RU2492426C1 - Flow rate metre of gas - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: flow rate metre of gas comprises a drop frequency generator (flow sensor) connected to the inverter and the calculator on the fluid element with a nozzle of supply and control channels, a reflector mounted in front of the nozzle of supply. At that the drop generator is composed of several analog fluid elements. And each fluid element with its output is connected to the input of the subsequent element. At that the width of the control channel of each fluid element is made relative to the width b of the nozzle of supply within 1.2<c/b <1.8, the width 1 between the control channels of each fluid element is within 1.2<1/b<1.5 relative to the width b of the nozzle of supply, the pathlength L of the supply flow to the receiving channels relative to the nozzle of supply b is within 3<L/b<6.

EFFECT: expanding the range of flow measurement with the drop generator, reduction of the initial level of flow measurement, sensitivity enhancement of the onset of the vibrations with additional aerodynamic techniques.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительным устройствам и может быть использовано в технологических трубопроводах для измерения количества газа или жидкости в производственных процессах, а также в узлах учета энергоресурсов для коммерческого расчета в ЖКХ.The invention relates to measuring devices and can be used in process pipelines for measuring the amount of gas or liquid in production processes, as well as in metering stations for energy resources for commercial calculation in housing and communal services.

Известны расходомеры газа и жидкости [1 - С.Л. Трескунов и др. Струйные автогенераторные расходомеры - новый тип измерителей расходов. Ж.П и СУ, №11, 1990 г.; 2 - Х. Ясуда и др. Разработка малогабаритного газового расходомера. Межд. конференция по исследованию газа, 1989], содержащие основной и байпасный каналы, причем в основном канале расположен генератор на струйных элементах. Основным недостатком таких устройств является недостаточный динамический диапазон измеряемого расхода, сравнительно большой нижний уровень расхода, с которого начинается измерение.Known flow meters of gas and liquid [1 - S.L. Treskunov et al. Inkjet self-generating flow meters - a new type of flow meters. J.P. and SU, No. 11, 1990; 2 - H. Yasuda et al. Development of a small-sized gas flow meter. Int. conference on gas research, 1989], containing the main and bypass channels, and in the main channel there is a generator on jet elements. The main disadvantage of such devices is the insufficient dynamic range of the measured flow rate, the relatively large lower level of flow rate from which the measurement begins.

Частичное устранение недостатков сделано в известном устройстве [3 - Н. Gelaar. Volumenzahlermit mit Fluidik - Elementen. Messen, steuern, regeln. 1991, 34, №5, 222-226], в части расширения диапазона и уменьшении нижнего уровня измеряемого расхода. Это устройство содержит два датчика расхода на разные диапазоны измерения, которые включаются в работу с помощью переключающего клапана. В канале байпаса расположен термоанемометрический датчик расхода для измерения малых расходов (4% всего диапазона расхода), В основном канале расположен струйный частотный датчик расхода (струйный генератор), измеряющий большую часть расхода (96%), выход которого соединен с преобразователем и вычислителем. Недостаток такого метода измерения - это ограничения по измеряемому диапазону, особенно в верхней части диапазона. Объясняется это тем, что при больших величинах расхода в струйном генераторе возникают большие потери давления, поскольку сам струйный генератор расположен в канале, через который проходит весь измеряемый расход. Ограничения по величине потерь давления при измерении вводятся, например, различными техническими условиями (ТУ) в технологических производствах, при перекачке газа, или при применении счетчиков в бытовом секторе в домовых сетях. Для соблюдения этих условий приходится увеличивать размеры чувствительного элемента генератора и всего устройства. Различные способы измерения, примененные в известном устройстве [3] на разных диапазонах расхода, в данном случае аналоговый на термисторах и частотный на струйном генераторе, создают дополнительные трудности согласования выходного сигнала от каждого датчика своего диапазона в вычислителе, при выполнении различных принципов построения преобразователей для передачи сигнала вычислителю. Также дополнительные вопросы приходится решать при обеспечении электропитания преобразователей.Partial elimination of deficiencies made in the known device [3 - N. Gelaar. Volumenzahlermit mit Fluidik - Elementen. Messen, steuern, regeln. 1991, 34, No. 5, 222-226], in terms of expanding the range and reducing the lower level of the measured flow rate. This device contains two flow sensors for different measuring ranges, which are included in the work using a switching valve. In the bypass channel there is a hot-wire flow sensor for measuring low flow rates (4% of the entire flow range), In the main channel there is a jet frequency flow sensor (jet generator) that measures most of the flow (96%), the output of which is connected to the converter and calculator. The disadvantage of this measurement method is the limitations on the measured range, especially in the upper part of the range. This is explained by the fact that with large flow rates in the jet generator, large pressure losses occur, since the jet generator itself is located in the channel through which the entire measured flow passes. Limitations on the magnitude of pressure losses during measurement are introduced, for example, by various technical conditions (TU) in technological production, when pumping gas, or when using meters in the domestic sector in home networks. To comply with these conditions, it is necessary to increase the size of the sensitive element of the generator and the entire device. Various measurement methods used in the known device [3] at different flow ranges, in this case analog on thermistors and frequency on a jet generator, create additional difficulties in matching the output signal from each sensor of its range in the computer when performing various principles of constructing transmitters for transmission signal to the calculator. Also, additional issues have to be addressed when providing power to the converters.

