Измеритель давления потока газа

 

О П И С А Н И Е ii 425065

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВтоРСКОМУ СВИДЕтЕЛЬСтВМ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 16.05.72 (21) 1785652/18-10 (51) М. Кл. G 011 11/00 с присоединением заявки №вЂ”

Государственный комитет, Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (32) Приоритет

Опубликовано 25.04.74, Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 23.09.74 (53) УДК 531.787(088.8) (72) Авторы изобретения

В. М. Щиголев и В. Г. Олейников (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ ДАВЛЕНИЯ ПОТОКА ГАЗА

Изобретение относится к приборостроению, в частности к измерителям давления, и может быть использовано при измерении давления потока воздуха в газотурбинных двигателях.

Известны измерители давления, у которых роль чувствительного элемента выполняет упругий элемент, например мембрана. Перемещение мембраны преобразуется в выходной электрический сигнал, пропорциональный измеряемому давлению.

Однако эти приборы не обеспечивают требуемой точности при работе в широком диапазоне температур (например, от — 60 до

+400 С) из-за изменения упругих свойств чувствительного элемента.

Цель изобретения — повышение точности измерения давления.

Эта цель достигается тем, что в измерителе корпус выполнен в виде стакана, установленного открытым концом навстречу потоку, снабженного размещенной внутри него профилированной сопловой вставкой, обеспечивающей истечение потока со скоростью, на менее критичсской, и выхлопными отверстиями, а чувствительный элемент — в виде конического стержня, размещенного по оси стакана во входной части сопловой вставки основанием навстречу потоку, при этом подвижное звено преобразователя перемещения чувствительного элемента выполнено в виде подпружиненного с торца штока, Такая конструкция измерителя исключаст влияние на точность его работы изменяющихся параметров потока (температура, плотность), обеспечивает стабильность показаний при изменении температуры окружающей среды в широком диапазоне.

На чсртсже изображена принципиальная

10 схема измерителя давления.

Измеритель состоит из конического, устаповлснного строго по оси стержня 1, всяполпснпого из керамики и оканчивающегося металлическим штоком 2; профилировашгой

15 вставки 3; корпуса 4 с выхлопными отверстиями 5 и термостатированного корпуса 6, в котором размещены тарированная возвратная пружина 7 и преобразовательная электрическая система 8.

20 Стержень 1 выполняет роль чувствительного элемента, а профилированная сопловая вставка 3 предназначена для получения свсрхкритпческой (сверхзвуковой) скорост:i ..отока в сечении Кр — Кр. Выхлопные отвер25 с HsI 5 предназначены для отвода воздуха пз ! атчпка.

Измеритель давления воздуха работает следующим образом.

На стержень поступает поток воздуха со

30 скоростью V«, плотностью р«. и давлением Р«.

4250G5

В этом случае на тело в потоке будет действовать сила лобового сопротивления, величину которого можно определить по формуле Н

R=C S p„

2 де R — сила лобового сопротивления;

С вЂ” коэффициент профильных потерь;

S — площадь основания конуса стержня 1; о — плотность;

V„ — осевая скорость потока.

Уравнение Бернулли для сечений Н вЂ” Н и

Kp — Кр (с учетом того, что в сечении Кр—

Кр поток имеет сверхкритическую или критическую скорость) К. PI(p

2 Ркр

Р— давление.

Индексы обозначают

H — параметр в сечении Н вЂ” Н;

Кр — параметр в сечении Кр — Кр.

Введя следующие соотношения: к

Р„К+ 1

40 подставив их в уравнение (2) и выполнив преобразования, получают

2 К+1 рн (3) где К вЂ” отношение удельных теплоемкостей

25 (=:: ) Умножив обе части уравнения (3) на р„, получают величину скоростного напора в формуле (1) лобового сопротивления

1 2 н К Р г К+1

Тогда формула лобового сопротивления принимает вид

R=C S .Р„. (4)

К+1

При неизменном составе воздуха отношение удельных теплоемкостей К. постоянно и тогда уравнение (4) принимает вид

Я = P„const. (5)

Из уравнения (4) следует, что в данном случае величина давления потока газа является функцией силы лобового сопротивления R стержня 1. При увеличении давления P под действием силы лобового сопротивления

R стержень перемещается по потоку, с уменьшением давления Р под действием пружины

7 — против потока. Перемещение стержня 1 и штока 2 преобразуется электрической системой 8 в выходной электрический сигнал, пропорциональный величине измеряемого давления Р„.

Предмет изобретения

Измеритель давления потока газа, содержащий корпус, чувствительный элемент, связанный с подвижным звеном трансформаторного преобразователя перемещения чувствительного элемента в электрический сигнал и противодействующую термостатированную пружину, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в нем корпус выполнен в виде стакана, установленного открытым концом навстречу потоку, снабженного размещенной внутри него профилированной сопловой вставкой, обеспечивающей истечение потока со скоростью, не менее критической, и выхлопными отверстиями, а чувствительный элемент — в виде конического стержня, размещенного по оси стакана во входной части сопловой вставки основанием навстречу потоку, при этом подвижное звено преобразователя перемещения чувствительного элемента выполнено в виде подпружиненного с торца штока.

425065

Составитель О. Полев

Техред Т. Курилко

Корректор О, Усова

Редактор T. Иванова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2473/15 Изд. № 726 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, K-35, Раушская наб., д. 4, 5