Проточний тепловий витратомір

Реферат: Проточний тепловий витратомір містить термокомпенсаційний, нагрівальний і термочутливий елементи, підключені у схему вимірювального моста, в одну діагональ котрого підключений вимірювальний прилад, друга діагональ моста зв'язана з сигнальною шиною, у кожне плече моста, одне з котрих є компенсуючим, підключений послідовно з елементом плеча діод протилежною полярністю до вимірювальної діагоналі відносно до діода сусіднього плеча моста. Нагрівальний елемент підключений до діагоналі моста, зв'язаної з сигнальною шиною, з боку, протилежного місцю підключення останньої, а також перший діод і перший резистор. Витратомір оснащений пороговим елементом, керуючим елементом, диференціальним підсилювачем, другим і третім діодами, другим резистором, конденсатором і дільником напруги. Пороговий елемент підключений входами до вимірювальної діагоналі моста і виходом через послідовно з'єднані перший резистор і другий діод - до входу керуючого елемента, другий вхід котрого з'єднаний через перший діод з сигнальною шиною, а вихід - з нагрівальним елементом, з'єднання котрого з діагоналлю моста підключено до конденсатора. Диференціальний підсилювач з’єднаний виходом через другий резистор з входом керуючого елемента і конденсатором, першим входом - з компенсуючим плечем моста, а другим входом - через послідовно з'єднані дільник напруги і третій діод - з сигнальною шиною. UA 114689 U (12) UA 114689 U UA 114689 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до приладобудування, а саме - до проточних теплових витратомірів термоконвекторного типу з місцевим прогріванням стінки трубопроводу. Відомий проточний тепловий витратомір, який містить термочутливі датчики з нагрівачами, котрі підключені у схему балансного моста [див. авт. св. СРСР №777.439, МПК G01F 1/68, 1980р.]. Недоліком відомого витратоміра є його низькі експлуатаційні якості через малу точність вимірювання витрачання рідини. Найближчим до запропонованого по технічному рішенню є вибраний як прототип проточний тепловий витратомір, який описаний у авт. св. СРСР №723.376, МПК G01F 5/00, 1980р. Вказаний витратомір містить нагрівальний, термочутливий і термокомпенсаційний елементи, підключені у схему вимірювального моста, котрий містить у кожному плечі випрямні діоди і в діагоналі - вимірювальний прилад. Недоліком відомого витратоміра є його невисокі експлуатаційні якості, такі як: вузький діапазон вимірювання, обумовлений необхідністю обмежувати потужність нагрівального елемента моста через перегрівання термочутливого елемента при зменшенні витрачання рідини; недостатня точність вимірювання, зв'язана зі змінами теплофізичних властивостей рідини при різних температурах. В основу корисної моделі поставлена задача створення удосконаленої конструкції проточного теплового витратоміра, яка б дозволила забезпечити підвищення його експлуатаційних якостей шляхом уведення в нього нових елементів і технічних рішень, таких як: наявність порогового елемента, керуючого елемента, диференціального підсилювача, другого і третього діодів, другого резистора, конденсатора і дільника напруги, причому пороговий елемент підключається входами до вимірювальної діагоналі моста і виходом через послідовно з'єднані перший резистор і другий діод - до входу керуючого елемента, другий вхід котрого з'єднується через перший діод з сигнальною шиною, а вихід - з нагрівальним елементам, з'єднання котрого з діагоналлю моста підключено до конденсатора, диференціальний підсилювач з'єднується виходом через другий резистор з входом керуючого елемента і конденсатором, першим входом - з компенсуючим плечем моста, а другим входом через послідовно з'єднані дільник напруги і третій діод - з сигнальною шиною, що дозволяє підвищити точність вимірювання витрачання рідини. Поставлена задача вирішується тим чином, що у запропонованому проточному тепловому витратомірі, який містить термокомпенсаційний, нагрівальний і термочутливий елементи, підключені у схему вимірювального моста, в одну діагональ котрого підключений вимірювальний прилад, друга діагональ моста зв'язана з сигнальною шиною, у кожне плече моста, одне з котрих є компенсуючим, підключений послідовно з елементом плеча діод протилежною полярністю до вимірювальної діагоналі відносно до діода сусіднього плеча моста, нагрівальний елемент підключений до діагоналі моста, зв'язаної з сигнальною шиною, з боку, протилежного місцю підключення останньої, а також перший діод і перший резистор, в ньому він оснащений пороговим елементом, керуючим елементом, диференціальним підсилювачем, другим і третім діодами, другим резистором, конденсатором і дільником напруги, причому пороговий елемент підключений входами до вимірювальної діагоналі моста і виходом через послідовно з'єднані перший резистор і другий діод - до входу керуючого елемента, другий вхід котрого з'єднаний через перший діод з сигнальною шиною, а вихід - з нагрівальним елементом, з'єднання котрого з діагоналлю моста підключено до конденсатора, диференціальний підсилювач з'єднаний виходом через другий резистор з входом керуючого елемента і конденсатором, першим входом - з компенсуючим плечем моста, а другим входом - через послідовно з'єднані дільник напруги і третій діод - з сигнальною шиною. Для пояснення конструкції витратоміра і його роботи додаються креслення та його детальний опис. Запропонований витратомір містить термокомпенсаційний 1, нагрівальний 2 і термочутливий 3 елементи, підключені у схему вимірювального моста 4, в одну діагональ котрого підключений вимірювальний прилад 5, друга діагональ моста зв'язана з сигнальною шиною 6, у кожне плече моста 4, одне з котрих є компенсуючим, підключений послідовно з