SU1719944A1

SU1719944A1 - Pressure differential meter

Info

Publication number: SU1719944A1
Application number: SU894765454A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Орлов; Вячеслав Алексеевич Баландин; Сергей Вениаминович Пасечник; Сергей Петрович Зоткин; Андрей Евгеньевич Соловьев; Игорь Николаевич Васильев
Original assignee: Московский Инженерно-Строительный Институт Им.В.В.Куйбышева; Московский институт приборостроения
Priority date: 1989-12-06
Filing date: 1989-12-06
Publication date: 1992-03-15

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и позвол ет расширить диапазон и повысить точность измерений разности давлений. Давление жидкостной среды, протекающей через кон- фузорную вставку 1, передаетс на мембраны 4 через трубки дл отбора давлени 5 и 4 у/ риг1 ный кий ник, ьев ery E I. 1. ИЙ ьно- шисть ние кон- бра 5 и 2 в6 и двухходовой коммутирующий вентиль 7, снабженный приводом. Под действием разности давлений, действующих на мембраны 4, происходит перетекание нематического жидкого кристалла 10 через плоский пр моугольный прозрачный капилл р 8 из одной полости камер 2 или 3, отделенных мембранами 4, в другую. Течение нематического жидкого кристалла через капилл р 8 вызывает возникновение в нем ориентации, при- вод щей к изменению его оптических свойств, величина которых зависит от величины скорости течени нематического жидкого кристалла 10 через капилл р 8. Посто нное течение нематического жидкогй кристалла 10 через капилл р 8 в процессе измерени разности давлений обеспечиваетс двухходовым коммутирующим вентилем 7, а измерение оптических свойств нематического жидкого кристалла 10 осуществл етс с помощью оптронной пары 9. Зил. 3 10 3 л Ё XI ЧЭ N0 4 The invention relates to a measuring and measuring technique and allows expanding the range and improving the accuracy of pressure differential measurements. The pressure of the liquid medium flowing through the confluent insert 1 is transferred to the membranes 4 through tubes for taking pressure of 5 and 4 y / a rifle bar, lev ery E. I. 1. ICI shear constriction 5 and 2 b6 and two-way switching valve 7, equipped with a drive. Under the action of the pressure difference acting on the membranes 4, the nematic liquid crystal 10 flows through a flat rectangular transparent capillary 8 from one cavity of chambers 2 or 3, separated by membranes 4, into another. The flow of a nematic liquid crystal through the capillary 8 causes an orientation in it that leads to a change in its optical properties, the magnitude of which depends on the flow rate of the nematic liquid crystal 10 through the capillary 8. The constant flow of the nematic liquid crystal 10 through the capillary 8 in the process of measuring the pressure difference is provided by a two-way switching valve 7, and the optical properties of the nematic liquid crystal 10 are measured using an optocoupler pair 9. Zil. 3 10 3 l YO XI CHE N0 4

Description

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано , например, в качестве датчика перепада давлени в расходомерах, уста- навливаэгЛ| х 11а различных трубопроводных йоммум ик щи х.The invention relates to a measuring and control technique and can be used, for example, as a differential pressure sensor in flow meters, installation | x 11a various pipelines yommum and sh.

Известно устройство дл измерени разности давлений, включающее трубчатый канал с двусторонним входом, на котором установлена чейка, наполненна водой с определенной концентрацией взвешенных (не тонущих и не всплывающих) частиц, и фотоэлектрические средства.A device for measuring the pressure difference is known, comprising a tubular channel with a double-sided inlet, on which a cell is installed, filled with water with a certain concentration of suspended (not sinking and not floating) particles, and photovoltaic means.

Недостатком данного устройства вл етс узкий диапазон измер емого перепада давлени , например,в.водовоздушном потоке . Устройство может использоватьс лишь при ламинарном режиме течени , когда числа Рейнольдса (Re) весьма малы. Это ограничивает его применение в качестве датчика перепада давлени . Кроме того, устройство отличаетс сложностью съема информации , а также трудностью подбора дл него специфических твердых частиц и приготовлени водного раствора с определенной их концентрацией.The disadvantage of this device is the narrow range of the measured pressure drop, for example, in the air / water flow. The device can only be used in the laminar flow regime, when the Reynolds numbers (Re) are very small. This limits its use as a differential pressure sensor. In addition, the device is characterized by the difficulty of retrieving information, as well as the difficulty of selecting specific solid particles for it and preparing an aqueous solution with a certain concentration thereof.

