RU2017069C1

RU2017069C1 - Film-bubble flowmeter

Info

Publication number: RU2017069C1
Authority: RU
Inventors: Н.Д. Дубовой; В.Ф. Илясов; А.Ю. Лукичев
Original assignee: Московский институт электронной техники
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1994-07-30

Abstract

FIELD: measuring devices. SUBSTANCE: device has reservoir which is connected to tank and is filled by solution of surface-active substance. Vertical measuring burette with scale is placed in reservoir and has two ring electrodes and two position gauges. Compensation electrode and valve of outlet are mounted in lower part of reservoir. Processing circuit has two detectors, OR gate, first and second direct voltage sources, current meter, scaling unit, controlled oscillator, flip-flop, starting element, two clamping circuits, frequency meter, comparator, indicator, adder. EFFECT: increased functional capabilities. 1 dwg

Description

Изобретение предназначено для измерения малых расходов газов при калибровке и поверке ротаметров, реометров, тепловых, ионизационных и лазерных расходомеров. Известен расходомер по а.с. СССР N 1539535, содержащий бюретку, резервуар, поршень, запорную трубку. The invention is intended for measuring low gas flow rates during calibration and calibration of rotameters, rheometers, thermal, ionization and laser flow meters. Known flow meter by.with. USSR N 1539535, containing a burette, a reservoir, a piston, a locking tube.

Недостатком данного расходомера является невысокая точность измерения малых расходов газа, обусловленная влиянием пленки поверхностно-активного вещества, остающегося на стенках бюретки. Наиболее близким по технической сущности является расходомер по а.с. СССР N 1631285, содержащий резервуар и емкость, сообщающиеся между собой и частично заполненные раствором поверхностно-активного вещества. В резервуаре вертикально установлена бюретка со шкалой, а в емкости - поршень, взаимодействующий с приводом возвратно-поступательного движения. К воздушной полости резервуара подсоединена газоподводящая трубка. На концах бюретки расположены первый и второй кольцевые электроды. Расходомер содержит также измеритель тока, два источника постоянного напряжения, масштабный блок, управляемый генератор тока, индикатор, компенсационный электрод. The disadvantage of this flow meter is the low accuracy of measuring low gas flow rates due to the influence of a film of surfactant remaining on the walls of the burette. The closest in technical essence is a flowmeter according to AS USSR N 1631285, containing a reservoir and a container, interconnected and partially filled with a solution of surfactant. A burette with a scale is vertically mounted in the tank, and a piston interacts with the reciprocating drive in the tank. A gas supply tube is connected to the air cavity of the tank. At the ends of the burette are the first and second ring electrodes. The flow meter also contains a current meter, two DC voltage sources, a scale unit, a controlled current generator, an indicator, and a compensation electrode.

Недостатком данного расходомера является низкая точность измерения расхода газа, обусловленная тем, что он не позволяет учитывать отклонение рабочего объема расходомера от номинального значения, вызванное погрешностью изготовления бюретки, погрешность ее установки на расходомере, волнистостью стенок бюретки в точках срабатывания датчиков, увеличивающей погрешность последних. The disadvantage of this flow meter is the low accuracy of measuring the gas flow, due to the fact that it does not allow to take into account the deviation of the flowmeter’s working volume from the nominal value caused by the manufacturing error of the burette, the error of its installation on the flow meter, the waviness of the burette walls at the points of operation of the sensors, which increases the error of the latter.

Целью изобретения является повышение точности измерения расхода газа. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring gas flow.

Цель достигается тем, что в расходомер, содержащий резервуар с впускным и выпускным патрубками, емкость, бюретку со шкалой, снабженную первым и вторым кольцевыми электродами, поршень, расположенный в емкости и взаимодействующий с приводом возвратно-поступательного движения, компенсационный электрод, измеритель тока, первый и второй источники напряжения, масштабный блок, управляемый генератор тока, компаратор, индикатор, введены два датчика, установленных на бюретке, два детектора, элемент ИЛИ, триггер, пусковой элемент, два фиксатора, периодомер, сумматор и клапан, установленный на выпускном патрубке резервуара. Датчики через соответствующие детекторы соединены с входами элемента ИЛИ, входами соответствующих фиксаторов и входами периодомера. Первый вход триггера соединен с выходом элемента ИЛИ, второй вход - с впускным элементом, а выход - с управляющим входом клапана. Вторые входы фиксаторов соединены с выходом управляемого генератора тока, а их выходы соединены с входами сумматора, выход которого соединен с третьим входом индикатора. The goal is achieved in that in a flowmeter containing a reservoir with inlet and outlet nozzles, a container, a burette with a scale equipped with first and second ring electrodes, a piston located in the container and interacting with a reciprocating drive, a compensation electrode, a current meter, the first and a second voltage source, a large-scale unit, a controlled current generator, a comparator, an indicator, two sensors installed on the burette, two detectors, an OR element, a trigger, a starting element, two latches, iodomer, an adder and a valve mounted on the exhaust pipe of the tank. The sensors through the respective detectors are connected to the inputs of the OR element, the inputs of the respective latches and the inputs of the periodometer. The first input of the trigger is connected to the output of the OR element, the second input to the inlet element, and the output to the control input of the valve. The second inputs of the latches are connected to the output of the controlled current generator, and their outputs are connected to the inputs of the adder, the output of which is connected to the third input of the indicator.