Кроме того, характеристики аналогового датчика перепада давления как индикатора включения байпаса ненадежны, особенно при малых перепадах давления, когда разброс уровня переключения более 50%. Следующий недостаток - это отсутствие унификации устройств измерения - датчиков расхода разных диапазонов.In addition, the characteristics of the analog differential pressure sensor as an indicator of bypass activation are unreliable, especially at small pressure drops, when the variation in the switching level is more than 50%. The next drawback is the lack of unification of measuring devices - flow sensors of different ranges.

Основной недостаток струйных счетчиков-расходомеров, в которых пропускается расход только через струйный генератор, состоит в нелинейной зависимости между расходом и выходной частотой. При этом возникает требование ограничения по создаваемому перепаду давления при измерении максимального расхода в выбранном диапазоне. Кроме того, необходимо обеспечить устойчивые колебания струйного течения при измерении минимального расхода диапазона, при котором перепад давления на счетчике, составляет десятые доли Па.The main disadvantage of jet flow meters, in which flow is only passed through the jet generator, is the non-linear relationship between flow and output frequency. In this case, there arises a requirement of limitation on the created differential pressure when measuring the maximum flow rate in the selected range. In addition, it is necessary to ensure stable fluctuations of the jet stream when measuring the minimum flow rate at which the pressure drop across the meter is tenths of Pa.

Для обеспечения таких противоречивых условий работы возникают проблемы подбора и согласования характеристик параметров струйных элементов для счетчиков-расходомеров.To ensure such conflicting working conditions, problems arise in the selection and coordination of the characteristics of the parameters of the jet elements for flow meters.

Оптимальное соотношение размеров канала управления и сопла питания определяется началом колебания струи измеряемого расхода, которое также зависит от положения сопла управления относительно сопла питания, длины пути струйного течения до приемных сопел и длины внешних коммуникационных каналов от приемных каналов до управляющих сопел. Геометрия проточной части струйного элемента выбирается экспериментальным путем в сочетании с дополнительными аэродинамическими свойствами.The optimal ratio of the dimensions of the control channel and the power nozzle is determined by the beginning of the oscillation of the jet of the measured flow rate, which also depends on the position of the control nozzle relative to the power nozzle, the length of the jet flow path to the receiving nozzles and the length of the external communication channels from the receiving channels to the control nozzles. The geometry of the flow part of the jet element is selected experimentally in combination with additional aerodynamic properties.

Известно, что в струйных дискретных элементах используется эффект притяжения струи к стенке, наличие которого обеспечивает устойчивость положения струи за счет гистерезиса уровней сигналов управления (срабатывание и отпускание). При этом для отрыва течения от стенки требуется повышение мощности сигнала управления. Это снижает коэффициент усиления струйного элемента и повышает начальный уровень минимального перепада давления и частоты.It is known that in discrete inkjet elements, the effect of the attraction of the jet to the wall is used, the presence of which ensures the stability of the position of the jet due to the hysteresis of the levels of control signals (actuation and release). Moreover, to separate the flow from the wall, an increase in the power of the control signal is required. This reduces the gain of the inkjet element and increases the initial level of the minimum pressure drop and frequency.

