Устройство для отбора проб газа из сверхзвукового высокотемпературного потока

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОВ ГАЗА КЗ СВЕРХЗВУКОВОГО ИЛСОКОТЕМПЕ АТУРНОГО ПОТОКА, содержсицэе гаэоот-. борный канал и охлг1ждаемый насаДок, торцовая поверхность которого образует с боковыми поверхностями угол 115.-20°и выполнена с центральным входным отверстием,о т л и ч а ю щ е ес я тем,что,с целью повышения кадежности устройства в работеи предст-авительности пробы,насадок выполнен коническо-цилиндрической формы с отверстиями на боковой поверхности, при этом нижняя часть цилиндра выполнена в форме крыльчатки-репеллера , а устройство снабжено дополнительным каналом, выполненным с кольцевой ,щелью в боковой стенке и установленным коакСиально газоотборному каналу. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входной участок газоотборного канала выполнен в фор-5 ме газодинамического сопла.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(59 601N122

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOhNf CBHQETEllbCTBV (*

%, (21) 3350639/23-26 (22) 05 ° 11 ° 81 (46) 23. 03. 83,» Вюл. В l l (72) Г.А.Важинский,, P.À.Ãàôóðîâ, Д.Н.Сафин.и И.A.Óñàíîâ (71) Казанский ордена Трудового . Красного Знамейи авиационный Институт .им.:A. Н ..Туполева (53) 543. 053 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 463029, кл» G Ol N 1/22,1972.

2 ° Авторское свидетельство СССР

В 425074, кл, G Ol N 1/22, 1972. . (54)(57l1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТВОРА ПРОВ

ГАЗА ИЗ СВЕРХЗВУКОВОГО BHCOKOTENQE-!

)?АТУРНОГО ПОТОКА,содержащее газоот=.. борный канал и охлаждаемый:насадок, торцовая поверхность .которого обра„.SU„„1006965 А эует с боковыми поверхностями угол

i15-20 и выполнена с центральным входным отверстием„о т л и ч а ю щ е е ñ я тем,что,с целью повышения надежности устройства в работе и представительности пробы, насадок выполнен коническо-цилиндрической формы.с отверстиями на боковой поверхности, при этом нижняя часть цилиндра выполнена в форме крыльчаткн-репеллера, а устройство снабжено дополнительным каналом, выполненным с кольцевой

1 щелью в боковой стенке и установленным коакоиально газоотборному каналу.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что входной участок газоотборного канала выполнен в форе ме газодинамического сопла.

1ОО6965

Для отбора проб из сверхэвукового высокотемпературного газового ,потока устройство помещается в поток таким образом, чтобы большее основание 5 было ориентировано параллельно линиям тока газа. При обтекании потоком большего основания 5 от входной кромки 7 образуется пограничный слой П.С., который отсасывается через, входное отверстие 15 по каналу Отсоса пограничного слоя 11. Газовый поток огибает исчезающий пограничный слой и попадает во входное отверстие

:l3 канала отбора проб 12.

Газовый поток, воздействуя на крыльчатку-репеллер 4, вращает насадок 1.

Охладитель, например вода, поступает по трубопроводу 9 охлаждения и попадает во внутреннюю полость насадка 1. Под действием давления и центробежных сил вращения охладитель вытекает иэ отверстий 8, организуя внешнее охлаждение насадка. Часть охладителя поступает через кольцевую щель .16, смешивается с продуктами отсоса пограничного слоя в канале отсоса пограничного слоя 11 и охлаждает. их. Tafc как начальный участок 11 канала отбора проб 12 выполнен в форме гаэодинамического ускоряющего сопИзобретению относится к исследованию сверхзвуковых высокотемпературных потоков газа и может быть использовано во всех энергетических установках, где необходим отбор газа для его .анализа, например продуктов сгорания реактивных двигателей..

Известно газоотборное устройство, предназначенное для отбора проб из сверхзвукового потока с горением, содержащее регенеративно охлаждаемый корпус и входное отверстие канала отбора, расположенное против потока 1).

Недо"татком этого устройства является то, что перед входным от- 15 верстием образуется скачок уплотнения, что искажает данные отбора и совместное воздействие высоких скоростей и температур газового пото- ка быстро разрушает устройство. 20

Известно устройство для отбора проб газа из сверхзвукового потока, содержащее газоотборный Канал и Охлаждаемый насадок, торцовая по" верхйость которого образует с бо- 25 новыми поверхностями угол 15-20 и выполнена .с центральным входным от- верстием (2 3-.