Повышение точности измерения расхода достигается за счет самоблокировки расходомера, благодаря которой компенсируется погрешность изготовления бюретки, погрешность ее установки в расходомере и погрешность, обусловленная волнистостью поверхности бюретки, неоднородности ее материала в точках срабатывания датчиков (точках визирования), Самоблокировка реализуется путем налива бюретки калибровочной жидкостью и автоматического слива, при котором фиксируется часть жидкости с объемом, равным рабочему объему бюретки. Данная жидкость взвешивается, и с учетом ее плотности определяется значением рабочего объема бюретки по ГОСТ. При автоматическом сливе калибровочной жидкости учитывается смачиваемость бюретки, в результате которой на стенках бюретки остается часть жидкости. Данная операция реализуется на основе измерения проводимости пленки калибровочной жидкости на внутренней поверхности бюретки. Improving the accuracy of flow measurement is achieved by self-locking the flow meter, which compensates for the manufacturing error of the burette, the error of its installation in the flow meter and the error due to the waviness of the surface of the burette, the heterogeneity of its material at the sensor response points (sighting points), Self-locking is realized by filling the burette with calibration fluid and automatic discharge, in which a part of the liquid is fixed with a volume equal to the working volume of the burette. This fluid is weighed, and taking into account its density is determined by the value of the working volume of the burette according to GOST. When the calibration fluid is automatically drained, the wettability of the burette is taken into account, as a result of which a part of the liquid remains on the walls of the burette. This operation is based on measuring the conductivity of the film of calibration fluid on the inner surface of the burette.

На чертеже представлена схема пленочно-пузырькового расходомера. The drawing shows a diagram of a film-bubble flow meter.

Пленочно-пузырьковый расходомер содержит резервуар 1 и емкость 2, сообщающиеся между собой, частично заполненные раствором поверхностно-активного вещества. В резервуаре 1 вертикально установлена бюретка 3 со шкалой 4, а в емкости 2 расположен поршень 5, взаимодействующий с приводом 6 возвратно-поступательного движения. Поршень 5 выполнен в виде стакана и заполнен жидкостью. К воздушной полости резервуара 1 подсоединены газоподводящая трубка 7 и один конец обводной трубки 8, другой конец которой расположен в полости поршня 5. The film-bubble flow meter contains a reservoir 1 and a container 2, communicating with each other, partially filled with a solution of a surfactant. A burette 3 with a scale of 4 is vertically mounted in the tank 1, and a piston 5 is located in the tank 2 and interacts with the reciprocating drive 6. The piston 5 is made in the form of a glass and filled with liquid. A gas supply tube 7 and one end of the bypass tube 8, the other end of which is located in the cavity of the piston 5, are connected to the air cavity of the tank 1.

