Устройство для измерения скорости и направления потока жидкости или газа

 

Изобретение относится к измерительной тех-нике и может быть использрвано для измерения скоростей трехмерных потоков жидкостей или газов. Целью изобретенияffi' "-Mflю00 00 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I) (sI)s G 01 P 5/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4814660/10 (22) 16.04.90 (46) 15.02.92. Бюл. М 6 (71) Киевский политехнический институт им.

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (72) В.А.Ковалев (53) 532.574 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 920526, кл; G 01 P 5/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Ъ 1432405, кл. G 01 P 5/02, 1987. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ И НАПРАВЛЕНИЯ ПОТОКА ЖИДКОСТИ ИЛИ ГАЗА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения. скоростей трехмерных потоков жидкостей или газов. Целью изобретения

Р Р, Р 1 является повышение точности и расширение рабочего диапазона измерений. При воздействии скоростного напора потока на зонд 6 стержень 4 поворачивается, преодолевая натяжение упругого элемента 12 и обусловливая движение заслонки 5 датчиков типа сопло-заслонка. При этом соплопневмопровода 8 прикрывается (если среда движется слева направо), а.сопло пневмопровода 7 приоткрывается. Это изменяет выходные сигналы P>, ..., Р4 датчиков типа сопло-заслонка, поступающие на схему регистрации. Измерение вертикального направления скорости, например снизу вверх, сопровождается уменьшением зазора сопел пневмопроводов 7 и 8 и увеличением зазора около сопел пневмопроводов 9 и 10, что позволяет определить величину и направление скорости потока. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1712888 Изобретение относится к измерительной технике и мржет быть использовано для измерения скоростей трехмерных потоков жидкостей или газов.

Известно устройство для измерения скорости и направления потока жидкости или газа, содержащее приемный элемент и коллектор с соплами для определения отклонения приемного элемента поддействием потока, Недостатком данного устройства является невысокая точность в связи с тем, что боковые сопла коллектора расположены под углом к продольной оси датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения скорости и направления потока жидкости или газа, которое содержит крышку, корпус, расположенный в нем коллектор с каналами, мембрану, соединенную со стержнем и шаровым зондом. Коллектор с каналами и жесткий центр мембраны выполнены в виде сопряженных полуэллипсоидов вращения и образуют пневматические датчики типа сопло — заслонка.

Однако из-за технологических трудностей обеспечения строгой эллипсоидальности поверхности коллектора и жесткого центра, а также из-за необходимости соблюдения одинаковости зазора между ними в выходные пневматические сигналы заведомо вносится неконтролируемая погрешность. Одинаковую толщину зазора трудно поддерживать еще из-за большой податливости (малой упругости) мембраны, что может служить причиной недостаточно высокой точности. измерений. Кроме того, недостатком известного устройства является большая погрешность измерения пневматических сигналов из-за взаимного влияния струй воздуха в соседних соплах, а также взаимного влияния величин давления в сигналах измерительной системы. Напри- мер, при возрастании сигнала Р1 и уменьшении Pz (измеряется скорость среды, протекающей справа налево) может измениться сигнал Рз, ложно свидетельствуя о наличии вертикальной составляющей скорости. Такой недостаток компенсируется, но не устраняется большим объемом градуировочных измерений, что в результате затрудняет расшифровку опытных данных, Погрешность возрастает: еще из-за взаимного влияния сигналов горизонтальных сопел. К недостаткам относится также неустойчивость выходных сигналов из-за большой податливости (малой упругости) мембраны, являющейся единственным упругим элементом конструкции. Например, под действием давления воздуха из сопел жесткий центр может преодолеть упругость мембраны и опуститься ниже допустимой величины прогиба, что вызовет практическую неработоспособность устройства или создаст автоколебательную неконтролируемую систему с заведомо неадекватными выходными пневматическими сигналами.

Таким образом, не обеспечивается надежность работы устройства и заведомо ограничивается диапазон измерений (за счет

10 конечной упругости мембраны).

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона измерений устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве. содержащем крышку, корпус и расположенные в нем датчики типа сопло— заслонка, а также закрепленную в корпусе мембрану, через которую пропущен стерзондом и другим концом с жестким центром в виде заслонки, заслонка датчика.выполнена в виде плоского круглого диска, расположенного горизонтально, а снизу и сверху перпендикулярно ее плоской поверхности попарно смонтированы сопла, параллельные между собой и расположенные на одинаковых расстояниях от оси, причем верхние сопла размещены в плоскости, перпендикулярной той плоскости, в которой установлены нижние сопла, а обе указанные плоскости проходят через ось корпуса, при этом заслонка датчика центром своей верхней плоскости соединена с упругим компен25

30 сирующим элементом, например пружиной, верхний конец которого соосно закреплен внутри корпуса на крышке с возможностью регулирования натяжения, а на обеих поверхностях плоской заслонки напротив сре40 зов сопел выполнены дефлекторные выемки в виде сферических сегментов.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг,2 — пневма-, тические датчики типа сопло — заслонка, изометрия.

Устройство состоит из плоской крышки

1 (фиг.1), герметичного корпуса 2, в нижней части которого расположена герметичная мембрана 3, через центр которой пропущен вертикальный стержень 4. На верхнем конце стержня 4 в горизонтальной плоскости, т.е. перпендикулярно ему, закреплена заслонка 5 в виде плоского круглого диска, а на нижнем .конце смонтирован шаровой

55 зонд 6. Через крышку 1 пропущены пневмопроводы 7-11 с соплами. Пневмопроводы 7 и 8 пневматически связаны через зазор с верхней плоскостью заслонки 5, а два других пневмопровода 9 и 10 - с нижней ее плоскостью. Пневмопровод 11 связывает

20 жень, связанный одним концом с шаровым

1712888 полость корпуса 2 с источником давления сжатого воздуха.