Недостатком известного устройства является то,-что на участке большей, ориентированной по потоку, торцовой грани от входной кромки до газоотборного канала образуется пограничный слой, из .которого,и производится отбор газовой трубы, .что снижает достоверность и точность анализа.

Газовая проба при попадании в гаэоотборный канал претерпевает два .поворота под прямым углом, что увеличивает гидравлические потери и снижает эффективность работы устройства. 40

Примененье известного устройства для скоростного масс-спектрометрического анализа является проблематичным, так как транспортировка пробы по канаду отбора проб известного 45 устройства не удовлетворяет современным требованиям анализа с приме-, нением быстродействующих масс-сйектро метров.

Целью изобретения является:повыше-. 50 ние надежности в работе устройства и представительности пробы. !

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для отбора проб газа, содержащем газоотборный канал и охлаждаемый насадок, торцовая поверхность которогО образует с .боковыми поверхноатями угол 15-20о и выполнена с центральным входным отвер-, стием, насадок выполнен коничвско- 60 цилиндрической формы с отверстиями на боковой поверхности, при этом нижняя часть цилиндра выполнена в форме крыльчатки-репеллера, а устройство снабжено дополнительным каналом, выПОЛНЕННЫМ С КОЛЬЦЕВОЙ ЩЕЛЬЮ В бОКОвой стенке и установленным коаксиально гаэоотборному каналу.

Целесообразно входной участок гаэоотборного канала выполнить в форме газодинамического сопла.

На фиг. 1 изображено устройство для отбора проб иэ сверхзвукового высокотемпературного газового потока, продольный разрез; на фиг. 2— разрез A-A на фиг. 1.

Устройство содержит насадок 1, имеющий верхнюю часть в виде усеченного конуса 2 и нижнюю цилиндрическую часть 3 с участком, выполненным в виде крыльчатки-репеллера 4. Верхняя часть насадка 1 имеет большее основание 5 и боковую поверхность б, образующие входную кромку 7 с углом

15-20 .На .боковой поверхности б имеются отверстия 8. Насадок 1 укреплен на трубопроводе 9 охлаждения с помощью крепежного устройства 10, позволяющего насадку вращаться вокруг своей оси. B цилиндрической части 3 устройства установлены два коаксиаль" но расположенных канала: канал отсоса пограничного слоя 11 и газоотборНый канал 12. Канал 12 имеет входное отверстие 13 и начальный участок 14в,форме газодинамического сопла. Канал отсоса пограничного слоя имеет входное отверстие 15 и сообщается с внутренней полостью насадка кольцевой щелью 16.

1006965

4 ла, то он поддерживает сверхзвуковую скорость транспортировки пробы.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства состоят в следующем.

Применение канала отсоса погранич- 5 ного слоя с входным отверстием, ок,ружающего входное отверстие канала отбора проб, позволяет удалять пограничный слой и тем самым производить отбор для анализа газа,из очищенной, 10 невоэмущенной пробоотборником зоны.

Это повьыает корректность и точность зондового анализа.

Исследуемый газ, огибая отсасываеьый пограничный слой и попадая во .входное отверстие канала отбора проб, осуществляет один поворот на 90 .на что затрачивается меньше :работы.

Вращение насадка устройства производится набегающим газовым потоком.

В результате этого не требуется до,полнительных приводных устройств, J что упрощает конструкцию устройства и его эксплуатацию.

При вращении насадка происходит выравнивание температурных условий работы устройства. Происходит равномерное обращение к потоку насадка всех его сторон, что .увеличивает срок службы устройства.

Охладитель, вытекающий из отверстий на боковой поверхности, организует дополнительные охлаждения устройства, это также облегчает его работу и увеличивает срок его службы.

Вытекающий из кольцевой щели!охла-. дитель смешивается с продуктами отсо-. са йограничного слоя, охлаждает их, что в свою очередь охлаждает внешнюю стенку канала отбора проб и позволяет аддерживать сверхзвуковую скорость ранспортировки пробы к время-пролетому масс-споктрометру и увеличивает скорость производства анализов.

1006965

Фю2

Составитель Л.Нечипоренко

Редактор О.Половка Техред М,Коштура

Корректор.Г.Orap

Заказ 2127/65 Тира1к 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и Открытий, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП . Патент r. Ужгород,:ул. Проектная, 4