Для преодоления этого недостатка струйных дискретных элементов предлагается примененить аналоговые струйные элементы для построения струйного генератора, которые позволяют освободиться от свойства дискретного элемента - примыкания струи к стенке и понизить начальный уровень измеряемого расхода.To overcome this drawback of discrete inkjet elements, it is proposed to use analog inkjet elements to build a jet generator, which allow you to free yourself from the properties of a discrete element - the junction of the jet to the wall and lower the initial level of the measured flow rate.

Еще более радикальным снижением начального измеряемого расхода является использование внутренней обратной связи в аналоговом струйном элементе, возникающей при взаимодействии натекающей струи газа из сопла питания на отражатель, размещенный на его пути, что приводит к еще более раннему возникновению колебаний струи. В этом случае устойчивые колебания струйного течения возникают на более низком уровне перепада давления и с меньшим начальным расходом. При этом внутренняя обратная связь придает более крутой фронт сигналу по давлению, понижая мощность управляющего воздействия на струю питания струйного элемента.An even more radical decrease in the initial measured flow rate is the use of internal feedback in an analog inkjet element that occurs when a leaky gas stream interacts from a power nozzle to a reflector placed in its path, which leads to an even earlier occurrence of jet oscillations. In this case, stable oscillations of the jet flow occur at a lower level of pressure drop and with a lower initial flow rate. In this case, internal feedback gives a steeper front to the pressure signal, lowering the power of the control action on the power supply jet of the jet element.

Кроме того, выявление оптимальной геометрии позволяет повысить мощностные свойства потока в каналах управления и выходных каналах элементов, а также сократить время передачи импульсов управления и взаимодействия струи с отражателем в камере струйного элемента. Выбор геометрии отражателя позволяет оптимизировать размеры вихревого течения вблизи приемных сопел, которое меняет свои размеры при изменении параметров измеряемого расхода, в частности перепада давления.In addition, the identification of the optimal geometry makes it possible to increase the power properties of the flow in the control channels and output channels of the elements, as well as to reduce the transmission time of the control pulses and the interaction of the jet with the reflector in the chamber of the jet element. The choice of reflector geometry makes it possible to optimize the size of the vortex flow near the receiving nozzles, which changes its size when changing the parameters of the measured flow rate, in particular the pressure drop.

Использование струйных счетчиков-расходомеров, содержащих байпас, для смещения характеристики в сторону увеличения расходов также неудовлетворительно, т.к. этот прием не увеличивает динамический диапазон измерения. Стандартные сужающие устройства, располагаемые в байпасе, также имеют ограничения по диапазону расхода. Кроме того, стандартные сужающие устройства требуют спрямляющие участки подключаемых трубопроводов.The use of bypass flow meters containing bypass to bias the characteristics in the direction of increasing costs is also unsatisfactory, because this technique does not increase the dynamic range of the measurement. Standard by-pass constrictors also have flow range limitations. In addition, standard narrowing devices require straightening sections of connected pipelines.

Частичное преодоление указанных недостатков показано в решении струйного расходомера по патенту SU 1081421 А1, опубл. 23.03.1984 (НИИТеплоприбор), которое является наиболее близким по технической сущности к предложенному изобретению и принятому за прототип.Partial overcoming of these disadvantages is shown in the solution of the jet flow meter according to patent SU 1081421 A1, publ. 03/23/1984 (NIIITeplopribor), which is the closest in technical essence to the proposed invention and adopted as a prototype.

Известный струйный расходомер, построенный на одном дискретном струйном элементе генератора, содержащий входное сопло, рабочую камеру, установленный напротив сопла отражатель, имеет недостаточную чувствительность по возникновению колебаний струи при минимальном перепаде давления.Known jet flow meter, built on a single discrete jet element of the generator, containing an inlet nozzle, a working chamber mounted opposite the nozzle reflector, has insufficient sensitivity to the occurrence of oscillations of the jet with a minimum pressure drop.

Использование дискретного струйного элемента имеет вышеперечисленные недостатки. Кроме того, большие по объему и длине внешние каналы обратной связи приводят к значительному запаздыванию переключения струи питания, сформированной измеряемым потоком. Отсюда возникает пониженный рост частоты струйных колебаний при увеличении расхода, что уменьшает точность измерения и увеличивает нелинейность характеристики «частота - расход».The use of a discrete inkjet element has the above disadvantages. In addition, the external feedback channels, large in volume and length, lead to a significant delay in the switching of the power jet formed by the measured flow. This results in a reduced increase in the frequency of jet oscillations with increasing flow, which reduces the measurement accuracy and increases the non-linearity of the frequency-flow characteristic.

