Приемник воздушного давления

 

Использование: в контрольно-измерительной технике, в частности для измерения давления двухфазных сред. Сущность изобретения: для очистки полости (14) от засорения от источника давления поступает газ, который отжимает резиновую мембрану (6) от седла (13) и прижимает к седлу (12). Канал

СОКЗЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИС1ИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s G 01 1 11/00,19/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861851/10 (22) 24.08.90 (46) 15.11.92. Бюл. ¹ 42 (71) Центральный научно-исследовательский институт машиностроения (72) E.È.ÀíäðååB, Л.В.новиков и Д.С.Сажин (56) Авторское свидетельство СССР № 432362, кл, G 01 L 19/00, 1972 г.

Авторское свидетельство СССР №800648,кл. G 01 (11/00, 1979г. (54) ПРИЕМНИК ВОЗДУШНОГО ДАВЛЕНИЯ (57) Использование: в контрольно-измерительной технике, в частности для измерения давления двухфазных сред. Сущность изобретения: для очистки полости (14) от засоИзобретение относится к контрольной и измерительной технике и может быть использовано для измерения давлений двухфазных сред в экспериментальной аэрогаэодинамике, легкой и пищевой промышленности, а также в агропромышленном комплексе.

Известен приемник воздушного давления, который является малоинерционным пневмометрическим приемником давления с индуктивным датчиком давления для измерения нестационарных параметров потока и представляет собой сочетание микроприемников высокого давления, выполненных из стальных трубок малых размеров, и малоинерционных малогабаритных датчиков переменныхх давлений типа ДМ И.

Трубки изготовляются из нержавеющих сталей, например 1Х18Н9-Т. Внутренний. Ж«, 1775629 А1 рения от источника давления поступает газ, который отжимает резиновую мембрану (6) от седла (13) и прижимает к седлу (12), Канал (10) перекрывается и датчик давления (3) отсекается от пневмоизмерительного канала (2), Газ через дроссель (18) и канал (17) проходит в пневмоизмерительный канал (2), при этом производится удаление пыли и других твердых частиц, к моменту измерения дистанционного перекрывателя клапан (4) и сжатый газ перестает поступать к мембране (6), которая возвращается в исходчое положение и открывает канал (10), через который по каналу (2) на датчик (3) подводится измеряемое давление в контролируемой точке пространства. 2 ил. диаметр трубки 2 — 3 мм в приемниках, используемых для измерения в ядре потока, иэ

03 — 0,7 мм — в приемниках для измерения в пристеночных областях, При использовании такого приемника в двухфазных средах на входе трубки и внутри нее образуется конденсат, наледь, осаждается пыль, нагар, твердые частицы, волокна, пух и тому подобные загрязнения, Так, например, при производстве химического волокна необходимо измерять полное и статическое давление в воздушных потоках, содержащих низкомолекулярные и высокомолекулярные соединения, образующие при охлаждении твердую фазу, Эта твердая фаза в виде "паутины" покрывает входное отверстие приемной трубки, попадает внутрь ее и тем самым делает результаты измерений особенно нестационарных процессов ненадежными и неточными. (775629

20 деленными.

Большинство технологических процессов переработки волокна и получения текстильных материалов сопровождается интенсивным выделением сорных примесей. пуха и пыли, которые загрязняют производственную среду, ухудшают условия работы датчиковой измерительной системы.

Известен приемник воздушного давления, позволяющий предотвратить закупоривание приемных трубок путем использования постоянного протока газа от дополнительного источника с давлением, большим измеряемого, Недостатком приемника — аналога является то, что его точность низка в связи с тем, что отбор давления, характеризующего измеряемое давление в контролируемом потоке, осуществляется на значительном расстоянии от открытого конца трубки полного напора. Величина этих потерь не остается стабильной в процессе измерения, так как зависит от числа Рейнольдса продуваемого газа, диаметра, длины, местных сопротивлений,шероховатости и загрязненности тракта.

Кроме того, после скоростей продуваемого газа на концевом участке трубки неравномерно и в отсутствии измеряемого потока, как правило, изменяется по параболическому закону и зависит от числа Рейнольдса и других перечисленных выше причин, При встречном натекании измеряемого потока (при измерении полного напора) такая эпюра скоростей часто оказывается неустойчивой и деформируется неопределенным образом, существенно влияя на величину потерь выхода, При измерении статического давления поле скоростей продуваемого газа на выходе из трубки не может быть равномерным в результате воздействия набегающего сбоку контролируемого потока на вытекающую из трубки струю продуваемого газа. Это также приводит к появлению значительных потерь, которые входят составной частью в измеряемый сигнал. Нестабильность этих потерь приводит к погрешностям измерений, При измерении статического давления появляется необходимость контролировать и регулировать расход продуваемого газа, что усложняет конструкцию приемника, Неравномерное поле скоростей среды, истекающей из трубки, наличие зон (обычно пристеночных) малых скоростей способствует попаданию в трубку частиц, транспортируемых потоком, что снижает надежность приемника.

