Датчик количества воздуха

 

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ "Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №вЂ”

Кл. 42е 23/50

Заявлено 18.1Ч.1968 (№ 1231326/18-10) с присоединением заявки №вЂ”

Прио,ритет—

Oni бликовано 1О, I V.1970. Бюллетень ч" 14

Комитет по делам иэобретений и открытий ори Совете Министров

СССР

11ПК С 011 Д1,, 681 121 89 (088 8) Дата опубликования описания 7 ЧIII.1970

Авторы изобретения

В. М. Барамзин и Л. Б. Архангельский

Институт автоматики

Заявитель

ДАТЧИК КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА

Изооретение относится к ооласти приборзстроения и предназначено для измерения количества воздуха, проходящего в подземных выработках угольных шахт, и выдачи инфопмации в виде электрического сигнала в систему телеизмерения рудничной атмосферы.

В настоящее время измерение расхода воздуха в шахтных выработках производится периодически с помощью крьтльчатых анемометров.

Известны опытные образцы крыльчатых анемометров с электрическим выходом и термоанемометрические датчики с проволочными или полупроводниковыми приемными элементами, предназначаемые для работы в системе телеизмерения рудничной атмосферы.

Основным недостатком указанных датчиков является ненадежность работы в течение длительного времени, особенно на исходящих струях выемочных участков, так как отложения угольной пыли и влаги, содержащиеся в вентиляционном воздухе, на движущихся деталях анемометров и поверхности чувствительных элементов термоанемометров, приводят к резкому уменьшению точности показаний и отказу датчиков в работе.

Известны также устройства для измерения скорости газа, содержащие приемник динамического давления в виде напорной трубки, показывающий прибор, пневмоэлектрическпй преобразователь и источники питания воздухом и электроэнергией.

Существующие образцы таких устройств непригодны для измерения расхода воздуха

5 в подземных выработках угольных шахт, так как скоростные напоры вентиляционных потоков очень малы. В рабочем диапазоне скоростей они составляют всего десятые и тысячные доли лтл. вод. ст.

1о Цель настоящего изобретения — пззтерение малых значений скорости потока п исключение влияния посторонни.; частиц и влаги í i результаты измерений.

Это достигаегся тем, гто приемный эле15 мент датчика выполнен в виде струйного уси- лителя с обратной связью, содержащего сопло питания, из которого с определенной с соростью под углом к направленшо движенпч потока истекает струя чистого воздуха, и

2р приемный канал, воспринимающш1 давлеж« этой струи, располагаемый в контролируемом потоке таким образом, что в рабочем диапазоне скоростей потока отклонение струи по.т воздействием гидродинамического усилия

25 потока приводит к увеличеншо избыточисч .> давления (над статическим давлением) в приемном канале, которое является выходным сигналом приемчика датчика. Струя чистого воздуха, обтекая вход в приемный ка зр HBë, надежно защищает его от попадания по268684 сторонних частиц, содержащихся в вентиляционном воздухе Коэффициент усиления приемного элемента по давпению обеспечивает получение выходного давления достаточного уровня для дальнейшего преобразования в электрический сигнал ii перемещения стрелки показывающего прибора. Обратная связь в приемном элементе обеспечивает пзмерени<скорости потока в требуемом диапазоне скоростей от 0,4 до 8,0 ил/сек и позволяет попу- to чить линейную зависимость выходного давления от скорости контролируемого потока, Кннематическая схема датчика позволяет путем изменения передаточного числа вводить в показания прибора коррекцию по площади cе- 15 ченпя выработки и коэффициенту ноля скор Jстей.

Конструкция предлагаемого устройства показана на чертеже.

Сопло 1 питания, приемный канал 2 н «a- «o нал 8 обратной связи образуют приемны "i элемент датчика.

Система питания сжатым воздухом состопг из электромагнитного вибратора 4, мембранной помпы 5 и емкости 6. Ротор 7 вибратора шарнирно соединен со штоком 8 помпы.