Первый кольцевой электрод 9 размещен во внутренней полости измерительной бюретки 3 и у ее нижнего торца, закреплен по ее внутреннему периметру и соединен с общей шиной расходомера, второй кольцевой электрод 10 размещен во внутренней полости измерительной бюретки 3 у ее верхнего торца и закреплен по ее внутреннему периметру и соединен с первым входом измерителя 11 тока. Второй вход измерителя 11 тока подключен к выходу первого источника 12 постоянного напряжения, связанного с общей шиной расходомера. Выход измерителя 11 тока через последовательно соединенные масштабный блок 13 и управляемый генератор 14 тока подключен к управляющему входу индикатора 15, компенсационному электроду 16, введенному в полость резервуара 1, заполненную раствором поверхностно-активного вещества через проходной изолятор 17, и к управляющему входу компаратора 18, вход которого подключен к выходу второго источника 19 тока постоянного напряжения. Выход компаратора 18 подключен к первому входу индикатора 15. Первый и второй датчики 20 и 21 положения размещены на бюретке 3 таким образом, что первый датчик 20 расположен ближе к нижнему торцу бюретки 3, а второй датчик 21 - ближе к верхнему торцу бюретки 3. Выходы первого и второго датчиков 20 и 21 положения через первый и второй детекторы 22 и 23 подключены к первому и второму входу элемента ИЛИ 24, выход которого подключен к первому входу триггера 25. Второй вход триггера 25 подключен к выходу пускового элемента 26, а выход - к управляющему входу клапана 27. Клапан 27 установлен в нижней части резервуара 1 таким образом, что, открываясь, он выпускается жидкость из резервуара. Открывание клапана 27 происходит при подаче на его вход напряжения (выходной сигнал триггера 25). При снятии напряжения клапан 27 закрывается. The first ring electrode 9 is placed in the inner cavity of the measuring burette 3 and at its lower end, fixed along its inner perimeter and connected to the common tire of the flowmeter, the second ring electrode 10 is placed in the inner cavity of the measuring burette 3 at its upper end and fixed along its inner perimeter and connected to the first input of the current meter 11. The second input of the current meter 11 is connected to the output of the first constant voltage source 12 connected to the common bus of the flowmeter. The output of the current meter 11 through a series-connected scale unit 13 and a controlled current generator 14 is connected to the control input of the indicator 15, the compensation electrode 16 introduced into the cavity of the tank 1, filled with a surfactant solution through the bushing 17, and to the control input of the comparator 18, the input of which is connected to the output of the second DC voltage source 19. The output of the comparator 18 is connected to the first input of the indicator 15. The first and second position sensors 20 and 21 are located on the burette 3 so that the first sensor 20 is located closer to the lower end of the burette 3, and the second sensor 21 is closer to the upper end of the burette 3. Outputs the first and second position sensors 20 and 21 through the first and second detectors 22 and 23 are connected to the first and second input of the OR element 24, the output of which is connected to the first input of the trigger 25. The second input of the trigger 25 is connected to the output of the trigger element 26, and the output to control valve input 27 The valve 27 is installed in the lower part of the tank 1 in such a way that, when opened, it discharges liquid from the tank. The opening of the valve 27 occurs when a voltage is applied to its input (the output signal of the trigger 25). When voltage is released, valve 27 closes.

Первые входы первого и второго фиксаторов 28 и 29 подключены соответственно к выходам первого и второго детекторов 22 и 23, вторые входы - к выходу управляемого генератора 14 тока. Выходы первого и второго фиксаторов 28 и 29 подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 30, выход которого подключен к третьему входу индикатора 15. Первый вход сумматора 30 является инвертирующим. Выходы первого и второго детекторов 22 и 23 подключены соответственно к первому и второму входам периодомера 31. Первый вход периодомера 31 является запускающим, второй - останавливающим. Сосуд 32 располагается таким образом, что в него через клапан 27 сливается жидкость из резервуара 1. The first inputs of the first and second latches 28 and 29 are connected respectively to the outputs of the first and second detectors 22 and 23, the second inputs to the output of a controlled current generator 14. The outputs of the first and second latches 28 and 29 are connected respectively to the first and second inputs of the adder 30, the output of which is connected to the third input of the indicator 15. The first input of the adder 30 is inverting. The outputs of the first and second detectors 22 and 23 are connected respectively to the first and second inputs of the periodometer 31. The first input of the periodometer 31 is the start, the second - stop. The vessel 32 is located in such a way that liquid from the tank 1 is drained into it through the valve 27.

Пленочно-пузырьковый расходомер работает следующим образом. Film-bubble flowmeter operates as follows.

Измеряемый газ по газоподводящей трубке 7 поступает в резервуар 1. Расход газа измеряется циклически по скорости движения пленки по бюретке 3. The measured gas through the gas supply tube 7 enters the reservoir 1. The gas flow is measured cyclically by the speed of the film along the burette 3.

В начале цикла поршень 5 находится в верхнем положении. При этом уровень раствора поверхностно-активного вещества в резервуаре 1 находится ниже нижнего торца бюретки 3. Затем при включении привода 6 поршень 5 опускается в нижнее положение, вытесняя часть раствора из емкости 2 в резервуар 1. При этом уровень раствора в резервуаре 1 становится выше нижнего торца бюретки 3. При опускании поршня 5 вместе с ним опускается налитая в нем жидкость. Количество этой жидкости выбирается таким, чтобы при переходе поршня 5 из верхнего положения в нижнее торец обводной трубки 8 открывался. Газ, поступающий в резервуар 1 по газоподводящей трубке 7, свободно выходит в атмосферу через обводную трубку 8. At the beginning of the cycle, the piston 5 is in the upper position. The level of the surfactant solution in the tank 1 is below the lower end of the burette 3. Then, when the actuator 6 is turned on, the piston 5 lowers to the lower position, displacing part of the solution from the tank 2 into the tank 1. At the same time, the solution level in the tank 1 becomes higher than the lower the end of the burette 3. When lowering the piston 5, the liquid poured in it drops with it. The amount of this fluid is selected so that when the piston 5 moves from the upper position to the lower end of the bypass tube 8 opens. The gas entering the tank 1 through the gas supply pipe 7, freely leaves the atmosphere through the bypass pipe 8.