Известен приемник воздушного давления, позволяющий устранить часть перечислен н ых выше недостатков.

Это техническое решение — наиболее близкое по своей сущности к предлагаемому.

Приемник-прототип содержит трубку полного давления с суженным выходом и отводящий патрубок, коаксиально с трубкой установленный цилиндрический кожух, внутренняя полость которого соединена с каналом трубки через клапан.

Для прочистки каналов и входных отверстий устройство частично демонтируется (отсоединяется датчик) и вместо датчика присоединяется источник давления. Сжатый воздух поступает в трубку и через обратный клапан во внутреннюю полость кожуха

Таким образом происходит очистка внутреннего канала трубки и ее внешней поверхности.

Недостатком приемника-прототипа является то, что его надежность недостаточна, прочистка связана с остановкой технологического процесса и поэтому проводится эпизодически, что делает результаты измерения недостаточно надежными и неопреЦелью изобретения является повышение надежности, Ожидаемый от использования положительный эффект заключается в том, что значительно повышается надежность результатов измерения постоянных и пульсирующих давлений в двухфазных средах (в два-три раза), Это позволяет сократить число испытаний, ускорить выдачу рекомендаций, более точно соблюдать технологию.

Предложенный приемник содержит корпус с пневмоизмерительным каналом и каналом для подключения датчика давления, установленные в нем клапаны и дроссель. Кроме того, в нем выполнены канал для подвода сжатого воздуха и соединительный канал, при этом клапан выполнен в виде двух кольцевых седел и мембраны, закрепленной на корпусе с образованием первой и второй полостей, причем в первой полости размещены каналы пневмоизмерительный и для подключения датчика давления, а во второй — канал для подключения источника сжатого воздуха, вход соединительного канала размещен во второй полости, а выход — в первой, канал для подключения датчика давления и вход соединительного канала снабжены кольцевыми седлами и установлены соосно мембране, а дроссель закреплен на входе соединительного канала, при этом мембрана установлена с зазором относительно

1775629 кольцеBoro седла канала для подключения датчика давления и контактирует с кольцевым седлом, размещенным на входе соединительного канала, На фиг. 1 представлена принципиальная схема приемника; на фиг. 2 — конструктивная схема узла приемника — клапана и его пневматических связей, Приемник воздушного давления имеет клапан 1, установленный на пневмоизмерительном канале 2, соединенный с датчиком давления 3, и через дополнительный клапан

4 — с источником сжатого воздуха 5, Клапан 1 выполнен в виде резиновой мембраны 6, закрепленной между основанием 7 и крышкой 8, Фактически резиновый диск мембраны 6 зажат по краю между крышкой 8 и основанием 7, причем степень зэжатия определяется кольцевой ограничительной вставкой 9, Чем меньше высота вставки 9, тем сильнее за>катие, и наоборот, чем больше высота вставки 9, тем зажатие меньше.

Степень зажатия выбирается такой, чтобы при сборке клапана 1 мембрана 6 не была бы перерезана выступами в крышке 8 и вместе с тем была бы достигнута герметичность соединения крышки 8 с мембраной 6 и основания 7 с мембраной 6.

Крышка 8 и основание 7 имеют осесимметричные каналы 10 и 11 соответственно.

Канал 10 служит для подключения датчика давления 3. Канал 11 является соединительным каналом. Он соединяет полости и

II. Эти каналы проходят в кольцевые седла 12 и 13. Резиновая мембрана 6 контактирует с кольцевым седлом основания 13 и тем самым закрывает канал 11. Мембрана 6 надета на кольцевое седло 13, поскольку седло выполнено в виде отдельной от основания 7 детали и вставляется после зажатия диска мембраны 6 одежду крышкой 8 и основанием 7.

Внутри крышки 8 выполнена полость 14 (фиг. 1, полость I), а внутри основания такая же полость 15 образована мембраной 4 и седлом 13 (фиг. 1, полость !!). Полость 14 имеет каналы 16 и 17, расположенные на разных концах одного и того же диаметра 1.

Причем пневмоиэмерительный канал 2 соединен с клапаном 1 через канал 16, а канал 17 соединен с соединительным каналом 11, в котором установлен дроссель 18.

