Устройство для измерения турбулентных характеристик потока в калориметрической трубе

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА В КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ ТРУБЕ, содержащее несущую и управляющую штанги, сборньй корпус с размещенными внутри клином подачи и Маятником, на котором закреплен измерительный зонд, узлы| центрирования корпуса в трубе, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, узлы корпуса вьшолнены самоцентрирующимися в виде конусов, установленных подвижно на управляющей штанге и опирающихся конической поверхностью на кулачки, установленные в направляющих втулках перпендикулярно оси устройства , при этом основания конусов опираются на пружины, а пружины опираются на центрируюпще элементы управлякщей штанги. 2, Устройство по п.1, о т л и С чающееся тем, что с целью расширения эксплуатационных возможностей устройства, соединения несущей штанги с корпусом и управляющей штанги с ее удлинителем выполнены шарнирно. Сл 00 ф 00 00

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

4(511 G 01 Р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

10 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 3672287/24-10 (22) 13. 12.83 (46) 30.05.85. Бюл. Ф 20 (72) В.Э.Каупас, П.С.Пошкас и !О.В.Вилемас, (71) Институт физико-технических проблем энергетики АН ЛитССР (53) 532.574(088.8) (56) 1. Петухов Б.С. Исследование турбулентного температурно-стратифицированного течения в плоском горизонтальном канале. Технический отчет. 9 гос. регистрации 76001053.

М., ИВТАН, 1978, с. 38-40.

2. 2ohnk R.Å., Elanratty ТЛ..

Temperature profiles for turbulent

Г1ои of air in à pipe-II. The thermal entrance region-chemical engineering science, 1962, v. 17; р. 881892 (прототип). (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТУРБУЛЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА В

КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ ТРУБЕ, содержащее

„„SU„„I Ы8938 А несущую и управляющую штанги, сборный корпус с размещенными внутри клином подачи и маятником, на котором saкреплен измерительный зонд, узлы центрирования корпуса в трубе, о т — л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, узлы корпуса выполнены самоцентрирующймися в виде конусов, установленных подвижно на управляющей штанге и опирающихся конической поверхностью на кулачки, установленные в направляющих втулках перпендикулярно оси уст-. ройства, при этом основания конусов опираются на пружины, а пружины опи\ раются на центрирующие элементы управляющей штанги.

2. Устройство по п.1, о т л -и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью С расширения эксплуатационных возможностей устройства, соединения несущей штанги с корпусом и управляющей штанги с ее удлинителем выполнены шарнирно.

1158938

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения турбулентных характеристик потока в круглой трубе.

Известно устройство для измерения характеристик потока в канале в ста- . .билизированной части течения, выполненное следующим образом:. через map шарнира типа конус-шар-конус проходит несущая штанга с закрепленным в ней 10 измерительным зондом в одном конце.

Они помещены в камере, которая прикреплена торцом; к трубе, в конце экс. периментального участка. Другой ко нец штанги через шарнир соединен с 15 электромеханическим приводом, прикрепленным к другому торцу камеры.

Электромеханический привод по команде перемещает измерительный зонд в определенном направлении 1). 2п

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, возможность пронедения измерений характеристик потока только на выходной части канала, недостаточно точное цент- 25 рпронание зонда в канале.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, предназначенное для измерения харак- yg теристик потока н трубе не только по радиусу, но и пс длине )2 ). Устройство содержит измерительный зонд, прикрепленный к концу перемещаемого стержня, который другим концом прикреплен к движущемуся по направляющим суппорту. Суппорт установлен на направляющих с помощью соединения

"ласточкин хвост". Через вы м в суппорте проходит клин подачи с двумя О выемками параболической формы в верхней части с обеих сторон. Клин соединен с суппортом посредством .двух болтов. С помощь о управляю ей штанги клин перемещается в продольном направлении и тем самым переме. щает измерительный зонд в поперечном направлении.

Центриронание устройства B трубе .производится предварительно в другой 50 трубе такого же диаметра, как и испытуемая, с омощью регулирования болтов, несущих опорные ролики. Только потом устройство вводится в экспериментальный канал. Такое центри- 55 рование можно использовать при невысоких температурах, когда диаметр трубы го длине практически одинаков, При более высоких температурах из-за термического расширения диаметр трубы по длине меняется более значительно, и тогда такое предвари; тельное центрирование на другой "холодной" трубе не оправдывает себя, так как точность измерения связана с точностью центрирования устройства в калориметрической трубе.

Недостаток этого устройства состоит в неудовлетворительном центрировании в неизотермических трубах. . Цель изобретения — повышение точности измерения характеристик потока по радиусу и по длине трубы как при умеренных, так и при более высоких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем несущую и управляющую штанги, сбор" ный корпус с размещенными внутри кли. ном подачи и маятником, на котором закреплен измерительный зонд, узлы

1центрирования корпуса .в трубе, узлы корпуса выполнены самоцентрирующимися в виде конусов, установленных подвижно на упранляющей штанге и опирающихся конической поверхностью на кулачки, установленные в направляющих втулках перпендикулярно оси устройства, при этом основания конусов опираются на пружины, а пружины опираются на центрирующие элементы управляющей штанги.

Кроме того, для расширения эксплуатационных возможностей устройства соединения несущей штанги с корпусом и управляющей штанги с ее удлинителем выполнены шарнирно.

