Устройство для измерения скорости потока газа

 

Еоюэ Советским

Социалистических

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВУ

0 ) 607146 (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено10.12.76 (23) 2427361/18-10

Я (5!) М. Кл.

Я 01 Р 5/10 с присоединением эаявки Мв— (23) Приоритет (43) Опубликовано15.05 78. Бюллетень № 18

Гееударатаеааый авматет

Юфвата Миилетрев СССР в делам аэабрвтенае а етарытай

РЗ) УДК 533.6и08 (088.8 ) (45) Дата опубликования описания 26.04.78 (12) Автор изобретения

А. П. Васильев (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ CKOPOCTH ПОТОКА ГАЗА

Изобретение относится к области измери-. тельной техники и может быть использовано для измерения скоростей газовых потоков.

Известны терм оанемометрические датчики, предназначенные для измерения скоростей потоков газа, содержащие теплопередающий элемент в виде тонкой проволоки, поме|ценной в заданную точку потока, импульсные линии, источник питания и державку 11

Недостатком этих устройств является низ- йО кие чувствительность и точность измерений, нелинейная зависимость выходного сигнала от скорости потока.

Ближайшим к изобретению по технической сущности является устройство для измерения та скорости потока газа, содержащее составной корпус, имеющий хвостовую часть, носовую часть, йвыполненную в виде тела с обтекаемым ребром атаки из стойкого против эрозии материала и содержащую холодный спай датчи- ро ка температуры, среднюю рабочую часть, в полости которой размещены нагреватель и горячий гпай Патчииа температуры 2).

Однако указанное устройство имеет недостаточную точность измерения скорости неус- 25 тановившегося потока газа из-за высокой тепловой инерции средней рабочей части в виде металлического блока и холодного спея датчика температуры, расположенного в носовой части корпуса, Для повышения точности измерения при неустановившемся потоке газа в предлагаемом устройстве средняя рабочая часть выполнена в виде теплоизолирующего блока с металлической мембраной, ограничивающей рабочую полость и контактирующей с установленным в полости блока тензодатчиком перемещения, при этом холодный спай датчика температуры может быть помещен в металлический вкладыш, выполненный из материала с большим значением коэффициента теплопроводности, например меди, В корпусе устройства выполнены каналы, сообщающие полость в теплоизолирующем блоке с внешней средой, На чертеже показано описываемое устройство для изменения скорости потока газа, содержащее расположенный вдоль потока составн ой корпус, имеющий нос овую часть 1, среднюю рабочую часть 2 и хвостовую часть

3, где средняя рабочая часть выполнена в

607146 виде теплоизолируюшего блока и имеет сооб шаюшуюся с внешней средой посредством каналов 4 полость, в которой расположены металлическая мембрана S, контактирующий с ней датчик перемещения 6, нагреватель 7, горячий спай,датчика температуры 8, Канаlrbl 4 служат для выравнивания давления в полости блока, Носовая часть 1 выполнена в виде теча с обтекаемым ребром атаки из стойкого против эрозии материала, например ка- ip менного литья, и обеспечивает безвихревое обтекание угтройства потоком газа. На по- верхности носовой части имеется металлический вкладыш 9, изготовленный из материала с большим значением коэффициента теплопро- 15 водности, например меди, снижающий тепловую инерцию и предохраняющий оТ эрозии содержащийся в нем холодный спай 10 датчика температуры. Нагреватель 7, выполненный в виде пластины, устанавливается с зазором .в 20 полости блоха под мембраной 5 и работает в режиме постоянной температуры, превышающей температуру потока газа с коррекцией величины тоха через него от горячего спая датчика температуры 8. 25

Устройство работает следующим образом.

Корпус помешают продольно в поток газа, нагреватель 7 выходит на заданный режим работы, термопара 10, включенная в цепь коррекции датчика перемещения 6, дает тем- ЗО пературу потока, мембрана 5 изгибается в зависимости от скорости потока. Каналы 4 обеспечивают равенство давлений в потоке и в полости блока 2, горячий спай датчика температуры 8 поддерживает через нагрева- 35 тель постоянство тел пературы на внутренней поверхности мембраны 5.

При определении осредненной скорости потока газа в процессе работы устройства производится запись величины тока через нагре-4О ватель, питающийся от внешнего источника электрической энергии, Величина тока через нагреватель характеризует скорость отвода тепла от нагревателя к потоку газа, пропорциональную скорости потока. Тепловой поток 45 от нагревателя 7 равномерно распределяется по мембране 5 благодаря зазору и форме нагревателя, причем подавляющая часть теплового потока от нагревателя передается потоку гадр, так как блок средней рабочей части 2 выполнен из материала с малым значением коэффициента теплопроводности..

На внутренней поверхности мембраны 5 режимом работы нагревателя 7 поддерживается постоянная температура, чему также спо55 собствует большая тепловая инерционность нагревателя, зазора и мембрашя, изготовленной из материала с низким значением коэффин пента теплопроводности, например стали

6С ,l,Х18Н9Т. Мембрана 5 жестко крепится в теплоизолируюшем блоке средней рабочей части 2. В результате отвода тепла потоком газа от мембраны 5 на ее внешней поверхности устанавливается температура, меньшая температуры ее внутренней поверхности.

Из- а возникшего градиента температур под действием температурных деформаций мембрана 5 будет изгибаться, причем величина прогиба мембраны будет характеризовать скорость потока газа. Размеры мембраны выбираются так, чтобы величина прогиба ее была незначительной и не вносила возмущений в поток газа, Прогиб мембраны фиксируется датчиком перемещения 6. С целью исключения влияния температуры потока газа на величину прогиба мембраны при одной и той же скорости потока, показания датчика перемещения 6 корректируются показаниял и холодного спая 10 датчика температуры в аппаратуре регистрации, Влияние давления потока газа на точность из ерения скорости из- за дополнительного прогиба мембраны

5 устраняется наличием канала 4. Повеличине сигнала от датчика перемещения 6 с помощью тарировочных зависимостей определяют мгновенную скорость потока газа, характеризующую в числе прочих параметров неустановившийся поток, Величина сигнала от датчика перемещения

6 дает точное, мгновенное значение скорости потока, а величина тока через нагреватель .

7 характеризует грубое среднее значение скорости неустановившегося потока. При установившемся потоке газа показания скорости по величине сигнала от датчика перемещения и по величине тока через нагреватель будут одинаковыми, формула изобретения

1. Устройство для измерения скорости потока газа, содержащее составной корпус, имеоший хвостовую часть, носовую часть, выполнен« ую в виде тела с обтекаел ым ребром атаки из тойкого против эрозии материала и содержащую холодный спай датчика температуры, среднюю рабочую часть,в полости которой размещены нагреватель и горячий спай датчика температуры, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения при иеустановившемся потоке газа, средняя рабочая часть выполнена в виде теплоизолирующего блока с металлической мембраной, ограничивающей рабочую полость и контактирующей с установленным в этой полости тензодатчиком перемещения, причем рабочая полость связана с внешней средой, 2, Устройство по и. 1, о т л и ч а ю—

Ф ш е е с я тем, что холодный спай датчика

607146

Составитель В. Куприянов

Редактор С. Хейфиц Техред И, Климко Корректор Л.Небола

Заказ 2574/32 Тираж 1112 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП ".Патент", г. Ужгород, ул; Проектная, 4 температуры помешен в металлический вкладыш, выполненный из высокотеплопроводного металла, например меди.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Горлин С. M., Слезингер И, И. Аэромеханические измерения. N., "Наука, 1964, с. 239 243.

2. Авторское свидетельство Ж 308363, кл. g 01 Р 5/10, 1971,