Полость основания 15 имеет канал для подачи сжатого воздуха 19. Через него клапан 1 пневматически соединен через дополнительный клапан 4 с источником сжатого газа 5.

Приемник работает следующим обра,зом.

В исходном положении пневмоизмерительный канал 2 своим приемным отверстием вводят в точку измерения давления, Клапан 4 закрыт. Источник сжатого газа 5 отсоединен от клапана 1, Датчик 3 присоединен электрически к измерительной схеме (не показано) и готов к измерениям. Перед началом работы открывают клапан 4 и гаэ от источника 5 поступает в полость 15 (полость

II на фиг. 1) клапана 1 через канал для подвода сжатого воздуха 19, Поступающий газ отжимает резиновую мембрану 6 от седла 13 и прижимает ее к седлу 12. При этом канал для подключения датчика давления 10 крышки 8 закрывается мембраной 6 и датчик давления 3 пневматически отсекаются GT пневмоизмерительного канала 2, Датчик 3 пневматически блокируется от возможного вредного воздействия на него давления сжатого газа от источника 5.

Далее сжатый газ из полости II через дроссель 18 в соединительном канале 11 проходит через канал 17, осесимметричную полость I в пневмоизмерительный канал 2 через канал 17. При этом все возможные соринки и другие частицы удаляются из полости 14 и из внутреннего канала 2.

Газ истекает иэ приемного отверстия пневмоизмерительного канала 2, чем не дает возможности пыли, гари, твердым частицам, пуху и т,п. грязи попасть внутрь канала

2, клапана 1 и датчика 3. Различного родэ загрязняющие волокна также отжимаются от входного отверстия пневмоизмерительного канала 2.

К моменту измерения оператор дистанционно перекрывает клапан 4 и сжатый газ перестает поступать к мембране 6. Мембрана 6 возвращается в исходное положение (на седло 13) и открывает канал 10. При этом канал 16 пневматически соединяется с каналом 10, присоединяя тем самым датчик 3 к пневмоиэмерительному каналу 2.

Происходит процесс измерения и регистрации величины давления в контролируемой точке пространства, После измерения давления клапан 4 вновь открывают и процесс повторяется.

Поскольку клапан 1 вместе с датчиком находятся вблизи приемного отверстия пневмоиэмерительного канала 2, можно измерять не только постоянное давление, на и переменную его составляющую.

Приемник представлен в виде макетного образца, его элементы имеют следующие размеры, мм, диаметр кольцевого седла 12 3 высота седла12 l,5 диаметр полости 5 глубина полости i 0,5

1775629

0,25

0,8 диаметр полости ll 5 диаметр пневмоизмерительного канала 2 0,8 длина канала 2 1,5, диаметр дросселя 18 0,15 толщина резины мембраны 6 0,5 величина поджатия мембраны 6 диаметр седла основания 13 1,5 диаметр седла 12 1,8 диаметр соединительного канала 11 диаметр канала 19 для подвода сжатого газа 0,8 диаметр канала 10 для подключения датчика давления 0,8

В качестве датчика давления 3 использован полупроводниковый датчик ДХП— .096, индуктивный датчик ПДИ и пьезоэлектрический датчик пульсаций давления.

Приемники воздушного давления показали следующие технические характеристики: — герметичность полостей больше Зх

1014 / 3. — пневматическое сопротивление между входом и выходом одной полости в закрытом состоянии больше Зх1014 с/ ; — время срабатывания (закрыто-открыто) меньше 0,01 с; — после 30000 срабатываний устройство не изменяет характеристик; — дополнительная погрешность меньше

10 о

Формула изобретения

Приемник воздушного давления, содержащий корпус с пневмоизмерительным каналом и каналом для подключения датчика

10 давления, установленные в нем клапан и дроссель, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в нем выполнены канал для подвода сжатого воздуха и соединительный канал, при этом клапан

15 выполнен в виде двух кольцевых седел и мембраны, закрепленной на корпусе с образованием первой и второй полостей, причем в первой полости размещены каналы пневмоизмерительный и для подключения

20 датчика давления, а во второй — канал для подключения источника сжатого воздуха, вход соединительного канала размещен во второй полости, а выход — в первой, канал для подключения датчика давления и вход

25 соединительного канала снабжены кольцевыми седлами и установлены соосно мембраны, а дроссель закреплен на входе соединительного канала, при этом мембра- на установлена с зазором относительно

30 кольцевого седла канала для подключения датчика давления и контактирует с кольце, вым седлом; размещенным на входе соединительного канала.

1775629

Составитель Л.Новиков

Техред М.Моргентал

КоРРек оР Н.Слободяник

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгооод. ул,Гагарина, 101

Заказ 4030 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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