вимірювальною діагоналлю відносно до діода 7 сусіднього плеча моста 4, нагрівальний елемент 2 підключений до діагоналі моста 4, зв'язаної з сигнальною шиною 6, з боку, протилежного місцю підключення останньої, а також перший діод 8 і перший резистор 9. Крім того, він містить пороговий елемент 10, керуючий елемент 11, диференціальний підсилювач 12, другий 13 і третій 14 діоди, другий резистор 15, конденсатор 16 і дільник 17 напруги, причому пороговий елемент 10 підключений входами до вимірювальної діагоналі моста 4 і виходом 1 UA 114689 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 через послідовно з'єднані перший резистор 9 і другий діод 13 - до входу керуючого елемента 11, другий вхід якого з'єднаний через перший діод 8 з сигнальною шиною 6, а вихід - з нагрівальним елементом 2, з'єднання якого з діагоналлю моста 4 підключено до конденсатора 16, диференціальний підсилювач 12 з'єднаний виходом через другий резистор 15 з входом керуючого елемента 11 і конденсатором, першим входом - з компенсаційним плечем моста 4, а другим входом через послідовно з'єднані дільник 17 напруги і третій діод 14 - з сигнальною шиною 6. Робота запропонованого проточного теплового витратоміра здійснюється наступним чином. При вмиканні пристрою на термочутливий 3 і термокомпенсаційний 1 елементи моста відповідно надходять позитивні півперіоди напруги живлення моста 4, через діоди 8 і керуючий елемент 11 на нагрівач 2 надходять негативні півперіоди цієї напруги, забезпечуючи необхідний початковий перегрів термочутливого елемента 3 для роботи з визначеним витрачанням рідини. Через те, що термокомпенсаційний елемент 1 знаходиться в однакових умовах з термочутливим елементом 3, то зміна температури рідини не викликає похибки вимірювання витрачання, але при зміні температури рідини змінюється її теплофізичні параметри, такі як в'язкість і тепломісткість. Щоб скорегувати ці зміни, на вхід керуючого елемента 11 надходить корегуюча напруга, яка виробляється диференціальним підсилювачем 12 в залежності від зміни температури на термокомпенсаційному елементі 1 і запам'ятовується на накопичувальному конденсаторі 11. Опірна напруга для диференціального підсилювача 12 надходить через третій діод 13 в момент вимірювання мостом 4 і задається дільником 17 напруги. При цьому величину цієї напруги і потужність на нагрівачі 2 встановлюють для кожного конкретного виду рідини в залежності від теплофізичних властивостей. Напруга у вимірювальній діагоналі моста 4 відповідає витрачанню рідини і фіксується вимірювальним приладом 5 з урахуванням теплофізичних властивостей рідини. Ця напруга значно менша порогової напруги спрацювання порогового елемента 10 і на його виході виробляється напруга позитивної полярності, яка відсікається другим діодом 13 і не впливає на роботу керуючого елемента 11. Через те що вимірювання великих витрачань пов'язане з необхідністю збільшення потужності на нагрівачі 2, а маса термочутливого елемента 3 дуже мала, то при аварійному зниженні витрачання рідини або потраплянню у потік повітря температура термочутливого елемента 3 різко підвищується. При цьому напруга розбалансу термочутливого моста перевищить порогову напругу спрацювання порогового елемента 10 і на його виході з'явиться негативна напруга, яка запирає керуючий елемент 11, котрий, в свою чергу, знизить потужність нагрівача 2 і попередить перегрів і руйнування термочутливого елемента 3. Після зниження температури термочутливого елемента 3 і у випадку зниженого витрачання рідини, що зберігається, потужність на нагрівачі 2 знову нагріє термочутливий елемент 3 до заданої додаткової температури і знову вимкнеться. Таким чином, руйнування термочутливого елемента не відбувається і надійність пристрою значно підвищується при експлуатації в широкому діапазоні зміни температур теплоносія. Завдяки такому обмеженню температури термочутливого елемента, діапазон потужності, що підводиться до нього, можливо розширити і таким чином збільшити діапазон витрачань, що вимірює пристрій. Запропонований спосіб вимірювання витрачання рідини може використовуватися у витратомірі за патентом України №83194u, МПК G01F 25/00, G01F 1/68, 2013р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 55 60 Проточний тепловий витратомір, що містить термокомпенсаційний, нагрівальний і термочутливий елементи, включені у схему вимірювального моста, в одну діагональ котрого підключений вимірювальний прилад, друга діагональ моста зв'язана з сигнальною шиною, у кожне плече моста, одне з котрих є компенсуючим, підключений послідовно з елементом плеча діод протилежною полярністю до вимірювальної діагоналі відносно до діода сусіднього плеча моста, нагрівальний елемент підключений до діагоналі моста, зв'язаної з сигнальною шиною, з боку, протилежного місцю підключення останньої, а також перший діод і перший резистор, який відрізняється тим, що він оснащений пороговим елементом, керуючим елементом, диференціальним підсилювачем, другим і третім діодами, другим резистором, конденсатором і дільником напруги, причому пороговий елемент підключений входами до вимірювальної діагоналі моста і виходом через послідовно з'єднані перший резистор і другий діод - до входу керуючого елемента, другий вхід котрого з'єднаний через перший діод з сигнальною шиною, а 2 UA 114689 U вихід - з нагрівальним елементам, з'єднання котрого з діагоналлю моста підключено до конденсатора, диференціальний підсилювач з’єднаний виходом через другий резистор з входом керуючого елемента і конденсатором, першим входом - з компенсуючим плечем моста, а другим входом - через послідовно з'єднані дільник напруги і третій діод - з сигнальною шиною. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3