SU1719900A1

SU1719900A1 - Microflowmeter

Info

Publication number: SU1719900A1
Application number: SU904800060A
Authority: SU
Inventors: Акил Адылович Азимов
Original assignee: Научно-Производственное Объединение "Саниири"
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1990-03-06
Publication date: 1992-03-15

Abstract

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано дл измерени и индикации микрорасходов, например , газа в автоматизированных микроплотных и микромодельных установках, а также при автоматизации научных исследований. Цель изобретени - упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров, Газ подводитс через штуцер 2 к соплу 4, отдел сь от сопла 4, каждый пузырек формирует импульс давлени , передающийс пьезокерамическому соплу 4. Последнее преобразует механические импульсы в электрические сигналы, которые после обработки усилителем формирователем 5 поступают на вход счетчика импульсов 6. 1 ил.The invention relates to instrumentation and can be used to measure and display micro expenses, such as gas in automated micro-density and micro-model installations, as well as in the automation of scientific research. The purpose of the invention is to simplify the design and reduce the overall dimensions. Gas is supplied through nozzle 4 to nozzle 4, separated from nozzle 4, each bubble generates a pressure pulse transmitted to the piezoceramic nozzle 4. The latter converts mechanical pulses into electrical signals that, after being processed by the amplifier shaper 5 arrive at the input of the pulse counter 6. 1 Il.

Description

Изобретение относитс к приборостроению и может быть использовано дл измерени и индикации микрорасходов, например, газа в автоматизированных мик-. роплотных и микромодельных установках, а также при автоматизации научных исследований .The invention relates to instrumentation engineering and can be used to measure and indicate micro expenses, for example, gas in automated microns. roplotnyh and micromodel installations, as well as in the automation of scientific research.

Известны микрорасходомеры газов, содержащие погруженное в кювету с жидкостью сопло и фотоэлемент с оптическими системами, подключенный к фиксирующему прибору.Micro gas flow meters are known, containing a nozzle immersed in a cuvette filled with liquid and a photocell with optical systems connected to a fixing device.

Недостаток таких устройств состоит в том, что дл их реализации необходимо примен ть прозрачные жидкие среды и кювету, а также довольно сложную систему оптического счета преобразовани пузырьков газа . Это снижает надежность и прибор имеет значительные габаритные размеры. Кроме того дл измерени пределов измерени необходимо примен ть жидкости с большой плотностью, а номенклатура оптически прозрачных жидкостей ограничена. Это сужает область применени расходомеров.The disadvantage of such devices is that they require the use of transparent liquid media and a cuvette, as well as a rather complicated optical counting system for the transformation of gas bubbles. This reduces the reliability and the device has significant overall dimensions. In addition, it is necessary to use liquids with a high density to measure the limits of measurement, and the range of optically transparent liquids is limited. This narrows the range of application of the flowmeters.

Наиболее близким к изобретению вл етс расходомер, содержащий кювету с жидкостью, входной штуцер с соплом, дополнительную пробку с мембраной, установленную на одном уровне с торцом сопла и перпендикул рно ему. а на втором конце трубки размещена камера с установленным в ней микрофоном, выход которой через усилитель-формирователь импульсов подключен к электрическому счетчику.Closest to the invention is a flow meter containing a cuvette filled with liquid, an inlet fitting with a nozzle, an additional plug with a membrane installed flush with the end of the nozzle and perpendicular to it. and at the second end of the tube there is a camera with a microphone installed in it, the output of which is connected to an electric meter through an amplifier-pulse generator.

Достоинством этого устройства вл етс его некритичность к оптическим свойствам жидкости, заполн ющей кювету. Однако его существенным недостатком вл етс сложность конструкции акустического подсчета количества пузырьков газа и значительные габаритные размеры. Кроме того при измерении расхода газа в лини х со значительными колебани ми статического давлени необходимо применение дослThe advantage of this device is that it is not critical to the optical properties of the fluid that fills the cuvette. However, its significant drawback is the complexity of the design of the acoustic counting of the number of gas bubbles and the significant overall dimensions. In addition, when measuring gas flow in lines with significant fluctuations in static pressure, it is necessary to apply

GG

ю юyu yu

полнительных мер дл защиты акустической системы регистрации пузырьков, что также увеличивает затраты и габаритные размеры.measures to protect the speaker recording system of bubbles, which also increases costs and overall dimensions.