В дальнейшем поршень 5 возвращается в верхнее положение, уровень раствора понижается, а на нижнем торце бюретки 3 задерживается часть раствора в виде пленки за счет сил поверхностного натяжения. Причем масса раствора, содержащегося в пленке, зависит только от диаметра бюретки 3 и свойств раствора. Subsequently, the piston 5 returns to its upper position, the solution level decreases, and at the lower end of the burette 3 a part of the solution in the form of a film is retained due to surface tension forces. Moreover, the mass of the solution contained in the film depends only on the diameter of the burette 3 and the properties of the solution.

После перехода поршня 5 в верхнее положение конец обводной трубки 8 оказывается погруженным в жидкость. Газ по обводной трубке 8 не течет. Под действием потока газа начинает перемещаться пленка в бюретке 3, которая имеет постоянное по длине сечение, поэтому скорость перемещения пленки пропорциональна расходу газа. Отсчет скорости перемещения пленки производится визуально по шкале 4 или с помощью датчиков 20 и 21 положения. Выходные сигналы первого и второго датчиков 20 и 21 положения поступают на входы первого и второго детекторов 22 и 23, в которых в моменты прохождения меткой точек срабатывания датчиков формируются выходные импульсы. Измерительный временной интервал Т_и регистрируется периодомером 31, начиная с момента появления импульса на выходе первого детектора 22 и до момента появления импульса на выходе первого детектора 22 и до момента появления импульса на выходе второго детектора 23. То есть регистрируемый периодомер 31 временной интервал Т_и равен времени прохождения меткой расстояния от точки срабатывания первого датчика 21 положения. Величина расхода газа определяется по формуле
Q =

=

, (1) где V_p - рабочий объем бюретки 3, заключенный между ее поперечными сечениями, проходящими через точки срабатывания первого и второго датчиков 20 и 21 положения, расположенных на расстоянии L_р,
S_э = S_б - S_п - эффективная площадь поперечного сечения бюретки 3;
S_б - площадь поперечного сечения сухой бюретки 3;
S_п - площадь поперечного сечения поверхностно-активного вещества, осаждающегося на внутренней поверхности бюретки 3 и в процессе движения метки.After the piston 5 moves to the upper position, the end of the bypass tube 8 is immersed in the liquid. Gas through the bypass pipe 8 does not flow. Under the action of the gas stream, the film begins to move in the burette 3, which has a constant section along the length, so the speed of the film is proportional to the gas flow. The counting speed of the film is visually on a scale of 4 or using

sensors

20 and 21 of the position. The output signals of the first and

second position sensors

20 and 21 are fed to the inputs of the first and

second detectors

22 and 23, in which output pulses are generated at the moments when the sensors trigger points. Measuring the time interval T _and recorded periodomerom 31, starting with the appearance of the first pulse at the output of the detector 22 and to the appearance at the output of the first pulse detector 22 and pulse until the appearance at the output of the second detector 23. That is recorded periodomer 31 _and the time interval T is equal to the time the label passes the distance from the trigger point of the first position sensor 21. The gas flow rate is determined by the formula
Q =

=

, (1) where V _p is the working volume of the burette 3, enclosed between its cross sections passing through the response points of the first and

second position sensors

20 and 21 located at a distance L _p ,
S _e = S _b - S _p - effective cross-sectional area of the burette 3;
S _b - the cross-sectional area of the dry burette 3;
S _p - the cross-sectional area of a surfactant deposited on the inner surface of the burette 3 and in the process of movement of the label.

