Устройство для измерения скорости и направления потока

 

ОПИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (») 605!75

Со(оз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 20.12.76 (21) 2430136/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.04.78. Бюллетень № 16 (45) Дата опубликования описания 27.04.78 (51) М. Кл. G 01 Р 5/10

Сосударствеииык комитет

Совета Министров СССР во левам изобретений и открытий (53) УДК 532.574(088.8) (72) Автор изобретения

Г. М. Гроздов (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт противопожарной обороны (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

И НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА

Изобретение относится к области измерения параметров движения и может быть использовано при исследовании параметров как одномерного, так и двухмерного потока, Известен насадок термоанемометра (1), содержащий нагревательный элемент и измерительную термопару, в котором для повышения точности измерения в точке нагревательный элемент выполнен в виде подсоединенной к источнику питания термопары. Спай термопары совмещен со спаем измерительной термопары.

Однако такое устройство не позволяет измерять направление скорости газового потока и неработоспособно при высоких температурах измеряемой среды и малых скоростях потоков.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения величины и направления скорости потока, выполненное в виде переходного трубопровода с помещенными в нем двумя термоэлементами, в цепь которых включен потенциометрический измерительный прибор, В трубопровод введены два сопла для непрерывной подачи стабилизированной струи газа (или жидкости), ориентированные перпендикулярно к оси трубопровода. При отсутствии движения измеряемой среды стабилизированные струи газа из сопл не омывают термоэлементы, и измерительный прибор фиксирует нуль. При движении газового потока вдоль трубопровода стабилизированные струи, выходящие из сопл, отклоняются под действием напора, и один из термоэлементов, в зависимости от направления измеряемого потока, омывается стабилизированной струей, при этом второй термоэлемент стабилизированной струей не омывается (2).

Полученный температурный перепад (чем больше скорость измеряемого потока, тем он значительнее) приводит к возникновению разности потенциалов, электронный потенциометрический прибор фиксирует сигнал. По знаку сигнала определяют направление, а по его

15 мощности величину скорости потока.

Однако такое устройство невозможно использовать при измерениях в малых локализованных объемах и при скоростях потока более

5 м/сек, так как стабилизированная струя, ко20 торая должна оказывать воздействие лишь на один термоэлемент, начинает влиять и на другой термоэлемент из-за необходимости их близкого расположения при измерении в локальном месте потока. То же самое происхо25 дит и при скоростях более 5 м/сек из-за сильного отклонения струи, поэтому термоэлементы приходится размещать друг от друга на расстоянии 200 и более миллиметров.

Кроме того, устройство не обеспечивает

30 точности измерения скорости потоков в высо.

605175 котемпературных средах при непрерывном длительном измерении, в течение 5 мин и более, так как сопла, подающие стабилизированную струю, нагреваются, тепло через стенки сопередается проходящему через сопла газу и температура его начинает увеличиваться.

Струя воздействует лишь на один термоэлемент, который вследствие ее нагрева также нагревается, даже если скорость и температура измеряемого потока постоянны. Так как второй термоэлемент находится в измеряемом потоке и стабилизированная струя на него не действует, температурный перепад между термоэлементамн уменьшается, и потенциометрический прибор регистрирует уменьшение скорости потока, хотя фактически этого нет.

Термоэлемент, на который не оказывает влияния стабилизированная холодная струя газа, в горячих средах быстро выходит из строя.

Этим устройством нельзя измерять величину скорости и направления струй, распространяющихся в открытом пространстве.

Цель изобретения — повышение надежности и точности измерений в условиях высоких температур.

Это достигается тем, что предлагаемое устройство снабжено дополнительным соплом, размещенным симметрично между основными соплами, а термочувствительные элементы установлены на расстоянии, большем расстояния между осями основных сопл, но не превышающем расстояния между дальними кромками этих сопл. Кроме того, устройство снабжено второй парой термочувствительных элементов и сопл, установленных симметрично относительно оси дополнительного сопла и ориентированных в направлении, перпендикулярном к линии размещения основной пары.

На чертеже схематически показано предлагаемое устройство, Устройство содержит четыре термоэлемента

1, дополнительное сопло 2, четыре основных сопла 3, корпус 4, круглую пластину 5 с отверстиями для рассеивания струи в корпусе, трубку 6, керамическую трубку 7 для проводки термопар и подачи стабилизированной струи газа в корпус, заглушку 8, напрессованную на трубку 7, четыре контакта 9 для подключения к измерительному прибору, например осциллографу, штуцер 10 для подключения источника стабилизированной струи газа.

Устройство работает следующим образом.

Стабилизированная струя газа, температура которого значительно отличается от температуры измеряемого потока, подается в корпус.

Выходя через основные сопла 3, газ омывает часть головок всех термоэлементов 1, газ, выходящий через дополнительное сопло 2, не касается термоэлементов.

Если скорость измеряемого потока равна нулю. термоэлементы находятся в одинаковых условиях, термо-ЭДС их, возникающие в ре5

55 б0 зультате суммарного воздействия стабилизированной струи газа и температуры измеряемой среды, равны по величине. Сигнал на входе в осциллограф отсутствует.

При движении потока стабилизированные струи из основных сопл 3 воздействуют на термоэлементы совместно с измеряемой средой. Таким образом, при нагревании корпуса

4 н возможном от пего повышении температуры стабилизированной струи газа термоЭДС на всех термоэлементах изменяется на одинаковую величину (т. е. компенсируется ошибка измерения от нагревания стабилизированной струи газа).

Под действием скоростного напора измеряемого потока струя из дополнительного сопла

2, отклоняясь, воздействует па один из термоэлементов тем больше, чем больше скорость измеряемой среды.

Возникающий температурный перепад на какой-либо паре встречно-последовательно соединенных термоэлементов, реализуясь в сигнал, регистрируется осциллографом.

По знаку сигнала определяется направление, а по его мощности — величина скорости потока.

При осуществлении процесса измерения скорости потока в открытом пространстве предлагаемое устройство может быть произвольно ориентировано относительно вектора скорости. В этом случае каждая пара термоэлементов измеряет соответствующую составляющую скорости потока, по которым определяются истинная величина и направление скорости.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения скорости и направления потока, содержащее два термочувствительных элемента, два сопла, размещенных на одной линии с ними, и регистратор, отл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерений в условиях высоких температур, оно снабжено дополнительным соплом, ра",våùåííû:ë симметрично между основными соплами, а тсрмочувствительные элементы установлены па расстоянии, большем расстояни.> между осями основных сопл, но не превыша;".,ùåì расстояния между дальними кромками э: и. сопл.

2. Устройство по и. 1, отличающееся тем, что оно снабжено второй парой термочувствительных элемен- оз и сопл, установленных симметрично относительно оси дополнительного сопла и ориентированных в направлении перпендикулярном к линии размещения основной пары.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Мо 312203, G 01Р 5/12, 1970.

2. Лвторское свидетельство СССР М 188765, кл. G 01Р 5/10, 1965.

605175

Составитель В. Назарова

Редактор Т. Рыбалова

Техред Н. Рыбкина

Корректор Л. Орлова

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1373/4 Изд. № 384 Тираж 1122

НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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