RU2200302C2

RU2200302C2 - Jet flow transducer

Info

Publication number: RU2200302C2
Application number: RU2001109983/28A
Authority: RU
Inventors: С.П. Целовальников
Original assignee: Целовальников Станислав Петрович
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2003-03-10

Abstract

FIELD: instrumentation used in aviation, power engineering and other branches of industry. SUBSTANCE: jet flow transducer incorporates oscillator and converter of pressure difference. Oscillator includes jet discrete element with supply nozzle, working chamber with tilted walls, separator with deflector, drain passages, controlling nozzles, feedback channels and output channels. Converter of pressure differential has differential pressure pickups which house membranes, chambers under membranes and piezopickups. EFFECT: raised accuracy and noise immunity by elimination of effect of pressure pulsation, linear acceleration, vibration and shocks. 1 dwg

Description

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в авиации, энергетике и других отраслях промышленности. The invention relates to instrumentation and can be used in aviation, energy and other industries.

Известны струйные датчики расхода, использующие генераторы колебаний со струйными дискретными элементами. Наиболее близким по своей технической сущности является струйный автогенераторный преобразователь расхода по а.с. 1732160, кл. G 01 F 1/20, 1990 г. Known inkjet flow sensors using oscillators with discrete inkjet elements. The closest in its technical essence is a jet self-generating flow converter in accordance with a.s. 1732160, class G 01 F 1/20, 1990

Струйный датчик расхода содержит генератор колебаний с использованием одного или несколько струйных дискретных элементов, который включает в себя сопло питания, рабочую камеру с наклонными стенками, разделитель, два дренажных канала, управляющие сопла, расположенные симметрично соплу питания и сообщающиеся с каналами обратной связи, и преобразователь разности давлений, состоящий из двух датчиков давления, подключенных к двум выходам генератора колебаний и содержащих подмембранные и надмембранные камеры и электрические преобразователи, связанные с мембранами. The inkjet flow sensor contains an oscillator using one or more discrete inkjet elements, which includes a power nozzle, a working chamber with inclined walls, a separator, two drainage channels, control nozzles located symmetrically to the power nozzle and communicating with the feedback channels, and a converter pressure difference, consisting of two pressure sensors connected to two outputs of the oscillation generator and containing submembrane and supmembrane chambers and electrical converters It is associated with the membranes.

Недостатком такого датчика является чувствительность к пульсациям давления, линейным ускорениям, вибрации и ударам из-за наличия упругих чувствительных элементов - мембран, реагирующих не только на перепады давлений, но и на упомянутые внешние воздействия. The disadvantage of this sensor is its sensitivity to pressure pulsations, linear accelerations, vibrations and shocks due to the presence of elastic sensitive elements - membranes that respond not only to pressure drops, but also to the mentioned external influences.

Целью предлагаемого изобретения - повышение точности и помехозащищенность струйного датчика расхода путем устранения влияния пульсации давления, линейных ускорений, вибрации и ударов. The aim of the invention is to increase the accuracy and noise immunity of the jet flow sensor by eliminating the effects of pressure pulsations, linear accelerations, vibration and shock.

Цель достигается тем, что в качестве датчиков давления используются датчики перепада давлений их подмембранные камеры сообщены с одним из выходов генератора колебаний, а надмембранные - с другим, а электрические преобразователи включены последовательно и встречно друг другу, причем перемещения мембран от воздействия перепада давлений направлены в противоположных направлениях. The goal is achieved in that pressure sensors are used for differential pressure sensors, their submembrane chambers are in communication with one of the outputs of the oscillation generator, and the submembrane chambers are connected with the other, and the electrical transducers are connected in series and counter-to each other, and the membrane movements from the effects of the differential pressure are opposite directions.

