Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений



Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений
Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений
Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений
Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений

 


Владельцы патента RU 2501985:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Темп" им. Ф. Короткова" (RU)

Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений относится к технике автоматического управления и, в частности, к струйной пневмоавтоматике и может быть использовано в системах регулирования клапанами перепуска воздуха и направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя. Содержит чувствительный элемент с каналом питания, приемным каналом и межсопловой камерой, подключенной к каналу управления элемента сравнения с наклонным каналом питания. Угол наклона оси канала питания относительно продольной оси элемента сравнения в сторону канала управления, соединенного с источником низкого давления, менее угла наклона выходных каналов устройства. Технический результат: повышение точности измерения отношения абсолютных давлений, что в свою очередь улучшает качество регулирования компрессоров газотурбинных двигателей. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к технике автоматического управления и, в частности, к струйной пневмоавтоматике и может быть использовано в системах регулирования клапанами перепуска воздуха и направляющими аппаратами компрессора газотурбинного двигателя.

Известна система ограничения расхода топлива газотурбинного двигателя, работающая по сигналу отношения абсолютных давлений воздуха (см.: Теория автоматического управления силовыми установками летательных аппаратов. Управление ВРД. Под ред. д-ра техн. наук, проф. А.А.Шевякова. - М.: Машиностроение, 1976. - С.294). Сигнал, пропорциональный отношению давлений воздуха, вырабатывается нелинейным газодинамическим делителем с помощью проточной камеры с двумя соосно расположенными соплами. Большее давление рк, участвующее в делении, подводится к входному соплу, меньшее давление p1 - к камере. В выходном сопле имеем давление рс как результат деления давлений рк/p1. В опорном плече пневматический редуктор вырабатывает давление pr, обеспечивая пропорциональное редуцирование абсолютного давления рк. При этом настройка величины пропорциональности pr/p1=const осуществляется изменением проходного сечения выходного дросселя редуктора. Сигналы давлений рс и pr сравниваются между собой в струйном элементе сравнения. Равенство давлений рс и pr соответствует отношению давлений, при котором происходит срабатывание ограничителя расхода топлива. Основными недостатками известного устройства являются ограниченный диапазон измерения отношения давлений из-за необходимости поддержания критического отношения давлений на выходном дросселе пневматического редуктора и невысокая точность из-за погрешности срабатывания элемента сравнения.

Наиболее близким по технической сущности и числу совпадающих признаков является «Устройство для измерения отношения абсолютных давлений» (патент РФ №1674602), которое содержит элемент сравнения с каналом питания, соединенным с источником высокого давления рк, двумя каналами управления, один из которых соединен с источником низкого давления рн, двумя выходными каналами, симметричными относительно его продольной оси и расположенными к ней под углом, и чувствительный элемент с соплом питания, соединенным через регулирующий элемент с источником высокого давления рк, приемным каналом, соединенным с источником низкого давления рн, и межсопловой камерой, выход которой соединен с другим каналом управления элемента сравнения.

Высокое давление рк подается в канал питания элемента сравнения и через регулирующий элемент в сопло питания чувствительного элемента, конструкция которого обеспечивает заданное значение отношения π0=(Ркн)0 абсолютных давлений, при котором давление сравнения рс в межсопловой камере равно низкому давлению рн, и, следовательно, перепад давлений Δру в каналах управления элемента сравнения в этом случае равен нулю.

Недостатком известного решения является невысокая точность измерения, т.к. элемент сравнения переключается не в точке заданного значения отношения давлений π0, при котором перепад давлений в его каналах управления равен нулю, а при большем значении отношения давлений, необходимом для его переключения. Это вносит погрешность измерения Δπ заданного значения отношения давлений π0.

Цель предлагаемого изобретения - повышение точности измерения отношения абсолютных давлений.

Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения отношения абсолютных давлений, содержащем элемент сравнения с каналом питания, соединенным с источником высокого давления, двумя каналами управления, один из которых соединен с источником низкого давления, двумя выходными каналами, симметричными относительно его продольной оси и расположенными к ней под углом, и чувствительный элемент, канал питания которого соединен с источником высокого давления, приемный канал - с источником низкого давления, а выход - с другим каналом управления, согласно предлагаемому изобретению ось канала питания элемента сравнения отклонена от его продольной оси в сторону канала управления, соединенного с источником низкого давления, на угол менее угла наклона его выходных каналов.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства.

На фиг.2 - конструктивная схема (а) и статическая характеристика чувствительного элемента (б).

На фиг.3 - конструктивная схема элемента сравнения с оптимальным углом наклона канала питания (а), характеристика переключения элемента сравнения с оптимальным углом наклона канала питания (б) и статическая характеристика чувствительного элемента (в).

На фиг.4 - конструктивная схема элемента сравнения с предельно допустимым углом наклона канала питания (а), характеристика переключения элемента сравнения с предельно допустимым углом наклона канала питания (б) и статическая характеристика чувствительного элемента (в).

Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений (фиг.1) содержит элемент сравнения 1 и чувствительный элемент 2. Элемент сравнения 1 содержит канал питания 3, соединенный с источником 4 высокого давления рк, каналы управления 5 и 6, вентиляционные каналы 7 и 8, соединенные с источником низкого давления рн, выходные каналы 9 и 10, симметричные относительно его продольной оси 0, расположенные к ней под углом β и являющиеся выходными каналами устройства. Чувствительный элемент 2 содержит канал питания 11, соединенный с источником 4 высокого давления рк, приемный канал 12, соединенный с источником 13 низкого давления рн, межсопловую камеру 14 с выходом 15 отбора давления сравнения рс. Канал управления 5 соединен с источником 13 низкого давления рн, канал управления 6 - с выходом 15. Ось 01 канала питания элемента сравнения 1 наклонена относительно его продольной оси 0 на некоторый угол α в сторону канала управления 5 в диапазоне 0<α<β.