Целью изобретени вл етс упрощение конструкции и уменьшение габаритных размеров микрорасходомера..The aim of the invention is to simplify the design and reduce the overall dimensions of the micro flow meter.

Цель достигаетс тем, что в микрорасходомере , содержащем кювету с жидкостью, входной штуцер с цилиндрическим соплом, усилитель-формирователь импульсов, подключенный к счетчику импульсов, во входном штуцере установлена эластична втулка, а сопло выполнено из пъезокерами- ки с двум электродами, подключенными к усилителю-формирователю импульсов, причем сопло размещено в эластичной втулке.The goal is achieved by the fact that in a micro-flow meter containing a cuvette with a liquid, an inlet nozzle with a cylindrical nozzle, a pulse forming amplifier connected to a pulse counter, an elastic sleeve is installed in the nozzle, and the nozzle is made of piezoceramics with two electrodes connected to the amplifier a pulse former with the nozzle placed in an elastic sleeve.

На чертеже представлена принципиальна схема устройства.The drawing shows a schematic diagram of the device.

Микрорасходомер состоит из кюветы 1, частично заполненной жидкостью, не реагирующей с измер емым газом, входного штуцера 2, в котором в эластичной втулке 3 размещено цилиндрическое сопло 4 с двум напыленными на ее поверхность электродами , которые подключены к усилителю-формирователю импульсов 5, выход которого подключен к счетчику импульсов б,Micro consumption meter consists of a cuvette 1, partially filled with a liquid that does not react with the measured gas, an inlet fitting 2, in which a cylindrical nozzle 4 is placed in an elastic sleeve 3 with two electrodes sprayed on its surface, which are connected to a pulse driver 5, the output of which connected to pulse counter b,

Работа устройства заключаетс в следующем .The operation of the device is as follows.

В зависимости от изменени расхода газа, который подводитс через входной штуцер 2 к соплу 4, измен етс частота отделени пузырьков на погруженном в жидкость срезе сопла 4. То, что с изменением расхода измен етс частота отрыва пузырьков газа при барботаже, объ сн етс тем, что при расходе ускор етс процесс формировани пузырька, которое происходит под действием силы давлени газа, преодолевающей действие сил поверхностного нат жени на границе раздела жидкость-газ, При отделении каждого пузырька формируетс импульс давлени , передающийс пъезо- керамическому соплу 4. Последний преобразует механические импульсы в электрические сигналы, которые после обработки усилителем-формирователем 5, поступают на вход счетчика импульсов 6. Счетчик 6 осуществл ет измерение количества пузырьков газа, которое пропорци- онально его расходу, за заданный оператором интервал времени, а также дл контрол изменени генерируемого количества пызырьков газа. Подсчет импульсов может производитьс по программе двум 3-разр дными дес тичными счетчиками и одним 6-разр дным, управлением оператором с помощью переключател , имеющего положение Старт и Стоп.Depending on the change in the gas flow rate, which is supplied through the inlet fitting 2 to the nozzle 4, the frequency of the separation of bubbles on the immersed section of the nozzle 4 immersed in the liquid changes. that at the flow rate, the bubble formation process, which occurs under the action of a gas pressure force, which overcomes the action of surface tension forces at the liquid-gas interface, is accelerated. At the separation of each bubble, a pressure pulse is generated, The latter converts mechanical pulses into electrical signals, which, after being processed by the amplifier driver 5, are fed to the input of pulse counter 6. Counter 6 measures the number of gas bubbles, which is proportional to its flow rate, set by the operator time, as well as to control the change in the generated amount of gas bubbles. Pulse counting can be performed according to the program by two 3-digit decimal counters and one 6-bit control by the operator using a switch that has a Start and Stop position.

