Устройство для регулирования соотношения массовых расходов потоков в трубопроводах

Патент 995070

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

О П И С А Н И Е {и!995070

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Со}оз Советские

Социалистичесиих

Республик

{6I) Дополнительное к авт. свид-ву

Ф (22) Заявлено 20.08.81 (2l ) 3327654/18-24 (5I )M. Кл.

CO5X} 11 16

О 05Э 11 02 с присоедииениект заявки J% (23),Приоритет

Г{}ешерстеенний кеинтет

Опубликовано 07.02.83. Битллетеиь }!{е 5 {53) УДК 62 50 (088.8) т}в делам нзебретеннй н еткритнй

Дата опубликования описания 09.02.83

Л. П. Старобахин и Ю. Л. Эмке

КзЯ )т !! > у .

= ° -С 1 ;; < (72) Авторы изобретения (71) Заявитель. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СООТНОШЕНИЯ

МАССОВЫ Х РАСХОДОВ ПОТОКОВ В ТРУБОПРОВОДАХ

Изобретение относится к регуляторам соотношения двух потоков и предназначено для регулирования и автоматичес кого поддержания соотношений массовых расходов потоков или массового расхода

Испаряемого вещества в газе-носителе.

Известно устройство для регулирования соотношения массовых расходов двух потоков. Устройство содержит теплообменник, термобатареи (термопреобраэователи)., каждая из которых вЂ” термопары, потенциометрический задатчнк, регулятор и исполнительный механизм. Термоттреобразователн соединены последовательно друг с другом, а точка их соединения сое-, динена с входом потенциометрического задатчика, второй вход которого соединен с выходом потенциометрического задатчика, соединенного с термопреобразователями, а выход регулятора соединен с {} исполнительным механизмом, установленным на трубопроводе одного из потоков и теплообменннка, на входных и выходных патрубках каждого компонента установле2 ны термопары соответствутсецих терморе зисторов.

Принцип работы устройства заключаеъ-. ся в следующем .

Потенциометрическим задатчиком устанавливают требуемое соотношение расходоь реагентов. Реагенты (потоки) с раз личной температурой, проходя через топ лообменник, обмениваются теплом. Завте симость. между расходами т}, и Q

><С{ Мг. ! г -г Ь 4

I где с,т и с - теплоемкость, т.е. отиоше ние приращений температур обратно прпорционально произведениям массовых рао. ходов жидкостей на их теплоемкость. !

Приращения температурд,}и ДВ измеря» ются термометрами первого и второго термопреобразователей. Выходной сигнал последних поступает на вход регулятора.

МЬО 7

Регулятор воздействует на исполнительный механизм, перемещение регулирующего органа которого происходит до уотановления заданного соотношения расхода реагентов. Теплообмен реагентов осуществляется через стенку теплообменник в результате чего между ними отсутству ет непосредственный контакт. Это исключает энтальпийные изменения и связанную с ними погрешность регулирования массо-10 вого соотношения расходов двух реагентов $1).

Недостатком этого устройства является низкая точность регулироваиия соотношений расходов потоков, вызванная влияни- 15 ем окружающей среды (термопреобразователи установлены каждый на своем трубопроводе, т.е. находятся в разных темпе ратурных условиях, погрешность в этом случае возникает из-за изменения тем- щ пературы окружающей среды), влиянием температуры потоков{при равенстве температур потоков и окружающей среды температура потоков может меняться, а это вызывает изменение сигнала).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для регулирования соотношения массо вых расходов потоков. Устройство содержит термопреобразователи, например терморезисторы, и регулятор, один вход которого соединен с потенциометрическим задатчиком, а выход .- с входом иополнительного механизма, установленного на трубопроводе одного из потоков. Кроме того, устройство содержит резистивный делитель напряжения, включенный в первое и второе плечи моста, одна диагональ ко- торого подключена к источнику питания термопреобразователей, другая вЂ” к другом

40 вкоду регулятора, а терморезисторы охватывают одновременно все трубопроводы и включены в третье и четвертое плечи моста.

