 16 и 17, соединяющих управляющие сопла 9 и 10 дополнительного переключателя 8 с выходными каналами 4 и 5.первичного переключателя 1, препятствует значительному падению уровня сигнала в каналах обратной связи 2 и 3, стабилизируя неизменным время переключения первичного переключателя 1, повышая точность работы датчика.In the embodiment of FIG. 2, the introduction of the nozzles 14 and 15 installed in the channels 16 and 17 connecting the control nozzles 9 and 10 of the additional switch 8 to the output channels 4 and 5. of the primary switch 1 prevents a significant drop in the signal level in the feedback channels 2 and 3, stabilizing the switching time of the primary switch 1 unchanged, increasing the accuracy of the sensor.

Характеристики устройств на фиг.1 и .З аналогичны. Выполнение первичного струйного переключателя 1 трехкаскадным позволяет существенно уменьшить (по сравнению с однокаскадным переключателем) относительную величину транспортного запаздывания в коммуникационных каналах 2 и 3 (отношение времени прохождения сигнала по. каналам 2 и 3 к времени переключения струи в переключателе 1), что повышает линейность характеристики датчика, расширяет его рабочий диапазон. Одновременно, выполнение площадей сопл дополнительного переключателя 8 в k раз больше плошэдей соответствующих сопл первой ступени 20 первичного переключателя, то естьThe characteristics of the devices in figure 1 and .3 are similar. The implementation of the primary jet switch 1 three-stage allows you to significantly reduce (compared with a single-stage switch) the relative value of the transport delay in the communication channels 2 and 3 (the ratio of the signal travel time through the channels 2 and 3 to the time of switching the jet in switch 1), which increases the linearity of the characteristic sensor, extends its operating range. At the same time, the execution of the nozzle areas of the additional switch 8 is k times larger than the area of the corresponding nozzles of the first stage 20 of the primary switch, i.e.

Fflon/Fl k.Fflon / Fl k.

Здесь: Рдоп-площадь сопла дополнительного переключателя 8; F1 - плопрдь сопла переключателя 0 первой ступени.Here: Rdop-area of the nozzle of the additional switch 8; F1 is the nozzle size of switch 0 of the first stage.

Выполнение площадей сопл переключателя 21 второй ступени в V(k+l) раз больще площадей соответствующих сопл переключателя первой ступени 20, а также выполнение площадей сопл переключателя 22 третьей ступени в VCk+l) больше площадей соответствующих сопл переключателя второй ступени 21, обеспечивает для каждой ступени переключателя 1 равенство отнощений площадей выходных сопл к площадям подсоединенных к ним управляющих сопл. Действительно, принятые отношения соответствующих площадей сопл второй ступени к площадям соответствующих сопл первой ступени равны отношениям площадей сопл третьей ступени к площадям соответствующих сопл второй ступени, то естьThe execution of the areas of the nozzles of the second stage switch 21 in V (k + l) times larger than the areas of the corresponding nozzles of the first stage switch 20, as well as the areas of the nozzles of the third stage switch 22 in VCk + l) more than the areas of the corresponding nozzles of the second stage switch 21, provides for each switch steps 1, the equality of the ratio of the areas of the output nozzles to the areas of the connected control nozzles. Indeed, the accepted ratios of the respective areas of the nozzles of the second stage to the areas of the corresponding nozzles of the first stage are equal to the ratios of the areas of the nozzles of the third stage to the areas of the corresponding nozzles of the second stage, i.e.

F2/F1 F3/F2 V(l+k),F2 / F1 F3 / F2 V (l + k),

и при этом отношение площадей сопл нагрузки третьей ступени к плошдцям соответствующих сопл третьей ступени равноand the ratio of the areas of the nozzles of the load of the third stage to the squares of the corresponding nozzles of the third stage is

(Fl+Fдoп)/FЗ Cl+Fдoп/Fl)/((FЗ/F2)CF2/Fl)) (Fl + Fdop) / FЗ Cl + Fdop / Fl) / ((FЗ / F2) CF2 / Fl))

(l+k)/(CV(l-k))(3|/(l+k))) V(l+k). (l + k) / (CV (l-k)) (3 | / (l + k))) V (l + k).

