Измеритель малого расхода газа

Измеритель малого расхода газа

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s 6 01 F 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН 4

О 4 (Л

ЬЭ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4813356/10 (22) 11.04.90 (46) 23.10.92. Бюл. М 39 (71) Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) В.А.Сабанин (56) Патент Франции М 2029143, кл. G 01 F 3/00, 1970. (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ МАЛОГО РАСХОДА ГАЗА (57) Использование: для измерения утечки газов из различных уплотнительных соединений аппаратов и трубопроводов высокого давления. Сущность изобретения: измеритель малого расхода газа содержит герметичный корпус с жидкостью, входной и выходной патрубки для газа, образователь меток, чувствительный элемент и вычислиИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения утечки газа из различных уплотнительных соединений аппаратов и трубопроводов высокого давления, в газовых хроматографах, для контроля герметичности различных химических аппаратов и в других отраслях промышленности, Известны расходомеры, нижний предел измерения которых начинается не более чем с 0,2 мл/мин.

Известен расходомер, в котором измеряемый газ подается через трубку, внутри которой аксиально расположен электрод, трубка и электрод погружены в электропроводную жидкость. Газ, проходя по трубке и выходя в виде пузырьков, периодически тельное устройство. Новым в измерителе является то, что жидкость имеет электропроводность, образователь меток выполнен в виде капиллярной трубки, один конец которой подсоединен к входному патрубку, другой помещен в жидкость и расположен под чувствительным элементом, который выполнен в виде точечного измерительного электрода, снабженного формирователем импульсов, соединенного с вычислительным устройством. Кроме того, в корпус помещена сифонная трубка. один конец которой погружен в жидкость и расположен ниже конца чувствительного элемента, а другой конец трубки выведен из корпуса, загнут вниз и расположен выше уровня жидкости, при этом сифонная трубка и выходной патрубок для газа снабжены запорными вентилями. 1 ил. размыкает электрическую цепь, в которую входит электрод и счетчик.

Известные расходомеры не позволяют измерить расход в диапазоне 0,0001-0,2000 см /с с достаточной точностью, Целью изобретения является повышение точности измерений, Поставленная цель достигается тем, что в измерителе малого расхода газа, содержащем корпус с электропроводной жидкостью, трубку для подачи газа, измерительный и опорный электроды и вычислительное устройство. Измерительный электрод выполнен в виде точечного электрода, а трубка для подачи газа выполнена в виде тонкого капилляра длиной не менее

400 ее внутренних диаметров, при этом выходной конец трубки расположен под изме1770752 кость 8. Газовые пузырьки 20 выходят из ка50

55 рительным электродом на расстоянии 20-40 ее внутренних диаметров.

На чертеже схематично показан общий вид измерителя в разрезе и корпус, заполненный электропроводной жидкостью до рабочего уровня.

Измеритель малого расхода газа имеет герметичный корпус 1, стенки которого выполнены прозрачными, например, из органического стекла, а крышка 2 и днище 3 — из электропроводного материала. В рабочую полость корпуса 1 помещен чувствительный элемент, закрепленный в крышке 2 и выполненный в виде точечного измерительного электрода 4, который изолирован от крышки

2 корпуса 1 стеклянной оболочкой 5. Корпус снабжен входным патрубком 6 для ввода газа, подключенным к источнику измеряемого расхода (на чертеже не показан). В патрубок 6 вмонтирована капиллярная трубка 7 длиной не менее 400 внутренних диаметров капилляра. Конец трубки 7 загнут кверху и расположен под электродом 4 на одной вертикальной оси с ним на расстоянии 20-40 ее внутри диаметров.

Внутрь корпуса 1 залита электропроводная жидкость 8, рабочий, уровень которой расположен выше точечного электрода

4, На крышке 2 корпуса 1 установлен патрубок 9 для выхода газа и металлическая сифонная трубка 10, один конец которой 11 размещен внутри корпуса 1 ниже рабочего конца электрода 4, а другой ее конец 12 выведен наружу, загнут вниз и расположен выше рабочего уровня жидкости 8. Патрубок

9 и сифонная трубка 10 снабжены запорными вентилями 13 и 14. Выходной конец 15 электрода 4 соединен проводником 16 с формирователем импульсов 17, который в свою очередь соединен с вычислительным устройством 18. Крышка 2 электрически соединена с формирователем импульсов 17 проводником 19, Так как между электропроводной жидкостью 8, металлической сифонной трубкой 10 и крышкой 2 имеется электрическая связь, то металлическая сифонная трубка 10 используется в качестве опорного электрода, заземляющего жидпиллярной трубки 7 и патрубка 9.