Если слой поверхностно-активного вещества на внутренней поверхности бюретки 3 достаточно равномерен и не имеет разрывов, то результаты измерения расхода можно считать достоверными, при этом слой поверхностно-активного вещества на внутренней поверхности бюретки обладает проводящими свойствами и между первым и вторым кольцевыми электродами 9 и 10 возникает электрическая цепь. В данной цепи под действием напряжения U₁₂ первого источника 12 постоянного напряжения возникает ток, регистрируемый измерителем 11 тока, равный
i_п=

=

, (2) где R_п - сопротивление пленки поверхностно-активного вещества между первым и вторым кольцевыми электродами 9 и 10;
r₁₁ - внутреннее сопротивление измерителя 11 тока;
ρ_п - удельное сопротивление раствора поверхностно-активного вещества;
L_п - расстояние между первым и вторым кольцевыми электродами;
S_п - площадь сечения пленки поверхностно-активного вещества, покрывающей внутреннюю поверхность бюретки.If the surfactant layer on the inner surface of the burette 3 is sufficiently uniform and does not have gaps, then the flow measurement results can be considered reliable, while the surfactant layer on the inner surface of the burette has conductive properties between the first and second ring electrodes 9 and 10 an electrical circuit occurs. In this circuit, under the action of voltage U _{12 of the} first constant voltage source 12, a current occurs, registered by the current meter 11, equal to
i _p =

=

, (2) where R _p is the resistance of the surfactant film between the first and second ring electrodes 9 and 10;
r ₁₁ is the internal resistance of the current meter 11;
ρ _p - specific resistance of a solution of a surfactant;
L _p - the distance between the first and second ring electrodes;
S _p - the cross-sectional area of the film of a surfactant covering the inner surface of the burette.

Выходной сигнал измерителя 11 тока через масштабный блок 13 с коэффициентом передачи К₁₃ поступает на вход управляемого генератора 14 тока. Таким образом выходной ток управляемого генератора тока 14 равен
i₁₄ = K₁₃i_п. (3)
Данный ток протекает по компенсационному электроду 16 и через раствор поверхностно-активного вещества, замыкаясь через электропроводный резервуар 1 на общую шину расходомера. Падение напряжения, вызванное данным током, равно
U_p = i₁₄R_p = i₁₄ ρ_п К₁₆, (4) где R_р - сопротивление поверхностно-активного вещества между компенсационным электродом и резервуаром;
ρ_п - удельное сопротивление раствора поверхностно-активного вещества;
К₁₆ - коэффициент, определяемый формой и площадью поверхности компенсационного электрода 16.The output signal of the current meter 11 through a scale unit 13 with a transmission coefficient K _{13 is} supplied to the input of a controlled current generator 14. Thus, the output current of the controlled current generator 14 is equal to
i ₁₄ = K ₁₃ i _p . (3)
This current flows through the compensation electrode 16 and through a solution of a surfactant, closing through an electrically conductive tank 1 to a common flowmeter bus. The voltage drop caused by this current is
U _p = i ₁₄ R _p = i ₁₄ ρ _p K ₁₆ , (4) where R _p is the resistance of the surfactant between the compensation electrode and the tank;
ρ _p - specific resistance of a solution of a surfactant;
To ₁₆ is a coefficient determined by the shape and surface area of the compensation electrode 16.

Подставив значение тока i_п из уравнения (2) в (3) и значение тока i₁₄ из (3) в (4), получим
U_p=

. (5)
Условием технической реализации предлагаемого изобретения является выбор измерителя тока с малым внутренним сопротивлением, чтобы выполнялось условие
r₁₁ ≪ R_п =

, (6) и выбор коэффициента К_п в соответствии с уравнением
K_п=

. (7) При построении пленочно-пузырькового расходомера в соответствии с данными условиями технической реализации уравнение (5) преобразуется к виду
U_p = S_п, (8) из чего следует, что падение напряжения U_p на компенсационном электроде пропорционально площади поперечного сечения слоя поверхностно-активного вещества на внутренней поверхности бюретки. Сигнал U_р, пропорциональный площади поперечного сечения слоя поверхностно-активного вещества, поступает на первый вход индикатора 15, где индицируется (например, стрелочным или цифровым вольтметром и т.п.) как значение площади сечения слоя поверхностно-активного вещества, покрывающего внутреннюю поверхность бюретки.Substituting the value of current i _p from equation (2) in (3) and the value of current i ₁₄ from (3) in (4), we obtain
U _p =

. (5)
The condition for the technical implementation of the invention is the choice of a current meter with low internal resistance, so that the condition
r ₁₁ ≪ R _p =

, (6) and the choice of the coefficient K _p in accordance with the equation
K _p =

. (7) When constructing a film-bubble flow meter in accordance with these technical implementation conditions, equation (5) is transformed to
U _p = S _p , (8) from which it follows that the voltage drop U _p on the compensation electrode is proportional to the cross-sectional area of the surfactant layer on the inner surface of the burette. The signal U _r , proportional to the cross-sectional area of the surfactant layer, is fed to the first input of the indicator 15, where it is indicated (for example, by a pointer or digital voltmeter, etc.) as the value of the cross-sectional area of the surfactant layer covering the inner surface of the burette .