Техническим результатом предложенного устройства является расширение диапазона измерения расхода струйным генератором, снижение начального уровня измерения расхода, повышения чувствительности возникновения колебаний дополнительными аэродинамическими приемами, например применение встречного отражателя, формирующего неустойчивые положения струи, местные внутренние обратные связи в аналоговом струйном элементе, тем самым повышающих коэффициенты усиления внешней обратной связи, которые обеспечивают более крутой фронт сигнала по давлению.The technical result of the proposed device is to expand the range of flow measurement by a jet generator, reduce the initial level of flow measurement, increase the sensitivity of oscillations by additional aerodynamic techniques, for example, the use of a counter reflector, forming unstable positions of the jet, local internal feedbacks in the analog jet element, thereby increasing the gain external feedback that provide a steeper signal edge over ION.

Технический результат достигается тем, что в предложенном счетчике-расходомере газа, содержащем подключенный к преобразователю и вычислителю струйный генератор частоты (датчик расхода) на струйном элементе с соплом питания и каналами управления, установленный напротив сопла питания отражатель, согласно изобретению струйный генератор составлен из нескольких аналоговых струйных элементов, причем каждый струйный элемент своими выходами связан с входами последующего элемента.The technical result is achieved by the fact that in the proposed gas meter, comprising a jet frequency generator (flow sensor) connected to a converter and a calculator, on a jet element with a power nozzle and control channels, a reflector mounted opposite the power nozzle, according to the invention, the jet generator is composed of several analog inkjet elements, and each inkjet element with its outputs is connected to the inputs of the subsequent element.

Кроме того, технический результат достигается тем, что:In addition, the technical result is achieved by the fact that:

ширина с канала управления каждого струйного элемента выполнена относительно ширины b сопла питания в пределах 1,2<c/b<1,8;the width from the control channel of each inkjet element is made relative to the width b of the power nozzle within 1.2 <c / b <1.8;

ширина l между каналами управления каждого струйного элемента находится в пределах 1,2<l/b<1,5 относительно ширины b сопла питания;the width l between the control channels of each inkjet element is within 1.2 <l / b <1.5 relative to the width b of the power nozzle;

длина пути L струи питания до приемных каналов относительно сопла питания b находится в пределах 3<L/b<6;the path length L of the power jet to the receiving channels relative to the power nozzle b is within 3 <L / b <6;

Конструктивное выполнение струйных сопел питания в струйном генераторе позволяют значительно ослабить методическое требование при измерении расхода с помощью сужающих устройств обязательной стабилизации течения наличием спрямляющих участков до и после измерительного устройства.The design of the jet nozzles of power in the jet generator can significantly weaken the methodological requirement when measuring flow using narrowing devices mandatory stabilization of the flow by the presence of straightening sections before and after the measuring device.

Сопло питания струйного элемента выполнено с приближением гидравлического сопротивления сопла к гидравлическому сопротивлению в тонкой стенке, обладающей свойством постоянной величины коэффициента истечения и характеризующего стабильность течения, начиная с некоторого числа Re>90. Условия течения в предложенном счетчике-расходомере не нарушают режим течения в трубе процедурой измерения расхода газа. При установке не требуются спрямляющие участки до и после счетчика-расходомера, а также возможна любая ориентация в пространстве.The nozzle of the power supply of the jet element is made with the approximation of the hydraulic resistance of the nozzle to the hydraulic resistance in a thin wall having the property of a constant value of the expiration coefficient and characterizing the stability of the flow, starting from a certain number Re> 90. The flow conditions in the proposed flow meter do not violate the flow regime in the pipe by the gas flow measurement procedure. During installation, straightening sections are not required before and after the flow meter, and any orientation in space is also possible.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором представлена схема счетчика-расходомера газа. Жирной линией обозначена первая половина информационного пути прохождения сигнала по элементам струйного генератора - до перехода струй из одного положения в другое.The invention is illustrated in the drawing (figure 1), which shows a diagram of a gas meter. The bold line indicates the first half of the information path of the signal through the elements of the jet generator - until the jets move from one position to another.