Выполнение сопла из пъезокерами- ческого материала с двум электродами, размещенного во входном штуцере в эластичной втулке имеет следующие преиму- щества.The design of a nozzle from a piezoceramic material with two electrodes placed in the inlet fitting in an elastic sleeve has the following advantages.

1,Достигаетс совмещение в одном элементе генератора пузырьков газа и чувствительного элемента, реагирующего на частоту отделени пузырьков со среза сопла, что1, A combination of a gas bubble generator and a sensitive element reacting to the frequency of the separation of bubbles from the nozzle section is achieved in one element, which

0 практически не требует дополнительного пространства дл территориального размещени устройства регистрации пузырьков. Это обсто тельство позвол ет уменьшить габаритные размеры и упростить конструк5 цию устройства.0 practically does not require additional space for the territorial location of the device for recording bubbles. This circumstance makes it possible to reduce the overall dimensions and simplify the design of the device.

2.Размещение сопла в эластичной втулке , выполненного, например, из искусственного каучука, защищает систему съема от внешних вибраций, т.е. повышаетс надеж0 ность измерени .2. The placement of the nozzle in an elastic sleeve, made, for example, of artificial rubber, protects the removal system from external vibrations, i.e. measurement reliability is increased.

3.Применение в качестве паъезокера- мического сопла трубчатого пъезоэлемента размещенного в эластичной втулке, от звукоснимател с корундовыми иглами обыкно5 венного или стереофонического бытового проигрывател , позвол ет значительно сократить затраты на реализацию устройства. Габаритные размеры такого трубчатого пъезоэлемента: длина 15 мм, диаметр внутрен0 ний 0,6 мм, внешний 1,3 мм, полностью отвечают требовани м к геометрическим размерам сопла известных расходомеров.3. The use of a tubular piezoelectric element placed in an elastic sleeve from a pickup with corundum needles of an ordinary or stereo domestic player as a paeceramic ceramic nozzle makes it possible to significantly reduce the cost of implementing the device. The overall dimensions of such a tubular piezoelectric element: a length of 15 mm, an internal diameter of 0.6 mm, and an external diameter of 1.3 mm fully meet the requirements of the geometric dimensions of the nozzle of known flow meters.

4,Не требуетс защита сопла от колебаний статического давлени в линии, так как4. The nozzle is not required to be protected from fluctuations in static line pressure, since

5 пъезокерамика практически не измен ет генерируемые импульсы от колебаний давлени .5, piezoceramics practically does not change the generated pulses from pressure fluctuations.

Пьезоэлектрическа керамика, использованна в качестве чувствительного эле0 мента, имеет следующие преимущества: относительна дешевизна, хороша частотна характеристика - ниже своей резонансной частоты керамика не дает амплитудных и фазовых искажений, широкий диапазонPiezoelectric ceramics, used as a sensitive element, has the following advantages: relatively cheap, good frequency response - ceramics do not produce amplitude and phase distortions below their resonant frequency, wide range

5 температуры измер емой среды (например, дл керамики типа ЦТС интервал рабочих температур равен 60-300°С) высока механическа прочность (до 35 103 Н/см2) и высока чувствительность (до ЗмкВ/бар).5 temperature of the measured medium (for example, for ceramics of the PZT type, the working temperature range is 60-300 ° C) high mechanical strength (up to 35 103 N / cm2) and high sensitivity (up to ZmVV / bar).

Claims

0 A prototype device has been developed with the following technical characteristics: measurement limit 0 ... 25 l / h; the amplitude of the pulses from the amplifier-5V, the maximum number of pu5 zyrkov through the cuvette 400 pcs./min. pulse counting error 0.2%, cuvette overall dimensions 22x93 mm. Claims of Invention Micro-flow meter containing a cuvette with a liquid, inlet fitting with a cylindrical-.

a nozzle, a pulse shaping amplifier connected to a pulse counter, characterized in that, in order to simplify the design and reduce its overall dimensions, it is provided with an elastic sleeve installed in the input

the nozzle, and the nozzle is made of piezoelectric ceramics with two electrodes connected to the amplifier-shaper, and the nozzle is installed in an elastic sleeve.