При работе расходомера рабочий объем бюретки 3 может изменяться за счет смещения точек срабатывания датчиков 20 и 21 положения, а также при замене самой бюретки 3 для перехода на другой поддиапазон измерения расхода (ставится новая бюретка большого или меньшего диаметра). Поэтому для определения рабочего объема бюретки 3 реализована автоматическая калибровка расходомера. С этой целью поршень 5 опускается в крайнее нижнее положение с помощью привода 6. При этом перекрывается канал, связывающий резервуар 1 и емкость 2. Газопроводящая трубка 7 и обводная трубка 8 перекрываются (пережимаются или закрываются пробками). В бюретку 3 наливается жидкость до уровня выше точки срабатывания второго датчика 21. Клапан 27 при этом находится в закрытом положении, соответствующем нулевому состоянию триггера 26. Сигналом пускового элемента 26 триггер 25 переводится в единичное состояние. При этом его выходной сигнал вызывает открывание клапана 27, через который начинает вытекать жидкость из резервуара 1, и ее уровень в бюретке 3 постепенно понижается. В момент, когда уровень жидкости проходит точку срабатывания второго датчика 21 положения, выходной сигнал последнего, сформированный вторым детектором 23, пройдя через элемент ИЛИ 24, переводит триггер 25 в положение логического нуля. При этом клапан 27 закрывается. В этот же момент под воздействием выходного сигнала второго детектора 23 второй фиксатор 29 фиксирует напряжение U₁₆, установившееся на компенсационном электроде 16. Данное напряжение определяется следующим образом. Величина тока, фиксируемая в данный момент измерителем 11 тока, в данный момент равна
i_11,2=

, (9) где L_o - длина отрезка бюретки от нижнего среза второго кольцевого электрода до точки срабатывания второго датчика;
L_p - длина рабочего отрезка бюретки между точками срабатывания первого и второго датчиков 20 и 21 положения;
L₁ - длина отрезка бюретки между точкой срабатывания первого датчика 20 положения и верхним срезом первого кольцевого электрода;
S_п - площадь сечения пленки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность бюретки.During the operation of the flowmeter, the working volume of the burette 3 can change due to the displacement of the response points of the

position sensors

20 and 21, as well as when replacing the burette 3 itself to switch to a different flow measuring subrange (a new burette with a larger or smaller diameter is installed). Therefore, to determine the working volume of the burette 3, an automatic calibration of the flow meter is implemented. To this end, the piston 5 is lowered to its lowest position using the actuator 6. At the same time, the channel connecting the reservoir 1 and the reservoir 2 is closed. The gas conduit 7 and the bypass tube 8 are closed (pinched or closed by plugs). Liquid is poured into the burette 3 to a level above the point of actuation of the second sensor 21. The valve 27 is in the closed position corresponding to the zero state of the trigger 26. By the signal of the trigger element 26, the trigger 25 is brought into a single state. At the same time, its output signal causes the valve 27 to open, through which liquid begins to flow from the tank 1, and its level in the burette 3 gradually decreases. At the moment when the liquid level passes the trigger point of the second position sensor 21, the output signal of the latter, generated by the second detector 23, passing through the OR element 24, puts the trigger 25 in the logical zero position. When this valve 27 closes. At the same time, under the influence of the output signal of the second detector 23, the second latch 29 captures the voltage U ₁₆ , which is established on the compensation electrode 16. This voltage is determined as follows. The current value currently recorded by the current meter 11 is currently equal to
i _11.2 =

, (9) where L _o is the length of the segment of the burette from the lower cut of the second ring electrode to the point of operation of the second sensor;
L _p is the length of the working segment of the burette between the trigger points of the first and

second position sensors

20 and 21;
L ₁ - the length of the segment of the burette between the trigger point of the first position sensor 20 and the upper cut of the first ring electrode;
S _p - the cross-sectional area of the liquid film covering the inner surface of the burette.

Для бюреток диаметром 5-16 мм отношение площадей сечений S_п и S_бизменяется в пределах

= 0,001-0,01. Поэтому, приняв S_п << S_б, можно упростить выражение (9)
i_11,2=

. (10) Через компенсационный электрод 16 будет протекать ток, определяемый выражением (3) и создаваемый управляемым генератором 13 тока. Под действием данного тока создается напряжение, фиксируемое на компенсационном электроде 16 и равное
U_ф2=

. (11)
Данное напряжение поступает на вход второго фиксатора 29 и фиксируется в нем под действием выходного сигнала второго детектора 23.For burettes with a diameter of 5-16 mm, the ratio of the cross-sectional areas S _p and S _b varies within

= 0.001-0.01. Therefore, taking S _n << S _b , we can simplify the expression (9)
i _11.2 =

. (10) A current will flow through the compensation electrode 16, defined by expression (3) and generated by the controlled current generator 13. Under the action of this current, a voltage is created that is fixed on the compensation electrode 16 and is equal to
U _f2 =

. (eleven)
This voltage is supplied to the input of the second latch 29 and is fixed in it under the action of the output signal of the second detector 23.