В трубе 1, в которой измеряется расхода газа, последовательно расположен струйный генератор 2 (датчик расхода), подключенный к преобразователю 3 и далее к вычислителю 4. Струйный генератор 2, состоит из трех аналоговых струйных элементов 51, 52, 53, каждый из которых снабжен отражателями 61, 62, 63, формирующих местную обратную связь с помощью вихреобразования 161, 162, 163. На примере струйного элемента 51 кромки 131 и 141 каналов управления 71, 81 раздвинуты относительно оси сопла питания 151 и получили величину l, ширина С каналов управления 71,81 увеличена относительно ширины b сопла 151 питания. Длина пути струи одинаковая в каждом струйном элементе и обозначена L на примере элемента 52. Каждый струйный элемент входами соединен с выходами предыдущего элемента и выходами соединен с входами последующего элемента. Например, элемент 51 связан выходами 91 и 101 с входами 72 и 82 последующего элемента 52 и входами 71 и 81 с выходами 93 и 103 предыдущего элемента.In the pipe 1, in which the gas flow rate is measured, a jet generator 2 (flow sensor) is arranged in series, connected to the converter 3 and further to the calculator 4. The jet generator 2 consists of three analog inkjet elements 51, 52, 53, each of which is equipped with reflectors 61, 62, 63, forming local feedback using vortex formation 161, 162, 163. For the example of the inkjet element 51, the edges 131 and 141 of the control channels 71, 81 are apart relative to the axis of the power nozzle 151 and get the value l, width C of the control channels 71 81 increased the width b of the power nozzle 151. The length of the jet path is the same in each inkjet element and is denoted by L as an example of element 52. Each inkjet element is connected to the outputs of the previous element by inputs and connected to the inputs of the next element. For example, element 51 is connected by outputs 91 and 101 with inputs 72 and 82 of subsequent element 52 and inputs 71 and 81 with outputs 93 and 103 of the previous element.

Из трубы 1 газ одновременно проходит в сопла 151, 152, 153 питания трех струйных элементов датчика 2, и через сливные камеры 111 и 121 струйного элемента 51, 112 и 122 струйного элемента 52, 113 и 123 струйного элемента 53 попадает по сливному каналу 15 на выход в трубу 1 к потребителю.From the pipe 1, gas simultaneously passes into the nozzles 151, 152, 153 of the power supply of the three jet elements of the sensor 2, and through the drain chambers 111 and 121 of the jet element 51, 112 and 122 of the jet element 52, 113 and 123 of the jet element 53 enters the drain channel 15 onto exit to the pipe 1 to the consumer.

В предложенном счетчике-расходомере использованы аналоговые элементы с отражателем. Предложенный счетчик-расходомер характеризуется использованием аналоговых струйных элементов с внутренней обратной связью, в которых отсутствует наклонная стенка для примыкания струи в процессе работы струйного элемента и поэтому в таких элементах отсутствует сам факт притяжения струи к стенке камеры. В отдельном элементе в отсутствие управляющих сигналов струя занимает неустойчивое центральное положение.In the proposed flow meter, analog elements with a reflector are used. The proposed flow meter is characterized by the use of analog inkjet elements with internal feedback, in which there is no inclined wall for the junction of the jet during operation of the inkjet element and, therefore, the fact of the attraction of the jet to the chamber wall is absent in such elements. In a separate element, in the absence of control signals, the jet occupies an unstable central position.

Этот прием определяет работу струйного элемента в новом режиме, который можно охарактеризовать как квазианалоговый, т.к. существует петля переключения в отражателе вогнутой формы, и который характеризуется как средством изменения радиальной протяженности вихрей в функции параметров струи питания.This technique determines the operation of the inkjet element in a new mode, which can be described as quasi-analog, because there is a switching loop in the concave reflector, and which is characterized as a means of changing the radial extent of the vortices as a function of the parameters of the power jet.