Известен измеритель разности давлений , включающий две камеры с установленными в них мембранными коробками, две трубки дл отбора давлени и оптронную пару. В данном измерителе перепад давлений фиксируетс перемещением специального элемента (штока) и сн тием соответствующего светового сигнала на регистраторе .A differential pressure meter is known, comprising two chambers with membrane boxes installed in them, two tubes for pressure selection and an opto-couple. In this meter, the pressure drop is recorded by moving a special element (rod) and removing the corresponding light signal on the recorder.

Недостатками устройства вл ютс узкий диапазон измер емой величины перепада давлени , который определ етс ограниченностью хода штока, и слабое реагирование на малые перепады давлени , которые не могут восприниматьс погрешностей точности измерени механическими элементами устройства при наличии сил трени .The drawbacks of the device are the narrow range of the measured value of the pressure differential, which is determined by the limited stroke stroke, and a weak response to small pressure drops that cannot be perceived by the accuracy errors of the measurement by the mechanical elements of the device in the presence of friction forces.

Цель изобретени - расширение диапазона измерений и повышение точности.The purpose of the invention is to expand the measurement range and improve accuracy.

Поставленна цель достигаетс тем, что измеритель разности давлений, содержащий две камеры с установленными в них разделительными мембранами, две трубки дл отбора давлени и оптронную пару, снабжен двухходовым коммутирующим вентилем с приводом, соединенным трубками дл отбора давлени с камерами, полости камер, отделенные мембранами, св заны между собой плоским пр моугольным прозрачным капилл ром и заполнены нематическим жидким кристаллом, а элементы оптронной пары расположены по обе плоские.стороны капилл ра.The goal is achieved by the fact that the differential pressure meter, which contains two chambers with separation diaphragms installed in them, two pressure tubes and an opto-couple, is equipped with a two-way switching valve with an actuator connected to pressure chambers with chambers, chamber cavities separated by membranes, interconnected by a flat rectangular transparent capillary and filled with a nematic liquid crystal, and the elements of the optocoupler pair are located on both flat sides of the capillary.

На фиг. 1 изображено устройство, используемое в качестве датчика перепада давлени в расходомере на напорном трубопроводе , с двухходовым коммутирующимFIG. 1 shows a device used as a differential pressure sensor in a flow meter on a pressure pipe with a two-way switching device.

вентилем в первом положении; на фиг, 2 - разрез двухходового коммутирующего вентил во втором положении; на фиг. 3 - график экспериментально полученной кривой зависимости выходного сигнала I, 1(Г3В отvalve in the first position; FIG. 2 shows a section through a two-way switching valve in the second position; in fig. 3 is a graph of the experimentally obtained curve for the dependence of the output signal I, 1 (G3B on

0 величины перепада давлени АР, Па.0 the value of the differential pressure AR, Pa.

Измеритель разности давлений, используемый , например, в качестве датчика перепада давлени в расходомере, включает конфузорную вставку 1, две камеры 2 и 3,A differential pressure meter, used, for example, as a differential pressure sensor in a flow meter, includes a confuser insert 1, two chambers 2 and 3,

5 мембраны 4. трубки 5 и 6 дли отбора давлений , коммутирующий двухходовой вентиль 7 с приводом, например, электрическим или механическим (на фиг. 1 не показан). Полости камер 2 и 3, отделенные мембранами 4,5 of the membrane 4. tube 5 and 6 for the length of the selection of pressure, switching two-way valve 7 with a drive, for example, electric or mechanical (not shown in Fig. 1). The cavities of chambers 2 and 3, separated by membranes 4,

0 св заны между собой пр моугольным плоским прозрачным капилл ром 8, который вместе с полост ми камер 2 и 3, отделенными мембранами 4, заполнен нематическим жидким кристаллом 10. Оптронна пара 90 are interconnected by a rectangular flat transparent capillary 8, which, together with the cavities of chambers 2 and 3, separated by membranes 4, is filled with nematic liquid crystal 10. Optron pair 9

5 выполнена в виде светодиода и фотодиода, снабженных скрещенными пол роидами и расположенных по обе плоские стороны капилл ра 8. Оптимальные размеры пр моугольного капилл ра: длина ,028-0,03 м;5 is made in the form of an LED and a photodiode, equipped with crossed poloida and located on both flat sides of the capillary 8. The optimal dimensions of the rectangular capillary are: length, 028-0.03 m;

0 толщина d 140-150 мкм; ширина ,019- 0,02 м (ширина h на фиг. 1 не показана). Капилл р 8 выполн етс , например, из стекла , а мембраны 4, например, из резины. Они нар ду с механической прочностью облада5 ют малой жесткостью. В качестве нематиче- ского жидкого кристалла используетс , например, Н-37, Н-8, Н-96.0 thickness d 140-150 microns; width, 019-0.02 m (width h in Fig. 1 is not shown). Capillary 8 is made, for example, of glass, and membranes 4, for example, of rubber. They, along with mechanical strength, have low rigidity. For example, H-37, H-8, H-96 is used as a nematic liquid crystal.