Газ поступает из источника расхода в капиллярную трубку 7 через входной патрубок 6. Благодаря малому диаметру капиллярной трубки 7 и наличию столба жидкости

8, одиночные пузырьки 20 выходят из трубки 6 с определенными интервалами времени, то есть с определенной частотой.

Всплывая в жидкости 8, газовые пузырьки

20 накалываются на рабочий конец электрода 4. В момент когда конец электрода 4

45 попадает внутрь пузырька, то электрическая цепь, состоящая из опорного электрода (сифонной трубки 10), жидкости 8 и измерительного электрода 4 размыкается и формирователь импульсов 17 выдает на выходе сигналы в виде импульсов напряжения, которые обрабатываются в вычислительном устройстве 18. Число получаемых импульсов соответствует числу формируемых капиллярной трубкой 7 газовых пузырьков 20.

Объем пузырьков зависит от геометрических размеров капиллярного канала 7 в трубке 6, свойств жидкости 8 и от частоты выхода пузырьков газа 20.

При заданных геометрических размерах капилляра 7 (длина 1, внутренний диаметр бк= 0,2 мм, соотношение 1: dk 400, и свойствах жидкости 8 и при получении одиночных пузырей 20 их объем имеет минимальный размер и увеличивается по линейному закону с увеличением частоты образования пузырей.

Расход газа определяется по зависимости

Q=V f+Kf, (1) где Ч вЂ” объем пузырька при измеряемой частоте, ммз;

К вЂ” коэффициент, f — частота образования пузырей, с, -1

Vo — минимальный объем одиночного пузыря, ммз.

Градуировка и оперативная поверка измерителя осуществляется следующим образом.

Вентиль 13 выходного патрубка 9 закрывается, измеряемый газ скапливается над уровнем жидкости 8 и через сифон 10 выдавливается жидкость 8, Через 10-15 секунд после установления переходного процесса одновременно за некоторое время подсчитывают число пузырьков газа 20 и массу капель жидкости 8, вытесненной из корпуса 1 измерителя. Для подсчета массы жидкости 8 ее собирают в емкость и взвешивают на аналитических весах. По массе и плотности жидкости 8 рассчитывают объем газа и его расход, Для перехода от режима градуировки к режиму измерения, вентиль 13 открывают и жидкость перестает выдавливаться из сифона 10, а вытесненную при градуировке жидкости возвращают обратно.

На общую погрешность измерений оказывают влияние температура, атмосферное давление, силы поверхностного натяжения и вязкость жидкости, Погрешность от влияния температуры незначительна, т.к. при малом расходе газа (0,0001-0,2000см /с и при диаметре пузырька 0,5-2,0 мм температура газа принимает

1770752

Составитель В,Сабанин

Техред М.Моргентал Корректор Н,Слободяник

Редактор

Заказ 3732 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 температуру жидкости и составляет пои колебании температуры жидкости + 5 С не бо— лее 0,5 .

Погрешность от атмосферного давления не превышает погрешности барометра. 5

Погрешность от влияния сил поверхностного натяжения и вязкости при наличии стандартного водного раствора соли 1 грамм на литр не превышает 0,7%.

Все перечисленные погрешности учи- 10 тываются в параметрах Чо и К формулы (1) при оперативной поверке.

Нестабильность частоты образования пузырей при градуировке не превышает

1,5, что приводит к погрешности измере- 15 ния расхода не более 2 .

Преимущества и редлагаемого измерителя расхода газа: нижний предел измерения не более 0,0001 см /c; верхний предел измерения не менее 0,2000 см /c; измеритель может быть использован в промышленных и лабораторных условиях; простота в эксплуатации и поверки.

Формула изобретения

Измеритель малого расхода газа, содержащий корпус с электропроводной жидкостью, трубку для подачи газа, измерительный и опорный электроды и вычислительное устройство, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью повышения точности измерений, измерительный электрод выполнен в виде точечного электрода, а трубка для подачи газа выполнена в виде тонкого капилляра, длиной не менее 400 ее внутренних диаметров, при этом выходной конец трубки расположен под измерительным электродом на расстоянии 20-40 ее внутренних диаметров.