Воздух с высоким давлением рк подается к каналу питания 3 элемента сравнения 1 и к каналу питания 11 чувствительного элемента 2. Конструкция чувствительного элемента обеспечивает заданное значение отношения π0=(ркн)0 абсолютных давлений, при котором давление сравнения рс в межсопловой камере равно низкому давлению рн, и, следовательно, перепад давлений Δру в каналах управления элемента сравнения в этом случае равен нулю (фиг.2б). Если отношение ркн меньше заданного π0, струя воздуха, вытекающая из канала питания 11 чувствительного элемента 2, целиком поступает в его приемный канал 12. При этом в межсопловой камере 14 за счет эжекции воздушной струи создается разрежение, т.е. давление рс на входе 6 меньше давления рн, и струя воздуха, истекающая из канала питания 3, отклоняется в сторону выходного канала 10, и на выходе устройства создается перепад Δрвых соответствующего знака. Если отношение ркн становится больше π0, струя воздуха, вытекающая из канала питания 11, вследствие увеличения угла ее раскрытия начинает попадать в межсопловую камеру 14, и давление рс в ней, а следовательно, и на входе 6 элемента сравнения 1 возрастает. Когда давление рс достигает давления срабатывания рср элемента сравнения 1, струя воздуха, истекающая из канала питания 3, переключается в выходной канал 9, и на выходе устройства создается перепад Δрвых противоположного знака. Как видно из фиг.3б, измерение заданного отношения давлений π0 осуществляется без погрешности, только тогда, когда давление срабатывания рср характеристики переключения элемента сравнения совпадает с осью ординат, т.е. выполняется условие рсн. Такую характеристику можно получить, если отклонять ось канала питания элемента сравнения от его продольной оси 0 на некоторый угол α в сторону канала управления, соединенного с источником низкого давления. При этом характеристика переключения элемента сравнения смещается влево относительно оси ординат пропорционально углу α.

Таким образом, при заданном π0 и заданной конструктивной схеме элемента сравнения подбирается эспериментальным путем оптимальный угол отклонения α0 в диапазоне 0<α<β, при котором величина давления срабатывания рср совпадает с осью ординат (фиг.3б). В этом случае переключение элемента сравнения происходит точно при заданном отношении π0 давлений (т.1, фиг.3в), и погрешность измерения равна нулю. Любое отклонение давления срабатывания рср от оси ординат приводит к ошибке измерения. Так, при увеличении угла α наклона канала питания элемента сравнения больше α0, например при α=β (фиг.4а), давление срабатывания рср смещается влево относительно оси ординат, и появляется ошибка измерения Δπн (фиг.4). Увеличение угла α больше угла β нецелесообразно, так как при этом нарушается структура течения струйного элемента сравнения и нормальное его функционирование.

Таким образом, угол α=α0 и должен находиться в диапазоне 0<α<β. Принципиальное отличие характеристик переключения элементов сравнения с симметричным и наклонным соплами питания заключается в том, что элемент сравнения с симметричным соплом имеет характеристику переключения гистерезисного типа, симметричную относительно вертикальной оси. Такая характеристика всегда приводит к ошибке измерения. Элемент сравнения с наклонным соплом позволяет настроить характеристику переключения за счет подбора угла α таким образом, при котором давление срабатывание рср совпадает с осью ординат, т.е. удовлетворяет условию рсн, при котором ошибка измерения отсутствует.

Таким образом, предложенный в заявке элемент сравнения с наклонным каналом питания существенно повышает точность измерения отношения абсолютных давлений, что в свою очередь улучшает качество регулирования компрессоров газотурбинных двигателей.

Струйное устройство для измерения отношения абсолютных давлений, содержащее элемент сравнения с каналом питания, соединенным с источником высокого давления, двумя каналами управления, один из которых соединен с источником низкого давления, двумя выходными каналами, симметричными относительно его продольной оси, расположенными к ней под углом, и чувствительный элемент, канал питания которого соединен с источником высокого давления, приемный канал - с источником низкого давления, а выход - с другим каналом управления, отличающееся тем, что ось канала питания элемента сравнения отклонена от его продольной оси в сторону канала управления, соединенного с источником низкого давления, на угол менее угла наклона его выходных каналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительному преобразователю давления для датчика давления для определения, по меньшей мере, одного давления в технологической среде. .

Изобретение относится к интерфейсам услуг для телефонии. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения профиля ударной волны и измерения поля избыточного давления на заданной поверхности.

Изобретение относится к средствам для измерения параметров газового потока или жидкости в трубопроводах. .

Изобретение относится к авиации. .

Изобретение относится к цифровым измерительным устройствам для измерения давления. .

Изобретение относится к струйной пневмоавтоматике. .

Изобретение относится к экспе - риментальной аэродинамике и предназначено для измерения коэффициентов давления на поверхности испытуемого объекта и регистрации их распределения по заданной оси сечения тела объекта при исследовании в аэродинамической трубе малых скоростей воздушного потока.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к гидроавтоматике. .
Наверх