Устройство работает следующим образом .The device works as follows.

0 При наличии течени жидкостной среды через конфузорную вставку 1 заполн ютс полости трубок 5 и 6 дл отбора давлений. Давление жидкостной среды передаетс мембранам 4, которые, изгиба сь, реагиру5 ют на величину разности давлений и передают импульс нематическому жидкому кристаллу 10. Перепад давлений вызывает течение жидкого кристалла по капилл ру 8, а оптические характеристики нематическо0 го жидкого кристалла завис т от скорости его течени .0 In the presence of fluid flow through the confuser insert 1, the cavities of tubes 5 and 6 are filled to take pressure. The pressure of the liquid medium is transferred to the membranes 4, which, bending, react to the pressure difference and transmit a pulse to the nematic liquid crystal 10. The pressure drop causes the liquid crystal to flow through the capillary 8, and the optical characteristics of the nematic liquid crystal depend on the speed of its flow. .

Двухпозиционный коммутирующий вентиль осуществл ет переориентацию нематического жидкого кристалла в слёду5 ющей последовательности: в первом положении двухходового коммутирующего вентил 7 (фиг. 1) избыточное давление воспринимаетс правой мембраной 4 и наблюдаетс перетекание нематического жидкого кристалла в сторону камеры 2; во второмThe two-position switching valve re-orientates the nematic liquid crystal in the following sequence: in the first position of the two-way switching valve 7 (Fig. 1), the overpressure is sensed by the right membrane 4 and the nematic liquid crystal flows to the side of chamber 2; in the second

положении вентил 7 разность давлений воспринимаетс левой мембраной, что ведет к движению жидкого кристалла в сторону камеры 3. Этим достигаетс посто нное течение нематического жидкого кристалла 10 в капилл ре 8, обеспечивающее переориентацию в нематическом жидком кристалле, котора фиксируетс оптронной парой 9 с получением выходного электрического сигнала , амплитуда которого находитс в пр мой зависимости от перепада давлений.The position of the valve 7, the pressure difference is perceived by the left membrane, which leads to the movement of the liquid crystal towards the chamber 3. This achieves a constant flow of the nematic liquid crystal 10 in the capillary 8, which ensures the reorientation in the nematic liquid crystal, which is fixed by an optocoupler 9 to produce an output electric a signal whose amplitude is directly dependent on the pressure differential.

Таким образом, импульс перепада давлени на трубках 5 и 6 в конечном итоге преобразуетс в сигнал, который может отображатьс на шкале, например, в единицах давлени или расхода. Управление коммутирующим двухходовым вентилем 7 производ т как вручную (в случае режима работы устройства По вызову), так и с использованием механического или электрического привода, осуществл ющего переключение с определенной частотой.Thus, the pressure drop pulse on the tubes 5 and 6 is ultimately converted into a signal that can be displayed on a scale, for example, in units of pressure or flow. The switching two-way valve 7 is controlled both manually (in the case of the device On Call mode) and using a mechanical or electric drive that switches with a certain frequency.

Использование предлагаемого устройства позвол ет добитьс повышени точности и расширени диапазона измерени расхода за счет высокой чувствительности нематического жидкого кристалла к изменению перепада давлени в широ- ком диапазоне, а также стабильности воспринимаемого импульса во времени.The use of the proposed device makes it possible to achieve an increase in the accuracy and expansion of the flow measurement range due to the high sensitivity of a nematic liquid crystal to changes in pressure drop over a wide range, as well as the stability of the perceived pulse over time.

Claims

Invention Formula

A differential pressure meter containing two chambers with separation diaphragms installed in them, two tubes for pressure selection and an optocoupler pair, in order to expand the measurement range and increase accuracy, the meter is equipped with a two-way switching valve with a drive connected pressure tubes with chambers, chamber cavities separated

membranes, interconnected by a flat rectangular transparent capillary and filled with a nematic liquid crystal, and the elements of an optocoupler pair are located on both flat sides of the capillary.

2

90

G, / 03 V

75

ABOUT

U2020

Thebes

W & pa