Анализ информационных, патентных и каталожных материалов по струйным датчикам расхода по фондам областной научно-технической библиотеки г. Саратова позволяет сделать вывод, что предлагаемое техническое решение не известно из уровня техники, т.е. оно является новым. Кроме того, предлагаемый струйный датчик расхода не следует явным образом из уровня техники, т.е. имеет изобретательский уровень. Практика эксплуатации датчиков расхода свидетельствует о том, что предлагаемое решение обладает промышленной полезностью. Analysis of information, patent and catalog materials for inkjet flow sensors by the funds of the regional scientific and technical library of the city of Saratov allows us to conclude that the proposed technical solution is not known from the prior art, i.e. it is new. In addition, the proposed jet flow sensor does not follow explicitly from the prior art, i.e. has an inventive step. The practice of operating flow sensors indicates that the proposed solution has industrial utility.

Предлагаемый струйный датчик расхода представлен на чертеже. Генератор колебаний 1 содержит струйный дискретный элемент, включающий в себя сопло питания 3, рабочую камеру 4 с наклонными стенками 5 и 6, разделитель 13 с дефлектором, дренажные каналы 7 и 8, управляющие сопла 11 и 12, расположенные симметрично соплу питания 3 и сообщающиеся с каналами обратной связи 9 и 10 соответственно. The proposed jet flow sensor is shown in the drawing. The oscillation generator 1 contains a discrete inkjet element, including a power nozzle 3, a working chamber 4 with inclined walls 5 and 6, a separator 13 with a deflector, drainage channels 7 and 8, control nozzles 11 and 12 located symmetrically to the power nozzle 3 and in communication with feedback channels 9 and 10, respectively.

Преобразователь разности давлений 2 содержит в корпусе 25 два датчика перепада давлений - верхний 16 и нижний 17. Датчик 16 содержит мембрану 23 с пьезодатчиком 21, подмембранную камеру 18 и подмембранную 19. Датчик 17 содержит мембрану 24 с пьезодатчиком 22, подмембранную камеру 18 и надмембранную 20. Подмембранная камера 18 является общей для датчиков 16 в 17 и сообщена с генератором колебаний 1 выходным каналом 15, а надмембранные камеры 19 и 20 сообщены с выходным каналом 14. Выходные каналы 15 и 14 сообщены соответственно с каналами обратной связи 10 и 9. Пьезодатчики 21 и 22 включены встречно друг другу и имеют выходные проводники 26 и 27. The differential pressure transducer 2 contains two differential pressure sensors in the housing 25 - the upper 16 and the lower 17. The sensor 16 contains a membrane 23 with a piezoelectric sensor 21, a submembrane chamber 18 and a submembrane 19. The sensor 17 contains a membrane 24 with a piezoelectric sensor 22, a submembrane chamber 18 and a submembrane 20 The submembrane chamber 18 is common for the sensors 16 to 17 and is in communication with the oscillation generator 1 by the output channel 15, and the supmembrane chambers 19 and 20 are in communication with the output channel 14. The output channels 15 and 14 are respectively connected with the feedback channels 10 and 9. Piezo The sensors 21 and 22 are connected counter to each other and have output conductors 26 and 27.

Струйный датчик работает следующим образом. При протекании измеряемого потока через сопло 3 в рабочую камеру 6 в результате эффекта Коанда и эффекта внутренней обратной связи от дефлектора разделителя 13 струя примыкает к одной из стенок, например 5, течет вдоль нее и попадает в дренажный канал 7 и в канал обратной связи 9, и далее в управляющее сопло 11, и вызывает переброс струи в направлении стенки 6. Затем струя попадает в канал обратной связи 10, дренажный канал 8 и в управляющее сопло 12, вызывая переброс струи к стенке 5. В результате устанавливаются устойчивые колебания струи с частотой, пропорциональной объемному расходу. The jet sensor operates as follows. When the measured stream flows through the nozzle 3 into the working chamber 6 as a result of the Coanda effect and the internal feedback effect from the deflector of the separator 13, the jet adjoins one of the walls, for example 5, flows along it and enters the drainage channel 7 and into the feedback channel 9, and further into the control nozzle 11, and causes the jet to transfer in the direction of the wall 6. Then the jet enters the feedback channel 10, the drainage channel 8 and into the control nozzle 12, causing the jet to transfer to the wall 5. As a result, stable oscillations of the jet with a frequency are established proportional to volumetric flow.

