Патент на изобретение №2164008
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА
(57) Реферат: Изобретение относится к измерительной технике, к измерению массового расхода газа с помощью тепловых расходомеров газа. Устройство для измерения расхода газа содержит корпус, измерительный газопровод с расположенным в нем проволочным нагреваемым электрическим током теплочувствительным элементом. Наружные стенки газопровода теплоизолированы от влияния внешней среды, в стенке газопровода расположено оптическое окно. Регистрация спектральной энергетической светимости поверхности теплочувствительного элемента производится преобразователем оптического излучения через оптическое окно. Достигаемым техническим результатом является уменьшение влияния температур входящего газа и внешней среды на показания расходомера, упрощение конструкции при одновременном повышении чувствительности и надежности устройства. 1 ил. Изобретение относится к измерительной технике, а более конкретно – к измерению массового расхода газа и к устройству тепловых расходомеров газа, предназначенных для использования в системах контроля и регулирования в диапазоне расходов 0-300 мг/с при широком варьировании входной температуры газа и температуры внешней среды. Известны способ измерения расхода газа и тепловые расходомеры, основанные на учете эффекта теплового воздействия на среду [1]. Такие расходомеры содержат корпус, трубопровод с расположенными на нем нагревателем и терморезистором, включенным в мостовую схему. Измерение температуры рабочего газа в таких расходомерах приводит к появлению дополнительной температурной погрешности, обусловленной величиной входной температуры газа и температуры внешней среды. Эта дополнительная температурная погрешность уменьшена в тепловых расходомерах, в которых влияние изменения температуры входного газа частично компенсируется электронными устройствами, вырабатывающими компенсирующий сигнал как функцию температуры входящего газа [2]. Известен тепловой расходомер [3], принятый как прототип, содержащий корпус, измерительный газопровод с расположенным в нем проволочным нагреваемым теплочувствительным элементом (ТЧЭ) и средствами автоматики для поддержания температуры ТЧЭ постоянной и отслеживания величины напряжения на нем, характеризующей расход газа. Известный способ измерения расхода газа заключается в том, что нагреваемый ТЧЭ помещается в поток газа, который охлаждает его, а для поддержания температуры ТЧЭ постоянной (на уровне – 470-570 К), увеличивают напряжение на нем, которое и характеризует расход. Недостатками прототипа являются: влияние изменений температуры входящего газа и температуры внешней среды на показания расходомера, что требует наличия соответствующих средств компенсации в расходомере, сложность конструкции из-за наличия средств автоматики и недостаточная надежность. Целью настоящего изобретения является исключение влияний температур входного газа и внешней среды на показания расходомера; обеспечение его безинерционности; упрощение конструкции и повышение ее надежности. Указанная цель достигается тем, что, как и в известном способе измерения расхода газа, теплочувствительный элемент помещается в охлаждающий его поток газа, но нагрев ТЧЭ осуществляется до высокой (порядка 1200 К) температуры, а значение расхода газа определяется по величине спектральной энергетической светимости поверхности высокотемпературного ТЧЭ, регистрируемой бесконтактным способом с помощью преобразователя оптического облучения (ПОИ). На чертеже изображен общий вид предложенного устройства измерения расхода газа. Оно содержит: нагретый до высокой температуры (  1200 К) теплочувствительный элемент (проволочная спираль) – излучатель 1; корпус – газопровод 2 с оптически прозрачным окном 3; токоподводы 4; преобразователь оптического излучения 5 (ПОИ).
Устройство работает следующим образом. Подаваемый по газопроводу газ обтекает расположенный на расстоянии 0,8-0,9 длины газопровода от входного сечения теплочувствительный элемент, нагретый проходящими по нему электрическим током до температуры 1200 К, и уходит через выходное сечение газопровода в газовую систему подачи. Значительный перегрев высокотемпературного ТЧЭ относительно температуры газа, которую он приобрел при конвективном взаимодействии со стенками газопровода, нагретыми излучением от ТЧЭ, позволяет стабилизировать процесс теплоотдачи на поверхности ТЧЭ и тем самым исключить влияние температуры газа, которой он обладал на входе в устройство. Влияние температуры внешней среды исключается теплоизоляцией наружных стенок газопровода, нагреваемых изнутри излучением от ТЧЭ. Регистрация спектральной плотности энергетической светимости ТЧЭ осуществляется через оптическое окно в стенке газопровода преобразователем оптического излучения (ПОИ).
Таким образом, перегрев спирали-излучателя относительно температуры газа, подогрев газа стенками газопровода, теплоизолированного от влияния внешней среды, позволяют практически полностью исключить влияние на показания помехосоздающих факторов (температур входного газа и внешней среды), а бесконтактная регистрация спектральной энергетической светимости поверхности ТЧЭ, определяемой температурой именно поверхности ТЧЭ, а не его среднеобъемной температурой, обеспечивает безинерционность устройства, т.к. инерционность ПОИ составляет пренебрежимо малую величину 10-6 с.
В сравнении с прототипом конструкция устройства значительно упрощена. Одновременно обеспечены высокие точность, чувствительность и надежность, т. к. рабочая и измерительная цепи при бесконтактном способе регистрации информативного сигнала разъединены и в устройстве не используются следящеконтролирующие электронные схемы с обратными связями для поддержания температуры ТЧЭ постоянной и отслеживания величины напряжения на нем.
Литература1. Коротков П.А. и др. Тепловые расходомеры. – Л.: Машиностроение, 1969. 2. Пат. ФРГ N 2929427, МКИ G 1 F 1/68. 3. Пат. Франции N 2459962, МКИ G 01 F 1/68. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 19.11.2003
Извещение опубликовано: 10.03.2005 БИ: 07/2005
|
||||||||||||||||||||||||||