Верхняя плоскость заслонки 5 соединена с упругим элементом 12,,например пружиной, верхний конец которого закреплен соосно на крышке 1 и натяжение которого регулируется. с помощью винта 13.

Сопла пневмопроводов 7 и 8 расположены вертикально в плоскости А (фиг.2), проходящей через продольную ось устройства, и на равных расстояниях от оси, а срезы сопел отстоят от верхней плоскости. заслонки на величину зазора, принятого в устройствах типа сопло-заслонка, который составляет 1-3 мм в зависимости от диапазона измеряемых скоростей, Сопла пневмопроводов 9 и 10 также расположены вертикально, но в такой вертикальной плоскости Б, которая перпендикулярна плоскости А и пересекает ось устройства, и пневматически связаны с нижней плоскостью заслонки 5.

Мембрана 3 закреплена на нижней части корпуса 2 с помощью кольца 14.

На верхней и нижней плоскостях заслонки B напротив срезов сопел пневмопроводов 7-10 выполнены сферические сегментные выемки -15-18, позволяющие формировать входящую в сопло струю воздуха, исключающие нежелательное взаимодействие струй на входе в сопла пневмопровода (пульсации давления) и снижающие погрешность регистрации входных пневматических сигналов.

Устройство работает следующим образом. . Через пневмопровод 11 в полость корпуса 2 подается сжатый под заданным давлением воздух. Через приемные сопла пневмопроводов 7-10 воздух попадает в соответствующие измерительные пневмопроводы и далее подается к системе измерения пневмосигналов, состоящей, например, из тензометрических микроманометров и микропроцессора на основе вертикальной ЭВМ

"Электроника МС 0585", обрабатывающего сигналы и точно определяющего величину скорости и направления потока.

При отсутствии скорости потока и, следовательно, воздействия на шаровой зонд 6 сигналы Р1, ..., Р4 постоянны и равны по величине, Это обеспечивается настройкой усилия пружины 12 с помощью винта 13.

Далее при наличии воздействия на зонд 6 стержень 4 поворачивается, преодолевая натяжение пружины 12 и обусловливая перемещение заслонки 5, в результате чего, например, сопло пневмопровода 8 прикрывается (среда движется слева направо), а сопло пневмопровода 7 приоткрывается.

55 электрических и тензорезисторных элементов позволяет применять его в пожаровзрывоопасных средах, а также в условиях влияния сильных электромагнитных полей.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения скорости и направления потока жидкости или газа, содержащее крышку, корпус и расположенные в нем датчики типа сопло-заслонка, а также закрепленную в корпусе мембрану, через которую пропущен стержень с жест. ким центром в виде заслонки, о тл и ч а ю щ. е е с я тем, что, с целью повышения точно. сти и расширения-рабочего диапазона изме рений, оно дополнительно содержи упругий компенсирующий элемент, а зе

При воздействии среды в плоскости Б (фиг.2) сигналы соответственно изменяются в соплах пневмопроводов 9 и 10, причем пневмосигналы в соплах пневмопроводов 7

5 и 8 могут оставаться неизменными.

Измерение вертикального направления скорости, например снизу вверх, сопровождается уменьшением зазора сопел пневмопроводов 7 и 8 и увеличением зазора

10 около сопел пневмопроводов 9 и 10. При течении сверху вниз происходит обратное— сопла пневмопроводов 9 и 10 прикрываются, а сопла пневмопроводов 7 и 8 приоткрываются.

15 При снятии воздействия среды на зонд

6, благодаря пружине 12, заслонка 5 и стержень 4 возвращаются в исходное положение.

С помощью регулирования натяжениг.

20 пружины 12 устройство можно настраивать на различные диапазоны измерения скоростей. Например, при ее ослаблении чувствительность устройства возрастает, что позволяет измерять малые скорости. При

25 натяжении ее.и одновременном уменьшении податливости устройство обеспечивает измерения более высоких скоростей, Кроме того, пружина 12 стабилизирует, осевое положение заслонки, не позволяя ей

30 самопроизвольно колебаться при измерении скорости среды и создавать таким оГ 1азом ложные измерительные сигналы.

Применение изобретения позволяет повысить точность измерения скорости потока

35 за счет исключения взаимного влияния пневматических сигналов и увеличить таким образом достоверность получаемой информации, а также повысить надежность работы устройства, исключая влияния случайных

40 механических воздействий на работоспособность системы измерения, и раоширить . диапазон измерений путем изменения чувствительностии.

Отсутствие в устройстве электронных, 1712888.

50

Составитель Ю.Власов

Редактор А.Лежнина . Чехред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Заказ 534 Тираж Подписное .

ВНИИПИ Государственного Комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 слонка датчиков выполнена в виде плоского диска, расположенного горизонтально, при этом снизу и сверху перпендйкулярно поверхности диска попарно установлены сопла датчиков, параллельные между собой и расположенные на одинаковых расстояниях от оси корпуса, причем верхние сопла расположены в осевой плоскости, перпендикулярной осевой плоскости расположения нижних сопел, центр заслонки датчиков сверху подсоединен к нижнему концу упругого компенсирующего элемента, верхний конец которого соосно закреплен внутри корпуса на крышке, а на обеих плоских по5 верхностях заслонки напротив срезов сопел выполнены дефлекторные выемки.

2. Устройство по п.1, отл и ч а ю ще ес я тем, что упругий компенсирующий элемент выполнен с возможностью регулиро10 вания натяжения.