Сопло питания импульсной трубкой 9 соединено с емкостью 6, а приемный канал 2 через импульсную трубку 10, Л-дроссель 11 с мембранной коробкой 12, Л-дроссель 11 и ем- зп кость мембранной коробки образуют инерционное звено. Мембранная коробка 12 укреп лена на консольной пластине 13, которая одним концом соединена с корпусом датчика, а другим опирается на юстировочный винт (нз чертеже не показан). жесткий центр мембранной коробки снабжен упором 14, который шарнирно соединен с кулисой 15, Кипе матический ме анизм датчика состоит из кулисы 15 с камнем 16, рычага 17 с ведущим поводком, оси 18 с ведомым поводком 19, сектора 20, триба 21, стрелки и шкалы. На конце поводка 19 установлены щетки потенциометра 22. Силовое замыкание в механизме осуществляется натяжным волоском 28, Пи- д тание датчика электроэнергией осуществляегся через блок 24.

Описываемое устройство работает следу1ощим образом.

При включении датчика в сеть переменно- 5п го тока ротор 7 электромагнитного вибрагора 4 колеблется с частотой питающей сети.

Колебания ротора 7 через шток 8 передаются мембране помпы 5 одностороннего действия.

Прп всасыванпп воздух через нагнетательное 55 сопло 25 попадает в полость помпы над мембраной. Прп нагнетании воздух выталкивается в виде направленной струи через сонло 25. Эта струя воспринимается вторым соплом 26, в котором происходит частичное пре- @ образование динамической энергии струи в давление.

Сглаживание пульсации давления достигается включением ца выходе помпы емкости 6, По импульсной трубке 9 воздух под давлением 80 я.я вод. сТ. поступает к соплу 1 питания приемного элемента.

Приемный элемент расположеH в контролируемом потоке 27 таким образом, что струя 28 чистого воздуха истекает в поток под у глом к напрявлени10 его движения. При истечении в неподвижную среду струя 28 проходит мимо ttptte tttoto канала 2, почти не задевая его, избыточное давление в канале будет равно нулю. Под действием гидродинамического усилия потока 27 струя 28 отклоняется к приемному каналу 2 и давление в нем увеличивается. Избьггочное (над стагпческим давлением потока в месте установки датчика) давление в приемном канале 2 будет пропорционально кинетической энергии части струи 28, попавшей в канал. Часть струи 8, попавшая в канал обратной связи, направляется обратно к струе н препятствует ее сносу.

Обратная связь позволяет с помощью одной струи измерять скорость потока в требуемом диапазоне скоростей от 0,4 до 8,0,им/сек и получить линейную зависимость избыточного давления в приемном канале 2 от скорости потока 27.

Давление воздуха в канале 2 по импульсной трубке 10 через Л-дроссель 11 передаег ся в полость мембранной коробки 12. Перемещение жесткого центра коробки 12 через кулису 15, рычаг 17 и поводок 19 передается к щеткам потенциометра 22. Одновременно поворот осп 18 через зубчатый сектор 20 и триб 21 передается к стрелке показывающе о прибора

Передвигая камень 16 кулисы, можно изменять передаточное число механизма и вводить коррекцию на площадь сечения выработки и коэффициент поля скоростей.

Мощность, потребляемая датчиком, легко позволяет обеспечить искробезопасность изм ер птел ьн ой с.;ем ы.

Предмет изобретения

Датчик количества воздуха, например, для контроля рудничной атмосферы, содержащий приемник динамического давления потока, показывающий прибор, пневмоэлектрический преобразователь и источники питания воздухом и электроэнергией, отличсиощийся тем, что, с целью измерения малы.: значений скорости потока и исключения влияния посто,ронних частиц и влаги на результаты измерений, приемный элемент датчика выполнен в виде струйного усилителя, содержащего сопло питания, приемный канал, соединенный с пневмоэлектрическим преобразователем, и канал обратной связи, и установлен в потоке таким образом, что струя чистого воздуха из сопла питания истекает в поток под углом к направлению его движения.

268684 г7

Составитель П. П. Варнек

Текред Л. Я. Левина Корректор А. П. Васильева

Редактор С. И. Хейфиц

Загорская типография

Заказ 3327 1ира>к 480 Г!одписнос

ЦН111!!П1 Комитета flo делам изобретений и открытий llpl Совете Мини«грог1 СССР

Москва, )К-35, Раушская Ièá., д, 4/5