При этом в каналах обратной связи 9 и 10 возникают колебания давлений, которые по выходным каналам 14 и 15 поступают в надмембранные 19 и 20 и подмембранную 18 камеры соответственно. Колебания давления вызывают деформацию мембран 23 и 24 и появление электрических сигналов с пьезодатчиков 21 и 22. At the same time, pressure fluctuations occur in the feedback channels 9 and 10, which, through the output channels 14 and 15, enter the supramembrane 19 and 20 and the submembrane 18 of the chamber, respectively. Pressure fluctuations cause deformation of the membranes 23 and 24 and the appearance of electrical signals from the piezoelectric sensors 21 and 22.

Так как электрические сигналы с пьезодатчиков 21 и 22 включены последовательно и встречно друг другу, то при перемещениях мембран от воздействия перепада давлений в противоположных направлениях они суммируются на выходах 26 и 27, повышая чувствительность преобразователя разности давлений. Since the electrical signals from the piezoelectric sensors 21 and 22 are connected in series and counter to each other, when the membranes are moved from the influence of a pressure differential in opposite directions, they are summed up at outputs 26 and 27, increasing the sensitivity of the differential pressure transducer.

При воздействии на датчик ускорений мембраны 23 и 24 перемещаются в одном направлении и электрические сигналы с пьезодатчиков 21 и 22 одинаковой полярности, включенные встречно, вычитаются, и на выходах 26 и 27 сигнал отсутствует. При наличии пульсации входного давления она проходит в камеры 18, 19, 20 и не вызывает перепада давлений на мембранах 23, 24, а следовательно, сигнал на выходах 26, 27 будет отсутствовать. When exposed to the acceleration sensor, the membranes 23 and 24 move in the same direction and the electrical signals from the piezoelectric sensors 21 and 22 of the same polarity, turned on counter, are subtracted, and there is no signal at the outputs 26 and 27. In the presence of pulsation of the inlet pressure, it passes into the chambers 18, 19, 20 and does not cause a pressure differential on the membranes 23, 24, and therefore, there will be no signal at the outputs 26, 27.

Генератор колебаний может включать в себя несколько струйных дискретных элементов, последовательно соединенных между собой и выполненных на пластинах. При этом каналы обратной связи 9 и 10 одного элемента поступают в управляющие сопла другого и т.д., а с последнего элемента каналы обратной связи поступают на первый. В качестве электрического преобразователя деформации мембраны могут быть использованы не только генераторные, но параметрические датчики (электромагнитные, емкостные и др.). The oscillation generator may include several discrete inkjet elements connected in series with each other and made on the plates. In this case, the feedback channels 9 and 10 of one element enter the control nozzles of the other, etc., and from the last element the feedback channels enter the first. As an electrical transducer of membrane deformation, not only generator, but parametric sensors (electromagnetic, capacitive, etc.) can be used.

Таким образом, устраняется влияние линейных ускорений, вибрации, ударов и пульсации давления за счет чего повышается точность и помехозащищенность. Thus, the influence of linear accelerations, vibrations, impacts and pressure pulsations is eliminated, thereby increasing accuracy and noise immunity.

Claims

An inkjet flow sensor containing an oscillator using one or more discrete inkjet elements, which includes a power nozzle, a working chamber, a separator, two drainage channels, control nozzles located symmetrically to the power nozzle and communicating with the feedback channels, and a pressure difference converter consisting of two pressure sensors connected to two outputs of the oscillation generator and containing submembrane and submembrane chambers and electrical transducers associated with branes, characterized in that pressure sensors are used for differential pressure sensors, their submembrane chambers are in communication with one of the outputs of the oscillation generator, and the submembrane chambers are connected with the other, and the electrical transducers are connected in series and counter to each other, and the membrane movements from the influence of the differential pressure are directed in opposite directions.