Начальное положение струи определяется действием потока в отражателе, выполняющего роль отрицательной обратной связи, т.к. он направлен против возможного управляющего давления на струю, например в канале 72. При появлении давления управления в канале 72 отраженный поток усиливается по расходу, продолжая удерживать струю в положении, близком к исходному. В это время действие вихревой зоны фиксируется как отрицательная обратная связь. Усиление отраженного потока происходит за счет смещения струи питания к оси отражателя, при котором часть струи питания вовлекается в вихреобразование вблизи отражателя, тем самым увеличиваясь в объеме не только при действии давления управления, но и при увеличении измеряемого расхода через сопло питания элемента.The initial position of the jet is determined by the action of the flow in the reflector, which plays the role of negative feedback, because it is directed against a possible control pressure on the jet, for example, in channel 72. When the control pressure appears in channel 72, the reflected flow is amplified by the flow rate, while continuing to hold the jet in a position close to the initial one. At this time, the action of the vortex zone is recorded as negative feedback. The reflected stream is amplified due to the displacement of the power stream toward the axis of the reflector, in which part of the power stream is involved in vortex formation near the reflector, thereby increasing in volume not only when the control pressure is applied, but also when the measured flow rate increases through the element’s power nozzle.

По мере роста управляющего давления в канале 72 струя отклоняется к критическому среднему положению. В момент перехода струи среднего положения вращение отраженного потока меняется на противоположное и его действие превращается в положительную ОС, которая ускоряет поворот и переключение струи с выходного канала 92 на выходной канал 102 и далее в канал 83 управления элемента 53. Наличие первоначальной, небольшой по величине давления, отрицательной обратной связи порождает петлю гистерезиса при переключении в противоположную сторону. Аналогично происходит последовательное переключение в двух других элементах. Такое переключение способствует увеличению крутизны выходного сигнала, например в канале 102 и управляющего сигнала в канале 83 элементов 52 и 53 и также в каждом струйном элементе по предложенному изобретению, что улучшает свойства передаваемого по цепи сигналов по давлению. Это качество является чрезвычайно важным для преобразования сигналов давления в электрический выходной сигнал (импульсы) с помощью пьезоэлемента 3. Ступенчатый характер переключения сигналов давления отсуствует в чисто аналоговых струйных элементах.As the control pressure in the channel 72 increases, the jet deviates to a critical mid-position. At the moment of transition of the middle position jet, the rotation of the reflected flow changes to the opposite and its action turns into a positive OS, which accelerates the rotation and switching of the jet from the output channel 92 to the output channel 102 and further to the control channel 83 of the element 53. The presence of an initial, small pressure , negative feedback generates a hysteresis loop when switching in the opposite direction. Similarly, sequential switching occurs in the other two elements. Such switching helps to increase the steepness of the output signal, for example, in channel 102 and the control signal in channel 83 of elements 52 and 53 and also in each inkjet element according to the invention, which improves the pressure-transmitted properties of the signal chain. This quality is extremely important for converting pressure signals into an electrical output signal (pulses) using a piezoelectric element 3. The stepwise nature of pressure signal switching is absent in purely analog inkjet elements.

Таким образом, в генераторе используются аналоговые струйные элементы с внутренней ОС, в которых каналы управления раздвинуты относительно оси струи питания с увеличенными сечениями. Ширина l между каналами управления каждого струйного элемента находится в пределах 1,2<l/b<1,5 относительно ширины b сопла питания. Это способствует повышению выходной частоты и точности измерения при одинаковом расходе с прототипом.Thus, the generator uses analog inkjet elements with an internal OS, in which the control channels are spaced relative to the axis of the power jet with enlarged sections. The width l between the control channels of each inkjet element is within 1.2 <l / b <1.5 relative to the width b of the power nozzle. This helps to increase the output frequency and measurement accuracy at the same flow rate with the prototype.

Каналы управления каждого струйного элемента имеют увеличенное, относительно сопла питания, сечение 1,2<с/b<1,8 с целью мощного воздействия на струю питания не только первичной амлитудной волной по каналу управления, но и присоединяя к этой части расходную часть сигнала управления.The control channels of each inkjet element have an enlarged section 1.2 <s / b <1.8 with respect to the power nozzle in order to powerfully influence the power jet not only with the primary amplitude wave along the control channel, but also by connecting the expendable part of the control signal to this part .

Длина пути L, которую проходит струя питания до приемных каналов, находится в пределах 3<L/b<6 относительно сопла питания b. Эта величина характерна тем, что она соизмерима с областью скоростей, которые имеются в потоке газа до выхода из сопла питания. Что позволяет при проходе через сливную полость (токовая, гальваническая развязка) сохранить скоростной напор и повысить коэффициент восстановления давления непосредственно в канале управления следующего элемента. Уменьшение объема камеры струйного элемента позволяет сократить время передачи сигнала по давлению.The path length L, which the feed stream passes to the receiving channels, is within 3 <L / b <6 relative to the nozzle b. This value is characteristic in that it is comparable with the range of velocities that are present in the gas flow before exiting the power nozzle. That allows, when passing through the drainage cavity (current, galvanic isolation), to keep the pressure head and increase the pressure recovery coefficient directly in the control channel of the next element. Reducing the volume of the chamber of the inkjet element can reduce the time of transmission of the signal by pressure.

