Акустический датчик кипения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз Советских

Социалистических

Республик (> 548I28 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 08.01.76 (21) 2312582/10 с присоединением заявки— (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.12.81. Бюллетень № 46 (45) Дата опубликования описания 15.12.81 (51) М Кл з 6 01 L 23/10

Государственный комитет

СССР ло делам нвооретений и открытий (53) УДК 531.781.913 (088.8) (72) Авторы и.зобр етевия

В. Н. Карасев и В. И. Мельников (71) Заявитель (54) АКУСТИЧЕСКИ Й ДАТЧИ К КИ П ЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения акустических шумов в жидкостях, нагретых до высоких температур.

Известны акустические датчики, содержащие пьезоэлемент и мембрану, закреп ленные в корпусе (1). Применение таких датчиков при высоких температурах невозможно из-за низкой теплостойкости пьезокерамических материалов. Замена пьезокерамики теплостойкими кристаллами кварца приводит к резкому снижению чувствительности, вследствие чего напряжение, снимаемое с датчика, при реги страции слабых акустических шумов кипения теплоносителя соизмеримо с уровнем собственных шумов усилительной аппаратуры, что затрудняет его использование.

Известны датчики, в которых для сохранения работоспособности в высокотемпературной среде пьезоэлемент помещают в гильзу, выполненную в форме стакана, омываемую охлаждающей жидкостью, например водой, подаваемой под давлением в несколько атмосфер (2).

Однако быстрые изменения условий теплоподвода к датчику, например, из-за скачкообразного увеличения (или уменьшения) температуры теплоносителя приводят к резкому расширению (сжатию) конструкционных элементов датчика, которое воздействует на пьезоэлемент и искажает результаты .измерений.

Наиболее близким по технической сущносги к предлагаемому является акустический датчик давления, включающий корпус с каналами для охлаждающей жид10 кости, в котором размещена гильза, выполненная в виде стакана, с размещенными в ней мембраной, пьезоэлементом и тепловым экраном для компенсации кратковременных пиковых изменений температуры (3).

В этих датчиках охлаждающая жидкость омывает внутреннюю сторону тонкостенной мембраны, а теплоноситель— внешнюю. При этом, в случае использова

20 ния датчика в высокотемпературной турбулизированной среде, приток тепла через тонкостенную мембрану к охлаждающей жидкости может быть столь велик, что возникает пристенное кипение на мембра25 .не, хотя среднесмешанная температура охлаждающей жидкости значительно ниже температуры насыщения. Возникающие при кипении пульсации давления воздействуют на пьезоэлемент, вследствие чего з0 резко понижается эффективная чувстви548128 тельность датчика, так как отношение полезный сигнал (шум кипения в теплоносителе) /помеха (шум, вызываемый пульсациями давления в охлаждающей жидкости) резко уменьшается. Это приводит к дополнительным трудностям при выделении акустических шумов, возникающих при кипении теплоносителя.

Целью настоящего изобретения являет ся повышение чувствительности датчика l0 за счет предотвращения,ки пения охлаждающей жидкости.

Поставленная цель достигается за счет того, что датчик снабжен дополнительной мембраной, закрепленной на корпусе параллельно основной мембране, образуя с ней полость, выполненную сообщающейся со средой кипения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан акустический датчик 20 кипения в разрезе.

Датчик состоит из корпуса 1, снабженного пазами 2 для протока охлаждающей жидкости, в который помещена гильза 3 с пьезоэлементом 4 и мембраной 5 и теп 25 ловым экраном 6. Дополнительная мембрана 7 прикреплена к корпусу со стороны среды кипения и имеет отверстие Я, обеспечивающее сообщение полости между мембранами со средой кипения. ЗО

Лиивидация,непосредственного омывания теплоносителем основной мембраны сводит к минимуму приток тепла к охлаждающей жидкости вследствие очень малого коэффициента теплоносителя по сравне- 35 нию с металлом. Выбором оптимального расстояния между мембранами достигается полное устранение конвективного теплообмена п ри сохранении достаточно,малой теплопроводности. 40

Так как полость между мембранами сообщается со средой кипения и давление в ней равно давлению теплоносителя, дополнительная мембрана не несет статической нагрузки и может быть выбрана 45 достаточно тонкой. При этом чувствительность датчика практически не снижается.

В предлагаемом датчике теплоноситель, находящийся в зазоре между мембранами, выполняет функцию дополнительного теплового экрана, обладающего вследствие малости коэффициента теплопроводности жидкости значительно большей эффектив постыл по сравнению с металлическим экраном такой же толщины. В то же время тонкостенная мембрана практически не препятствует прохождению акустических колебаний.

Устранение пристенного кипения охлаждающей жидкости на мембране гозволяет улучшить условия для регистрации слабых акустических шумов кипения теп лоносителя в зоне энерговыделения водоводяцых ядерных реакторов, что делает возможным значительно упростить электронную аппаратуру для обработки сигналов, поступающих с датчика, а также надежно регистрировать различные фазы кипения в зоне энерговыделения.

Формула изобретения

Акустический датчик кипения, включающий корпус с каналами для охлаждающей жидкости, внутри которого размещена гильза, выполненная в виде стакана, с размещенными в ней мембраной, пьезоэлементом и тепловым экраном, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения чувствительности за счет предотвращения кипения охлаждающей жидкости, он снабжен дополнительной мембраной, закрепленной на корпусе параллельно основной мембране, образуя с ней полость, выполненную сообщающейся со средой кипения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

N 164149, кл. G 011 23/10, 1963.

2, Авторское свидетельство СССР

Лг, 236860 кл G 01 L 23/10 1967

3. Патент ФРГ Хо 1573680, кл. 43K

18/02, 1974 (прототип).

548128

Техред Л. Куклина Корректор С. Файн

Редактор Н. Коляда

Заказ 1624/1229 Изд, K 604 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. <Патент»