На компараторе сРавниваются сигналы 4 с измерителя и потенциометрического задатчика. Сигналы прессования воздействуют на исполнительный механизм, который регулирует один из потоков таким образом, чтобы отношение массовых расходов

50 потоков вызвало сигнал с моста, усиленный усилителем и равный сигналу с задатчика. Потенциометрическим задатчиком устанавливают требуемое соотношение (пропорцию) расходрв потоков (2 ).

Недостатком известного устройства яв- ляется низкая точность Регулирования, обусловленная тем, что на точность и величину выходного сигнала оказывают влияние изменение давления, температу-. рй потока, действие физикохимических процессов при смещении потоков.

Целью изобретения является повышение-точности устройства.

Поставленная цель достигается тем, pro в устройство для регулирования соот ношения массовых расходов потоков в

I трубопроводах, содержащее терморезисторы, источник питания, резистивный делитель напряжения, выполненный в виде установленного между постоянными резиоторами переменного резистора, и регулятор, выход которого подключен к входу исполнительного механизма, размещенного в одном из трубопроводов, введены потенциометрический делитель напряжения, подключенный параллельно источнику питания и парам размещенных на каждом трубопроводе последовательно соединенных терморезисторов, причем точки соединения терморезисторов в каждой паре соединены между собой через резистивный делитель напряжения, к переменному Резистору которого подключены входы регулятора, а установочный вход переменного резистора соединен с движком потенциометрического делителя напряжения.

На чертеже представлена принципиаль ., ная схема устройства.

Устройство содержит термопреобразо ватели в виде терморезисторав 1-4, которые размещены (охватывают) попарно на трубопроводах 5 и 6 и соединены последовательно. Для устранения влияния окружающей среды и разности температур потоков на точность регулирования соотношения потоков устройство снабжено теплопроводящим кожухом 7 из материала с высокой теплопроводностью, например, меди, охватывающим одновременно оба трубопровода 5 и 6. Пары последовательно соединенных терморезисторов 1, 2 и 3,4 подключены параллельно потенциометричэскому делителю 8 напряжения и источнику 9 питания. На одном из трубопроводов, например 5, установлен исполнительный механизм 10, каждый из трубопроводов 5 и 6 соединен с барботером (смесителем) 11. Точки коммутации .терморезисторов 1 и 2, 3 и 4 соединены попарно между собой и подключены к резистивному делителю напряжения, состоящему из двух постоянных 12 и 13 и переменного 14 резисторов, причем установочный вход переменного резистора 14 связан с движком потенциометрического делителя 8 напряжения, а выводы пере5 9980 менного резистора 14 подключены к вхо дам дифференциального усилителя 15, выход которого соединен с.входом компаратора 16 и измерителем 17 соотношения массовых расходов потоков. Другой вход компаратора 16 связан с задатчиком 18 соотношения, питаемым от источника псьстоянного напряженйя (не показан), а выход. подклкяен к исполнительному механизму 10. о

Устройство работает следующим об-разом.

Включают источник 8 питания термопреобраэователей 1-4 для их нагрева.

На вход дополнительного механизма 10, размещенного в трубопроводе 5, подают поток газа, а по трубопроводу 6 подают тот же поток газа, но. с добавкой другого газа (napa), например диффузата. Газы, проходя в трубопроводах 5 и 6, вызы- 20 вают охлаждение термопреобразователей

2 и 4 в большей степени, чем 3 и 1, так как к ним газ подходит уже подогретым. Функции термопреобразователей 1, 2 и 3 совмещены с функцией нагревателя,I$ так как термопреобразователи выполнены из материала с высоким температурным коэффициентом сопротивления и обладают высокой чувствительностью к изменению температуры, в частности при изменении зо массового рас ода потоков. Между точками коммутации терморезисторов 1-4 появляется сигнал, пропорциональный разности расходов потоков, который делится потенциометрическим делителем 8 напряжения и часть его поступает на входы дифференциального усилителя 15, с выхода которого усиленный сигнал поступает на измеритель 17 н один из входов компаратора 16. По сигналу измерителя щ судят о разности (соотношении) масса вых расходов потоков. уменьшения чувствительности сигнала по тенциометрическим делителем 8. Для иоключения смещения 0 выходного сигна« .ла во всем диапазоне расходов потоков при их равенстве положение движка потенциометрического делителя 8 может изменяться. Для устранения смещения

0 при изменении чувствительности выбирают такое положение средней точки по тенциометрического делителя 8, чтобы . это смещение не наблюдалось во всем диапазоне изменения чувствительности.