После выполнения данной операции под клапан 27 ставится осушенный, предварительно взвешенный сосуд 32 и с помощью пускового элемента 26 триггер 25 переводится в единичное состояние. При этом жидкость из резервуара 1 через клапан 27 начнет стекать в сосуд 32. В момент, когда уровень жидкости в бюретке 3, постепенно понижаясь, пройдет точку срабатывания первого датчика 20 положения, на выходе первого детектора 22 выделится импульс, который, пройдя через элемент ИЛИ, переведет триггер 25 в нулевое состояние и клана 27 закроется. В тот же момент под действием выходного импульса первого детектора 22 в первом фиксаторе 28 фиксируется напряжение U₁₆ на компенсационном электроде 16, равное в данный момент величине
U_ф1=

. (12) Сосуд 32 с жидкостью взвешивается, и определяется чистый вес жидкости Р_о. С учетом удельного веса жидкости δ_o определяется ее объем
V_o=

. (13) Полученный результат является рабочим объемом бюретки (объемом, заключенным между сечениями бюретки 3, проходящими через точки срабатывания первого и второго датчиков 20 и 21 положения, за вычетом объема пленки жидкости, оставшейся на стенках бюретки).After this operation is completed, a drained, previously weighed vessel 32 is placed under the valve 27 and, using the trigger element 26, the trigger 25 is brought into a single state. In this case, the liquid from the tank 1 through the valve 27 will begin to drain into the vessel 32. At the moment when the liquid level in the burette 3, gradually decreasing, passes the trigger point of the first position sensor 20, an output is generated at the output of the first detector 22, which, passing through the OR element , will trigger trigger 25 to zero state and clan 27 will close. At the same time, under the action of the output pulse of the first detector 22 in the first latch 28, the voltage U ₁₆ is fixed on the compensation electrode 16, which is currently equal to
U _f1 =

. (12) The vessel 32 with the liquid is weighed, and the net weight of the liquid P _{o is} determined. Given the specific gravity of the liquid δ _o determined its volume
V _o =

. (13) The result obtained is the working volume of the burette (the volume enclosed between the sections of the burette 3 passing through the triggering points of the first and

second position sensors

20 and 21, minus the volume of the liquid film remaining on the walls of the burette).

Напряжения U_ф1 и U_ф2 с выходов первого и второго фиксаторов 28 и 29 поступают на первый и второй входы сумматора 30, на выходе которого выделяется сигнал, равный
ΔU_ф= U_ф2- U_ф1= S_пK_пU₁₂K

_

= S_пK_пU₁₂K₁₃

. (14) Данный сигнал поступает на индикатор 15 и используется при обработке измерительной информации следующим образом.The voltage U _f1 and U _f2 from the outputs of the first and

second clamps

28 and 29 are supplied to the first and second inputs of the adder 30, the output of which is allocated a signal equal to
ΔU _f = U _f2 - U _f1 = S _p K _p U ₁₂ K

_

= S _p K _p U ₁₂ K ₁₃

. (14) This signal is supplied to indicator 15 and is used in the processing of measurement information as follows.

1. Определяется объем жидкости, оставшийся на стенках бюретки при калибровке расходомера. Для этого на основании выражения (14) получим
ΔV = S_пL_p=

. (15)
2. Определяется рабочий объем сухой бюретки
V_д= V_o+ΔV =

+ ΔV. (16)
3. Определяется действительное значение рабочего объема бюретки при измерении расхода с учетом объема пленки поверхностно-активного вещества
V₉ = V_р - L_рS_п. (17) Действия, производимые в трех приведенных операциях, можно свести в одно выражение с учетом (8)
V_o=

+

-L_pU_p. (18)
Полученное значение рабочего объема бюретки V_p используется для определения расхода газа с помощью формулы (1). Таким образом в результате работы предлагаемого пленочно-пузырькового расходомера осуществляется самокалибровка, благодаря которой компенсируется погрешность изготовления и заводской калибровки бюретки, смещения точек срабатывания первого и второго датчиков положения, влияние смачивания стенок бюретки раствором поверхностно-активного вещества и калибровочной жидкостью.1. Determine the amount of fluid remaining on the walls of the burette during calibration of the flow meter. For this, based on expression (14), we obtain
ΔV = S _p L _p =

. (fifteen)
2. The working volume of the dry burette is determined
V _d = V _o + ΔV =

+ ΔV. (sixteen)
3. The actual value of the working volume of the burette is determined when measuring the flow rate taking into account the volume of the surfactant film
V ₉ = V _p - L _p S _n . (17) The actions performed in the three above operations can be reduced to one expression taking into account (8)
V _o =

+

-L _p U _p . (eighteen)
The obtained value of the working volume of the burette V _{p is} used to determine the gas flow using formula (1). Thus, as a result of the proposed film-bubble flowmeter, self-calibration is carried out, due to which the manufacturing error and factory calibration of the burette is offset, the shift points of the first and second position sensors, the effect of the burette walls wetting with a surfactant solution and calibration fluid are compensated.