Такая конструкция обеспечивает хорошую работоспособность не только при более высоких. температурах, но и в довольно длинных испытуемых трубах.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2узел I. на фиг.1, на фиг.З вЂ” сечение

А-А.на фиг.2; на фиг.4 — узел.II на фиг.1; на фиг.5 — сечение Б-Б на фиг.4.

Конструктивно устройство выполнено следующим образом.

В сборном корпусе, состоящем из двух частей 1 и 2, соединенных резьбовым соединением, помещены клин 3 подачи, расположенный на управляю-. щей штанге 4, и прижимные конуса 5 с центрирующими кулачками 6 строго оди1158938 4 иаковой длины, помещенными подвижно в направляющих втулках 7. С целью предотвращения электрического контакта устройства со стенкой трубы, а также для уменьшения теплоотвода, кулачки б выполнены из керамики. Управляющая штанга 4 центрируется в сборном корпусе посредством центрирующих элементов 8. Иежду элементами

8 и прижимными конусами 5 помещены 1О прижимные пружины 9 из теплостойкого материала. Первый по потоку элемент

8 расположен в выточке части 2 сборного корпуса и прижат частью 1. Другой элемент 8 расположен в .выточке части 1 сборного корпуса и прижат концевиком наружного шарнира 10 шарнирного соединения (фиг,4). Другой концевик наружного шарнира 10 прикреплен к несущей штанге i 1. Действие2О наружного шарнира 10 основано на принципе .крестовины. Внутри наружно.го шарнира 10 размещен другой, внутренний шарнир 12, соединяющий управ,ляющую штангу 4 устройства с ее удли-25

--няющей частью. Назначение обоих шаркиров — компексировать возможные ис.кривления устройства в трубе, вызываемые обеими штангами. Более наглядно конструкция обоих шарниров 10 и 12 показана на фиг.2 и фиг.3.

К концу управляющей штанги 4 в вы емке с помощью одной из опор 13 при» жимных конусов 5 прикреплен клин 3. подачи. Для предотвращения попереч35 ного вращения клина 3 подачи в нем вставлены с обеих сторон два штиф-. та 14, которые скользят по выемкам в. части 2 сборного корпуса. К торцовой поверхности клица 3 набором плоских 4О пружин 15 из теплостойкого. пружинного материала прижат маятник 1б, снабженный ползунком 17 на концевой части. Маятник 16 закреплен в части 2 сборного корпуса посредством оси 1.8, .45

К свободному концу маятника 16 при» креплен датчик 19. Датчиком 19 могут быть термопара, трубка Пито, нить анемоментра или их комбинации. Все пневмоэлектрические коммуникации от датчика 19 проложены внутри устройства.

Для уменьшения гидравлического сопротивления устройства стенки час-: тей 1 и 2 корпуса перфорированы, а прижимные конуса 5 срезаны по образующей так, чтобы максимально открылось проходное сечение, а именно s участках между пентрирующими кулачками 6 (фиг.4 и 5), Чтобы конуса 5 не поворачивались на управляющей штанге 4, они снабжены направляющими стерженьками 20.

Собранное устройство должно быть протарировано для установления передаточного отношения между относительными перемещениями управляющей штанги 4 и датчика 19. Протарированное устройство вводится в калориметрическую трубу 21. Стрелками показано направление потока в трубе.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении управляющей штанги 4 против направления потока ползунок 17, скользя по наклонной части клина 3 .подачи, перемещает датчик

19, приближая его к стенке калориметрической трубы 21, Иомент касания датчиком 19 стенки фиксируется вольтметром. При сравнении получаемого пе" репада напряжения с полным перепадом напряжения на калориметрической трубе 21 довольно .точно определяется продольная координата расположения датчика 19. После этого при перемещении управляющей штанги 4 в противоположном направлении, т.е. по потоку, фиксируется момент отрыва датчика 19 от стенки трубы 21 который принимается началом отсчета. Дискретно перемещая управляющую штангу 4, проводят измерения параметров потока в интервале от стенкй до оси трубы с желаемой частотой точек измерения.

Для перемещения устройства вдоль трубы управляющую штангу 4 нужно перемещать далее .по потоку. Ползунок

17 начинает скользить по язычку кли.на 3 подачи. С этого Момента перемещение датчика 19 прекращается, а опоры 13 через конуса 5 начинают сжимать пружины 9 и тем самым с свобождают центрирующие кулачки 6. Затем устройство может перемещать вдоль трубы на желаемое расстояние.

При перемещении управляющей штанги 4 в противоположном направлении пружины 9 посредством конусов 5 прижимают центрирующие кулачки 6 к стенкам трубы 21, центрируя в ней устройство. При дальнейшем перемещении управляющей штанги 4 клин 3 подачи

1158938

5 начинает перемещать ползунок 17 и подводит датчик 19 к стенке трубы 21.

При необходимости можно все устрой" ство повернуть на 180 и проводить замеры от противоположной стороны стенки трубы.

Предлагаемое устройство позволяет практически исключить погрешность измерения скорости потока среды при неиэотермических условиях вследствие лучшего центрирования устройства в испытуемой трубе.

9 5 I 158938 е

1158938 рцэр, 5

Составитель Г.Белоусов

Редактор Е.Копча Техред T.Äóáèí÷àê

Корректор М.Максимишинец

Филиал ППП "Патент"., г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 3580/45 Тираж 897 Подписное,ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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