[实用新型]气体质量流量控制器

说明书

本实用新型属于直接测量和控制气体质量流量的装置，特别是一种通过传感器、经过电量转换电路控制电磁调节阀而控制气体质量流量的装置。

现有的气体质量流量计一般为测量容积，然后再根据现场的大气压和温度进行补偿换算成气体质量流量，主要缺点是：①存在压力和温度测量误差和换算误差；②质量流量要滞后，不能实时控制气体的质量流量。

本实用新型的目的在于：直接采用温度传感器件，输出标准的电量信号，数字显示标准状态(0℃，101.325KPa)下的气体质量流量，通过连续可调的电磁阀实现自动控制气体的质量流量。

本实用新型的目的是通过如下方式实现的：主要由毛细管绕组式温度传感器(3)、电量转换电路和电磁控制阀(7)组成，在中空的基体(1)内部有一限流器(2)，在基体(1)上部为毛细管绕组式温度传感器(3)，所述毛细管绕组式温度传感器(3)由一根毛细管和缠绕其上的三组线圈组成，中间绕组为卡马斯加热圈(5)，两测相对称、阻值相等的绕组为热敏材料线圈(6)线圈(6)与电量转换电路相连，再与连续可调的电磁控制阀(7)相接。

采用本实用新型的方案，可以做到体积小、精度高，而且功耗低、稳定性强，可实现连续调节。

图1为基本的分流式结构和传感器图。

图2为电磁调节阀。

图3为传感器接线图。

图4为电路框图。

图5为传感器输出特性。

在图中：(1)基体；(2)限流器；(3)传感器；(4)毛细管；(5)卡马斯加热线圈；(6)热敏材料线圈；(7)电磁调节阀；(8)线圈：(9)阀杆；(10)阀头；(11)阀座；(12)放大器；(13)线性补偿；(14)超前网络；(15)接口电路；(16)数字显示器；(17)设定；(18)缓冲；(19)积分器；(20)脉宽调制；(21)功放。

下面结合附图对本实用新型作具体描述：接通电源，卡马斯加热线圈(5)达到一定温度。

在毛细管(4)内没有气体流动时，两组对称的热敏材料线圈的阻值相等，当气体从毛细管(4)内流动时，改变了两热敏材料线圈(6)的热平衡，使两线圈的阻值发生变化，其阻值差的大小与气体的质量流量成比例关系。

由于热敏材料的两组线圈是采用相同的电阻温度系数，并且阻值相等和对称，在环境温度变化时，两线圈的阻值仍然相等，所以不受环境温度的影响，具有自动调零的特性。

对于单一组份和固定比例的混合气体的比热，在0～60℃范围内是一个常数，气体分子的吸、放热量与气体分子的多少成比例，即与气体的质量流量成比例关系，与压力无关。

使用毛细管直接测量气体质量流量为直通式，适用于微小气体流量的测量和控制，因为传感器的输出特性(图5)呈抛物线形，当气体的流量超过线性段后，输出的信号随气体流量增大而减小，为保证毛细管(4)内的气体流量在输出信号的线性段范围内，在基体(1)内部设置一限流器而形成分流式结构，毛细管内的气体流量与主通道内的气体流量成固定比例，选择不同的分流比例，将有不同的气体质量流量的量程，因而分流式结构可满足任一量程的气体流量的测量要求。

限流器(2)的作用是产生一定的压差，使气体能分流进入毛细管内，可采用粉沫冶金、钢丝网、小孔板、微小间隙膜片等。

连续可调的电磁阀(7)与气体质量流量传感器(3)安装在同一机体上，也可独立使用，其原理是：来自测量电路的电压信号与设定值进行比较，其差值通过控制电路的积分调节电路(23)的调节作用给电磁调节阀(7)发出控制信号，直至电磁调节阀(7)使流量等于设定值。

当气体流量控制系统设定的信号为零时，线圈(6)中的电流为零，此时阀头(10)落在阀座(11)上，关闭电磁阀(7)，没有气体流动，输出零流量。

当流量控制系统设定信号不为零时，调节电路发出信号，调节电磁阀(7)的线圈(8)绕组通电，对位于线圈绕组内的阀杆(9)产生一个向上的电磁力，使阀杆向下的弹簧力与向上的电磁力达到新的平衡为止，气体质量流量稳定在某一设定值；实现对气体质量流量的自动控制。