Кроме того, точность измерения расхода возрастает за счет непрерывного контроля состояния пленки поверхностно-активного вещества. С этой целью падение напряжения на компенсационном электроде 16 сравнивается в компараторе 18 с выходным сигналом второго источника U₁₉постоянного напряжения 19. В то же время, как следует из формулы (5), падение напряжения U_p пропорционально площади поперечного сечения пленки S_п. При уменьшении значения площади S_п за счет испарения пленки или в начале работы расходомера величина напряжения U_p уменьшается. Поэтому при разрыве пленки или при снижении площади S_п ее поперечного сечения ниже допустимого значения падения напряжения U₁₈ становится меньше задаваемого значения выходного напряжения U₁₉ второго источника 19 постоянного напряжения. При этом выходной сигнал компаратора 18 принимает значение логической единицы. Уровень логической единицы с компаратора 18 поступает на второй вход индикатора 15 и дает информацию (через лампочку, светодиод, звуковой сигнал и т.п.) о недостаточной смоченности при разрыве пленки, покрывающей внутреннюю поверхность бюретки 3. Обладая такой информацией, пользователь может в любой момент принять меры к восстановлению требуемой толщины слоя смачивания, т.е. произвести дополнительное увлажнение (смачивание) внутренней поверхности бюретки 3, а, следовательно, исключить разрыв (лопание) движущейся пленки и тем самым повысить надежность работы расходомера.In addition, the accuracy of flow measurement is enhanced by continuously monitoring the state of the surfactant film. To this end, the voltage drop across the compensation electrode 16 is compared in the comparator 18 with the output signal of the second constant voltage source U ₁₉ 19. At the same time, as follows from formula (5), the voltage drop U _{p is} proportional to the cross-sectional area of the film S _p . When decreasing the value of the area S _p due to the evaporation of the film or at the beginning of the flowmeter, the voltage U _p decreases. Therefore, when the film is torn or when the area S _{p of} its cross section decreases below the permissible value of the voltage drop U _18, it becomes less than the set value of the output voltage U _{19 of the} second constant voltage source 19. In this case, the output signal of the comparator 18 takes the value of a logical unit. The level of the logical unit from the comparator 18 is fed to the second input of the indicator 15 and gives information (through a light bulb, LED, sound signal, etc.) about insufficient wetting when the film ruptures, covering the inner surface of the burette 3. Having this information, the user can moment to take measures to restore the required thickness of the wetting layer, i.e. to produce additional wetting (wetting) of the inner surface of the burette 3, and, therefore, to eliminate tearing (bursting) of the moving film and thereby improve the reliability of the flowmeter.

Claims

FILM-BUBBLE FLOWMETER containing a reservoir with inlet and outlet nozzles and a container communicating with each other and partially filled with a surfactant solution, a burette with a scale vertically mounted in the tank and equipped with the first and second ring electrodes placed on the inner surface of the burette near it lower and upper end, a piston located in the tank and interacting with a reciprocating drive, as well as a compensation electrode installed in the lower part part of the tank, while the first ring electrode is connected to a common bus, the second electrode is connected through the first current meter, the second input of which is connected to the first voltage source, and the scale unit is connected to the input of the controlled current generator, the output of the second voltage source through the comparator is connected to the first input of the indicator wherein the output of the controlled current generator is connected to the control inputs of the indicator and the comparator and to the compensation electrode, characterized in that, in order to increase the measurement accuracy, it is It is equipped with two sensors installed on the burette, two detectors, an OR element, a trigger, a trigger element, two latches, a periodometer, an adder and a valve mounted on the outlet of the tank, and the sensors are connected through the corresponding detectors to the inputs of the OR element, the inputs of the corresponding latches and inputs periodometer, the first input of the trigger is connected to the output of the OR element, the second input to the trigger element, and the output to the control input of the valve, the second inputs of the latches are connected to the output controllably a current generator, and their outputs are connected to inputs of an adder whose output is connected to the third input of the indicator.