Преобразователь 3 сигналов давления в электрический сигнал выполнен, например, на пьезоэлементе, вычислитель 4 с вторичной электронной аппаратурой усиливает и формирует унифицированные электрические сигналы.The converter 3 of the pressure signals into an electrical signal is made, for example, on a piezoelectric element, a calculator 4 with secondary electronic equipment amplifies and generates standardized electrical signals.

По принципу действия струйного датчика 2 расхода его частота колебаний сигналов давления на выходах 93, 103 пропорциональна объемному расходу в трубе.According to the principle of operation of the jet sensor 2 of the flow rate, its frequency of oscillation of the pressure signals at the outputs 93, 103 is proportional to the volumetric flow rate in the pipe.

Счетчик-расходомер газа работает следующим образом (фиг.1). Газ поступает из трубы одновременно в сопла питания 151, 152, 153 каждого струйного элемента 51, 52, 53, проходит в сливные камеры 111 и 121 струйного элемента 51, 112 и 122 струйного элемента 52, 113 и 123 струйного элемента 53 и попадает обратно в трубу 1 по сливному каналу 15.The counter-gas meter works as follows (figure 1). Gas enters from the pipe simultaneously into the feed nozzles 151, 152, 153 of each inkjet element 51, 52, 53, passes into the drain chambers 111 and 121 of the inkjet element 51, 112 and 122 of the inkjet element 52, 113 and 123 of the inkjet element 53 and goes back to pipe 1 along the drain channel 15.

При наличии начального расхода в датчике 2 формируются струи из сопел питания элементов 51, 52 и 53. Струя питания, например, из сопла 151 попадает в выходной канал 101 струйного элемента 51, если существует сигнал в канале 71, и далее, следуя по пути обозначенной жирной линией и через элементы 52 и 53 из выхода 103 попадает в канал управления 81 струйного элемента 51, в котором происходит отклонение струи питания в противоположный выходной канал 91. Далее процесс повторяется. Колебания сигналов давления в каналах 93 и 103 преобразуются в электрические сигналы преобразователем 3, который может быть выполнен, например, в виде пьезоэлемента. Вторичная электронная аппаратура - вычислитель 4 усиливает и формирует электрические сигналы в удобные для регистрации стандартные формы.In the presence of an initial flow in the sensor 2, jets are formed from the power nozzles of the elements 51, 52 and 53. For example, a power jet from the nozzle 151 enters the output channel 101 of the jet element 51, if there is a signal in the channel 71, and then, following the path indicated the bold line and through the elements 52 and 53 from the output 103 enters the control channel 81 of the inkjet element 51, in which the power jet is deflected into the opposite output channel 91. The process is then repeated. The oscillations of the pressure signals in the channels 93 and 103 are converted into electrical signals by the Converter 3, which can be performed, for example, in the form of a piezoelectric element. Secondary electronic equipment - computer 4 amplifies and generates electrical signals in convenient for registration standard forms.

Струйный генератор 2 выполнен по схеме трех элементов с передачей импульсов по кругу (замкнутой информационной цепи), т.е. выходной третий последний (на фиг.1) элемент 53 подключен к входам первого элемента 51, замыкая всю цепь передачи импульсов. Такая схема позволяет значительно снизить начальный уровень измеряемого расхода по сравнению, например со схемой на одном струйном элементе и повысить точность измерения расхода.The jet generator 2 is made according to the scheme of three elements with the transmission of pulses in a circle (closed information circuit), i.e. the output third last (in Fig. 1) element 53 is connected to the inputs of the first element 51, closing the entire pulse transmission circuit. Such a scheme can significantly reduce the initial level of the measured flow compared to, for example, a circuit on a single inkjet element and improve the accuracy of flow measurement.

