Устройство для измерения скорости потока жидкости или газа

 

< и 960631

Союз Советсиии

Социаюктичесиии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05. 11. 79 (21) 2835755/18-10 с присоединением заявки,рв (5%)М. Кл.

G 01 P 5/12

9кударатвиньй квиитет

СССР ав делам иеаеретеииЯ и открытия (23) Приоритет

Опубликовано 23. 09.82. Бюллетень %35

Дата опубликования описания 23. 09. 82 (53) УДФС632.574 (086.8) (72) Авторы изобретения

С. И. Баранов, И. И. Копыт, В. И. Ржевский и А. Г

Молдавское отделение Всесоюзного научно-ис пфэектно-конструкторского и технологическо истоков тока (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ

ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано для измерения скорости медленно меняющихся потоков жидкости или газа.

Известно устройство для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащее полупроводниковую термобатарею, корпус и измерительный прибор. Одни спаи термооатареи, называемые рабочими, расположены в набегающем потоке перпендикулярно вектору скорости, а другие. спаи, свободные, расположены в окружающем пространстве (1 ).

Недостатком этого устройства яв ляется зависимость показаний регистрирующего прибора от колебаний температуры потока и среды, а также .низкая чувствительность. . Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащее обтекаемый потоком корпус из теплоизоляционного материала, ось которого установлена вдоль на"

l правления потока, термоэЛектричес кую батарею с холодными и горячими слоями, контактирующими с потоком, источник стабилизированного напряжения и регистратор.

Нагреваемая электрическим током термоэлектрическая батарея расположена в плоскости измерителя .температуры, выполненного также в виде термоэлектрической батареи (2).

Недостатком известного устрой— ства является его сложность, вытекающая из-за наличия двух громоздких термоэлектрических батарей и не" достаточно высокая чувствительность ввиду малой поверхности теплообмена термобатарей с окружающим потоком.

Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем обте60631 ф

55 3 9 каемый потоком корпус из теплоизоляционного материала, ось которого установлена вдоль направления потока, термоэлектрическую батарею с холодными и горячими слоями, контактирующими с потоком, источник стабилизированного напряжения и регистратор, термоэлектрическая батарея выполнена в виде двух брусков из полупроводникового материала различного типа проводимостей, установленных внутри xopпуса параллельно его оси> при этом концы брусков соединены теплопроводниками с поверхностью корпуса.

Корпус выполнен в виде проточной камеры, внутри которой размещены вдоль оси корпуса ветви термоэлек" трической батареи, На фиг. 1 представлена чувствительная часть устройства по первому варианту, на фиг. 2 - второй вариант устройства, на фиг. 3 - электрическая схема устройства.

В первом варианте устройства (фиг. 1) и теплоизоляционном корпусе 1 вмонтированы составные ветви, состоящие из двух брусков 2 полупроводникового материала, соединенные между собой теплопроводом 3 на меди. Концы ветвей выведены на внут » реннюю поверхность корпуса ° Коммутация ветвей с разной проводимостью в батарею выполнена в свободном объеме корпуса, через который пропускается поток. Длина теплопровода выбирается в зависимости от необходимой глубины обратной связи по тепловому потоку. Геометрические размеры полупроводниковых брусков согласуют по величине теплового потока через них.

Во втором варианте устройства (фиг. 2) ветви 4 размещены целиком в свободном пространстве изоляционного корпуса 5 вдоль оси датчика концентрично по сечению и прикреплены к корпусу с помощью коммутационных шин б. Расстояние, на которое расположены ветви от поверхности корпуса, зависит от вязкостных свойств вещества в потоке и внутреннего поперечного сечения датчика. P еги ст ри рующая ча ст ь у строй ст ва (фиг. 3) содержит источник 7 ста— билизированного напряжения со средней точкой, схему 8 компенсации начального потока, показывающий при$

2S

50 бор 9, переключатель 10 пределов измерения и термокомпенсатор 11. К регистрирующей части подключают концы термобатареи 12.

Устройство работает следующим образом.

Включается источник напряжения.

Через термобатарею проходит постоянный электрический ток, который создает в измеряемой среде перепад температур между точками, удаленными друг от друга на расстояние, равное длине теплопровода. Выжидается времяустановления рабочего режима, для газовых потоков его значение не превышает 5 мин. В отсутствии газового потока стрелку показывающего прибора устанавливают на нуль с помощью переменного резистора 13, т.е. производят компенсацию начального тока при скорости потока, равной нулю. Затем через устройство пропускается исследуемый поток, который нарушает тепловой режим источников тепла, и после установления стационарного состояния оценивают скорость его перемещения по отклонению стрелки прибора.

Расположение двух источников тепла, имеющих разные знаки в движущемся потоке вдоль направления его движения, создается условно, в результате действия которого один источник загружает по теплу другой источник. Тогда движущийся поток, замыкая цепь теплового потока в датчике, выступает как элемент обратной связи по теплу.

Расположение ветвей термобатарей целиком в набегающем потоке вдоль направления его движения дает дополнительный положительный эффект, заключающийся в повышении чувствительности устройства. При прохождении электрического тока по ветвям на холодном конце термобатареи поглощается тепло, а на горячем выделяется тепло Пельтье, пропорциональное по величине электрическому току. Дополнительно на омическом сопротивлении выделяется тепло Джоуля, пропорциональное квадрату электрического тока. В случае, когда ветви термобатареи закрыты в объеме материала корпуса, тепло Джоуля передается теплопроводностью к теплообменным поверхностям (спаям) и ухудшает .параметры. термобатареи. Если ветви распложены в потоке, то джоулево тепло уносится потоком газа

5 9606 и дополнительно нагружает холодные спаи, увеличивая крутизну выходной характеристики, т.е. тепло Джоуля становится носителем информации о скорости потока газа. 5

Предлагаемое устройство позволит упростить конструкцию устройства за счет исключения второй термобатареи и повысить .чувствительность за счет увеличения поверхности теплообмена термобатареи с потоком. формула изобретения

1. Устройство для измерения скорости потока жйдкости или газа, содержащее обтекаемый потоком корпус из теплоизоляционного материала, ось которого установлена вдоль направ- 20 ленив потока, термоэлектрическую батарею с холодными и горячими слоями, контактирующими с потоком, источник -стабилизированного напряже31 6 ния и регистратор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, термоэлектрическая батарея выполнена в виде двух брусков из полупроводникового материала различного типа проводимостей, установленнМх внутри корпуса параллельно его оси, при этом концы брусков соединены теплрпроводниками с поверхностью корпуса.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что,. с целью повышения чувствительности, корпус выполнен в.виде проточной камеры, внутри которой размещены вдоль оси корпуса ветви термоэлектрической батареи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

N 580508, кл. G 01 Р 5/12, 1976.

2. Авторское, свидетельство СССР

1" 436283, кл. G 01 Р 5/12, 1974 (прототип).

960631

А-A

Составитель Ю.Власов

Редактор Л.филиппова Техред 3. Палий Корректор 8. Бутяга

Заказ 7253 50 Тираж 7 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент".,,г. Ужгород, ул. Проектная,