Устройство для измерения величины и направления скорости течения жидкости

 

° r.2

3 7 = ." .

ОП ИСАНИ Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 25.IX.1970 (№ 1479139/18-,10) с присоединением заявки №

Приоритет

М. Кл. G Olp 5/08

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете ккинистрое

СССР

Опубликовано 13.XII.1972. Бюллетень № 2 за 1973

Дата опубликования описания 6.II.1973

УДК 532.574.G(088.8) Авторы изобретения

Г. В. Васильченко и Н. Б. Нелипович

Заявитель

Научно-исследовательский институт водных проблем

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ И

НАПРАВЛЕНИЯ СКОРОСТИ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к устройствам для измерения в лабораторных условиях мгновенной скорости и ее пространственного направления в напорных и безнапорных потоках электропроводной жидкости (электрохимическая реакция в которой протекает по типу обратимой окислительно-восстановительной реакции).

Известные устройства для измерения величины и направления скорости течения электропроводной жидкости не обеспечивают возможность получить одновременно информацию о величинах трех компонент скорости в условиях развитой турбулентности.

Предлагаемое устройство позволяет измерять сразу все компоненты скорости и расши рить диапазон измерений при больших значениях вектора скорости и углах его отклонения от направления потока за счет выполнения катода чувствительного элемента в виде сферы, образованной четырьмя изолированными друг от друга электродами, расположенными симметрично относительно оси, направленной вдоль потока, при этом накрест расположенные пары электродов совместно с анодом являются половинами измерительных мостов.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — три проекции и общий вид приемника скоростей; на фиг. 3— частные (а и б) и общий (в) случаи ориентации направления скорости относительно осей координат приемника.

Устройство состоит из приемника скоростей

I, выполненного из четырех изолированных друг от друга электродов (катодов) 1 — 4, общего анода 5 и электрической измерительной схемы II. Рабочая поверхность каждого электрода имеет форму сферического полуlo сегмента. Анод представляет собой тонкую пластинку, которая по площади во много раз больше поверхности катодов (примерно в

500 — 1000 раз) и помещается в исследуемом потоке обычно на расстоянии 10 — 20 средних

1S диаметров поперечного сечения потока электролита.

Приемник скоростей укреплен на тонкостенном капилляре б, который вставлен в державке 7, обеспечивающей возможность пода20 чи приемника в заданную точку потока. Изолированные выводы катодов приемника скоростей пропущены через изолятор 8, капилляр, державку и включены в измерительную электрическую схему II, соединяющую катоды с

25 анодом.

Электрическая измерительная часть II включает две измерительные мостовые схемы

А и Б, два плеча каждой из которых создаются регулируемыми активными сопротивления30 ми 9, 10 и 11, 12, два же других плеча обра362244 зуются в жидком проводнике (потоке) между соответствующими парными катодами и общим анодом, три усилителя постоянного тока

18, 14, 15, регистрирующие приборы 1б, 17, 18, вспомогательные контрольные приборы: 19 (вольтметр), 20 (миллиамперметр), 21, 22 (регулируемые активные сопротивления) и источник питания постоянного тока 23.

Поскольку электроды имеют одинаковую форму, равновелики по площади, расположены симметрично относительно оси ОХ, то в случае направления скорости перпендикулярно оси OZ и под острым углом к направлению продольной оси ОХ электроды 1 — 2 находятся в одинаковых условиях обтекания, и количество ионов, доставляемых к каждому из них, будет равно между собой, В этом случае (фиг. 2а) сопротивление плеч 1 — 5 и 2 — 5 измерительного моста А равны, его разбаланса не происходит, и регистрирующий прибор 1б не показывает наличие тока в диагонали моста.

Если скорость направлена перпендикулярно оси ОУ, а с осью ОХ составляет острый угол, то к катоду 1 в этом случае доставляется больше ионов, чем к расположенному с противоположной стороны сферы и находящемуся частично в зоне, объединенной ионами, катоду 2. Тогда сопротивления плеч 1 — 5 и

2 — 5 не будут равны, и регистрирующий прибор показывает наличие тока в диагонали моста А. То же происходит, если скорость будет направлена со стороны катода 2 под тем же углом к оси ОХ, изменяется лишь направление тока в диагонали моста на противоположное.

В общем случае обтекания потоком приемника скоростей имеет место разбаланс обоих мостов А и Б, поэтому токи в их диагоналях не равны нулю. Между величиной скорости

5 потока (U) и суммой токов всех четырех катодов приемника существует нелинейное однои и значное соответствие (U) = К(, 1,. — g 1,)", 10

ll у 0 1 и где К,; lo, п — постоянные для данного

s=> чувствительного элемента.

15 Отношения токов в диагонали мостов соответствующей пары катодов к сумме токов всех электродов однозначно определяют углы отклонения вектора скорости от вертикальной и от горизонтальной плоскостей.

Предмет изобретения

Устройство для измерения величины и направления скорости течения жидкости, содер25 жащее чувствительный элемент в виде системы электродов катод-анод, погруженной в емкость с электролитом, источник питания, приборы регистрации сигналов и электрическую измерительную схему с двумя измери50 тельными мостами, отличающееся тем, что, с целью измерения компонент скорости и расширения диапазона измерений, катод выполнен в виде сферы, образованной четырьмя изолированными друг от друга электро35 дами, расположенными симметрично относительно оси, направленной вдоль потока.

3622244

Составитель Н. Рангелова

Редактор С. Хейфиц Техред Л. Богданова Корректоры: В. )Колудева и Л. Новожилова

Заказ 226/11 Изд. М 1001 Тираж 404 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2