Частота сигналов давления от датчика 2 через электропреобразователь 3 поступает в вычислитель 4. Эта частота соответствует объемному расходу газа (жидкости), а сумма импульсов объемному количеству. К вычислителю подключается регистрирующее устройство (не показано), отображающее расход и количество прошедшего газа.The frequency of the pressure signals from the sensor 2 through the electric transducer 3 enters the calculator 4. This frequency corresponds to the volumetric flow of gas (liquid), and the sum of the pulses to the volumetric amount. A recording device (not shown) is connected to the calculator, showing the flow rate and amount of gas passed through.

Импульсный единичный объем, т.е. объем измеряемого газа, приходящийся на один импульс, определяется формулой q=Q/f, Q - расход через струйный генератор 2 (датчик), f - текущая частота импульсов датчика 2.Pulse unit volume, i.e. the volume of the measured gas per one pulse is determined by the formula q = Q / f, Q is the flow rate through the jet generator 2 (sensor), f is the current pulse frequency of the sensor 2.

С увеличением расхода Q увеличивается частота f датчика 2 расхода, а следовательно, и электрических импульсов на выходе преобразователя 3. С уменьшением расхода Q процесс будет обратный.With an increase in flow rate Q, the frequency f of the flow sensor 2 increases, and consequently, of electrical pulses at the output of the converter 3. With a decrease in flow rate Q, the process will be reversed.

Вычислитель определяет объем прошедшего газа по количеству импульсов, а расход по частоте импульсов от датчика 2.The calculator determines the volume of the passed gas by the number of pulses, and the flow rate by the frequency of the pulses from the sensor 2.

Предложенный счетчик-расходомер газа имеет следующие преимущества:The proposed gas meter has the following advantages:

- расширен диапазон измерения объемного расхода за счет построения струйного генератора на аналоговых струйных элементах с внутренней обратной связью,- expanded the range of measurement of volumetric flow due to the construction of a jet generator on analog inkjet elements with internal feedback,

- снижен начальный уровень измерения расхода за счет раздвинутого канала управления и увеличения его сечения,- reduced the initial level of flow measurement due to the extended control channel and increase its cross section,

- повышена чувствительность колебаний дополнительными аэродинамическими приемами, таких как применение отражателя, формирующего местную обратную связь,- increased vibration sensitivity by additional aerodynamic techniques, such as the use of a reflector forming local feedback,

- повышена линейность характеристики частота колебаний струи - расход,- increased linearity of the characteristic frequency of the oscillations of the jet - flow rate,

- снижен начальный уровень измерения расхода за счет повышения общего коэффициента усиления струйного генератора,- reduced the initial level of flow measurement by increasing the overall gain of the jet generator,

- снижены конструктивные требования к выполнению величины спрямляющих участков.- reduced design requirements for the implementation of the size of the straightening sections.

Claims (4)

1. Счетчик-расходомер газа, содержащий подключенный к преобразователю и вычислителю струйный генератор частоты (датчик расхода) на струйном элементе с соплом питания и каналами управления, установленный напротив сопла питания отражатель, отличающийся тем, что струйный генератор составлен из нескольких аналоговых струйных элементов, причем каждый струйный элемент своими выходами связан с входами последующего элемента.1. A gas flow meter comprising a jet frequency generator (flow sensor) connected to a converter and a calculator on a jet element with a power nozzle and control channels, a reflector mounted opposite the power nozzle, characterized in that the jet generator is composed of several analog jet elements, each inkjet element with its outputs is connected to the inputs of the subsequent element. 2. Счетчик-расходомер газа по п.1, отличающийся тем, что ширина с канала управления каждого струйного элемента выполнена относительно ширины b сопла питания в пределах 1,2<c/b<1,8.2. The gas flow meter according to claim 1, characterized in that the width from the control channel of each jet element is made relative to the width b of the power nozzle within 1.2 <c / b <1.8. 3. Счетчик-расходомер газа по п.1, отличающийся тем, что ширина 1 между каналами управления каждого струйного элемента находится в пределах 1,2<1/b<1,5 относительно ширины b сопла питания.3. The gas flow meter according to claim 1, characterized in that the width 1 between the control channels of each inkjet element is within 1.2 <1 / b <1.5 relative to the width b of the power nozzle. 4. Счетчик-расходомер газа по п.1, отличающийся тем, что длина пути L струи питания до приемных каналов относительно сопла питания b находится в пределах 3<L/b<6. 4. The gas flow meter according to claim 1, characterized in that the path length L of the power jet to the receiving channels relative to the power nozzle b is within 3 <L / b <6.