Измеритель скорости потоков газов и жидкостей

 

Ю.Н.Власов, В.А.Зазулин, А.А.Рыжков и (72) Авторы изобретения (7l) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ПОТОКОВ ГАЗОВ

И ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения скорости потоков газовых и жидких сред.

Известно устройство для измерения скорости потоков газа или жидкостей, содержащее цилиндрический стержень, выполненный из пьезоэлектрического . материала и применяемый одновременно в качестве вихревого генератора и приемника вихрей газа или жидкости (11..

Недостатком известного устройства является его малая чувствительность, связанная с пространственным совмещением генератора и приемника вихревых колебаний.

Наиболее близким к предлагаемому является измеритель скорости потоков жидкостей и газов, содержащий вихревой генератор и пьезоэлектрический

20 преобразователь с приемным элементом, установленным параллельно потоку напротив вихревого генератора, и измеритель частоты, подклвченный к преоб2 разователю.8 этом устройстве для усилия чувствительности измерителя вихревой генератор установлен выше по току от пьезоэлектрического преобразователя и, кроме того, расположен между двумя плоскими пластинами, установленными параллельно потоку, эаподлйцо с которыми установлено несколько прием- ных элементов (мембран) пьезоэлектрических преобразователей (2).

Недостатком устройства является

его сложность, связанная с наличием нескольких пьезочувствительных преобразователей, плоских пластин и сложной вторичной аппаратуры, Цель изобретения - устранение указанного недостатка, т.е. упро.",ение конструкции измерителя.

Поставленная цель достигается тем, что в .известном измерителе скорости потоков. газов и жидкостей, содержащем вихревой генератор, пьезоэлектрический преобразователь с приемным элечентом, -установленным параллельно постабилизируется процесс вихреобразова— ния ° Оптимальное расстояние от решет- . ки до чувствительного элемента выбирается исходя из возможности получения максимального соотношения сигнал-шум. Это расстояние не должно быть достаточно велико, поскольку в этом случае снижается величина воздействия вихрей на чувствительный элемент. В то же время расстояние не должно быть малым, так как в этом случае вихри не смогут развиваться перед чувствительным элементом. Это расстояние имеет оптимальные размеры около (2-4)d, если расстояние между стержнями решетки равно диаметру стерДля дальнейшего увеличения соотношения сигнал-шум решетка может быть сдвинута относительно чувствительного элемента на несколько периодов (два-три) в сторону от центра датчика, Для измерения скорости датчик располагается таким образом, Чтобы были перпендикулярны набегающему по" току V. За первым стержнем решетки образуется двойная цепочка вихрей, которая постепенно рассеивается.

При набегании потока на второй стержень процесс вихреобразования вновь повторяется и т.д. Таким образом, вдоль фольги 8 образуется устойчивое вихреобразование, которое воспринима-! ется в виде пульсации давления, передаваемых через деформацию фольги 8 на пьезоэлектрический чувствительный элемент 2. На последнем появляется электрический сигнал частотой f, который согласно формуле (1) несет информацию о скорости потока V. По опытным данным число 6трухаля для цилиндра S=0,2...0,21 постоянно в области чисел Рейнольдса 10 4R а104. Поэтому преобразовательная характеристика предлагаемого пьезоэлектрического преобразователя линейна в широком диапазоне скоростей.

Измеритель скорости потоков газов и жидкостей, содержащий вихревой генератор, пьезоэлектрический преобразователь с приемным элементом, установленным параллельно потоку напротив вихревого генератора и измеритель частоты, подключенный к пре3 901908 ф току напротив вихревого генератора и измеритель частоты, подключенный к преобразователю, вихревой генератор выполнен в виде решетки цилиндрических стержней одинакового диаметра, расположенных на расстоянии (2-4)д, от приемного элемента пьезоэлектрического преобразователя, где д - диаметр стержней, На чертеже представлена схема предлагаемого измерителя, Измеритель содержит корпус 1, с закрепленным -ка нем пьезоэлектрическим чувствительным элементом 2, волновод 3, передняя часть которого вы-. полнена с большим поперечным сечением, чем остальная часть, и скреплен- жнеи. ным с корпусом, фторопластовую прокладку 4, электроизолирующую шайбу 5, резьбовое соединение с гайкой 6,на задней части волновода с корпусом датчика герметически соединена крышка 7 с центральным отверстием под пьезоэлектрический элемент 2, Зазор между крышкой и пьезоэлектрическим эле- 2$ его ось, а также стержни решетки 9 ментом закрыт прикрепленной к ним тонкой фольгой 8, обеспечивающей емкостную электрическую связь пьезоэлемента с корпусом датчика 1, На корпусе датчика закреплена съемная решетка 9, выполненная в виде цилиндрических стержней 10, установленных перпендикулярно оси датчика. Решетка расположена на расстоянии (2-4)4 от фольги

8. В стержнях 10 могут быть сделаны отверстия с осями ортогональными осям стержней (не показаны).

Работа измерителя скорости основана на явлении вихреобразования при обтекании неподвижных тел потоком, При-40 чем решетка из цилиндрических стержнеи особенно придает устойчивый характер процессу вихреобразования, Поскольку частота выхреобразования равна

1 S фЯ

d (1) то верхний предел регистрируемых скоростей, определяемый динамической чувствительностью пьезоэлектрического датчика, можно регулировать изменени- Формула изобретения ем диаметра стержней d. Поэтому решетки целесообразно делать съемными с различными диаметрами стержней, Причем в турбулентном потоке целесооб" разно применение решеток, в стержнях которых сделаны сквозные отверстия, перпендикулярные осям стержней, поскольку в этом случае существенно

901 и

10

Составитель И.Сумцов

Редактор Е.Папп Техред g Гергель Корректор В.Бутяга

Заказ 12369/53 Тираж 882 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 образователю, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, вихревой генератор выполнен в виде решетки цилиндрических стержней одинакового диаметра, расположенных на расстоянии (2-4)d от приемного элемента пьезоэлектрического преобразователя, где d — диаметр стержней.

908 6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 607145, кл. 6 0 1 P 5/04, 1978.

2. Патент Японии И 54-27743, кл. 108 0 2, 1979. (прототип).