Значение выходного сигнала с дифференциального усилителя 15 сравнивают с сигналом задатчика 18 расхода и компа4 ратор 16 управляет работой исполнитель ного механизма 10. таким образо..:, чтобы сигнал задатчика равнялся сигналу с дифi ференциального усилителя 15, т.е. проис ходит процесс автоматического регулиро вания соотношения расходов потоков.

В зависимости от положения перемен= ного резистора 14, средняя точка которого соединена с потенциометрическнм делителем 8 напряжения, изменяется чувствительность к изменению (к сигналу1 расходов потоков в трубопроводах 5 или

6. Так как изменение положения устан - © вочного входа резистора 14 меняет соотношение сигналов с расхода потоков" в . трубопроводах 5. и 6, то можно .получить одинаковые сигналы Во всем диапазоне изменения потоков при подаче одинаковых .55 расходов потоков. Это позволяет повысить точность измерения разности расходовпотоков в случае измерения расхода ара или соотношения массовых расходов по- -70 6 токов при близких значениях расходов йотоков.

Изменение положения установочного входа резистора 14 изменяет шунтирование сигнала в большей нли меньшей.степени с трубопроводов 5 или 6 эа счет

Изменяя напряжение, подаваемое на задатчик 18, можно задать любую необходимую величину отношения массовых расходов потоков и поддерживать это отношение постоянным с высокой точностью.

Введение в конструкцию устройства . потенциометркческого делителя напряже ния позволило увеличить точность регулирования близких значений расходов по токов или соотношений расходов; близких к единице, например, при регулировании расхода диффуэанта.

Изменение давления, температуры потока, действия физико-химических процеосов при смешении потоков, действие внешней температуры и других факторов невлияет на -точность и веЛнчину выходного сигнала. Так как терморезисторы нагреты, то температура потока может, быть любой, в т.ч. и равной температуре окружающей среды.

Устройство может найти применение, для регулирования массовых расходов иопаряемого вещества в газе-носителе, например, в полупроводниковом производстве на операции легирования и на опе рации наращивания эпитаксиальных слоев.

Использование этого устройства на операции легирования позволяет повысить производительность труда и увеличить выход горной продукции.

7 МИМО., S

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я трубопроводе последовательно соединенных термореэисторов, причем точки соединеУстройство для регулирования соотно ния терморезисторов в каждой паре соешения массовых расходов потоков в тру» динены между собой через резистнвный бопроводах, содержащее терморезнсторы, 3 делитель напряжения, к переменному реисточник питания, резистнвный делитель зистору которого подключены входы ре напряжения, выполненный B виде установ- гулятора, а установочный вход IIepeMegHo ленного между постоянными резисторами rc резистора соединен с движком потенципеременного резистора, и регулятор, вы ометрического делителя напряжения. ход которого подключен к входу исполни- 1О Источники иннформации, тельного механизма, размещенного в одь принятые во внимание при акспертиэе ном из трубопроводов, о т л и ч а ю- 1. Авторское свидетельство. СССР щ е е с я тем, что, с целью повышения М 619907, кл. б 05З 11/16, 1978. точности устройства, оно содеркит потенциометрический делитель напряжения, 15 2. Авторское свидетельство СССР подключенный параллельно источнику пи- М 805268, кл. 5.05 D 11/16, 1979 тания и парам размещенных на каждом (прототип) ВНИИПИ Заказ 644/33 Тираж 872 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4