Здесь: F и F3 - площади сопл переключателей 21 и 22 второй и третьей ступени.Here: F and F3 are the nozzle areas of the switches 21 and 22 of the second and third stages.

Так достигается одинаковая относительная нагрузка для каждой ступени первичного переключателя 1 датчика (датчик имеет одинаковые еапасы по переключающим перепадам во всех ступенях), что повышает стабильность работы датчика, расширяет рабочий диапазон.Thus, the same relative load is achieved for each stage of the primary switch 1 of the sensor (the sensor has the same range of switching differences in all stages), which increases the stability of the sensor, extends the operating range.

- О Аналогично можно показать, что при выполнении первичного перекшочаталя 1 из п ступеней, то для повышения стабильности работы датчика, расширения его рабочего диапазона следует площади сопл каждой последующей ступени первичного переключателя 1 выполнять в V(k+l) раз больше площадей соответствующих сопл предыдущей ступени.- О Similarly, it can be shown that when performing the primary changeover 1 of the n steps, then to increase the stability of the sensor and expand its operating range, the area of the nozzles of each subsequent stage of the primary switch 1 should be performed V (k + l) times larger than the areas of the corresponding nozzles of the previous steps.

Таким образом, введение дополнительного струйного перещпочателя 8, управляющие соплз Э и 10 которого соединены с выходными соплами 4 и 5 первичного струйного переключателя 1, а выходные сопла 11 и 12 с пневмозлектропреобразователем 13, а также введение жиклеров 14 и 15, установленных в выходных каналах 16 и 17,. соединяющих управляющие сопла 9 и 10 дополнительного переключателя 8 с выходными соплами 4 и 5 первичного переключателя 1, а также выполнение первичного струйного переключателя 1 п-ступенчатым, и обеспечение отношения площадей сопл дополнительного перек1лючателя 8 к площадям соответствующ их сопл первой ступени 20 первичного переключателя 1 равным k, а площдци сопл каждой последующей ступени в V(k+l) больше соответствующих площадей предыдущей, позволяет повысить точность измерения расхода, расщирить рабочий диапазон и повысить надежность датчика.Thus, the introduction of an additional jet shifter 8, the control nozzles E and 10 of which are connected to the output nozzles 4 and 5 of the primary jet switch 1, and the output nozzles 11 and 12 with a pneumatic transducer 13, as well as the introduction of nozzles 14 and 15 installed in the output channels 16 and 17 ,. connecting the control nozzles 9 and 10 of the auxiliary switch 8 with the output nozzles 4 and 5 of the primary switch 1, as well as the execution of the primary jet switch 1 p-step, and ensuring the ratio of the areas of the nozzles of the additional switch 8 to the areas corresponding to their nozzles of the first stage 20 of the primary switch 1 equal k, and the nozzle area of each subsequent stage in V (k + l) is larger than the corresponding areas of the previous one, it allows to increase the accuracy of flow measurement, expand the operating range and increase the reliability of the sensors ika.

Технический директорTechnical Director

НПФ РЕГИСТР //ЛЪ/У А.С.АбрамовNPF REGISTR // LA / U A.S. Abramov

Claims

1. The jet frequency flow sensor containing a primary jet switch made in the plates and closed by negative feedbacks, and a pneumatic-electric converter, characterized in that an additional jet switch is introduced, the control nozzles of which are connected by additional channels to the output nozzles of the primary jet switch, and the output nozzles of an additional the switch is connected to a pneumatic electroconverter.

2. The sensor according to claim 1, in which the nozzles are installed in the channels connecting the control nozzles of the additional switch with the output nozzles of the primary switch.

3. The sensor according to claim 1, in which the jet primary switch is made n-step, and the ratio of the nozzles of the additional switch to the areas of the corresponding nozzles of the first stage of the primary switch is k, and the area of the nozzles of each subsequent stage is

more corresponding areas of the previous one.