Устройство для определения расхода воздуха

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (l0 (я)з G 01 F 1/28

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840056/10 (22) 25,06.90 (46) 30.03.92. Бюл. t4 12 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72) М, Б. Метелкин и Л. П, Алексеев (53) 681.121(088.8) (56) Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества, — Л.: Машиностроение, 1989.

Авторское свидетельство СССР

М 1500832, кл. G 01 F 1/28, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАСХОДА ВОЗДУХА (67) Изобретение относится к измерению расхода воздуха и может быть использовано для оперативного контроля расхода в различных отраслях промышленности, в частности для контроля параметров газотурбинных двигателей. Цель изобретения — повышение точности измерения. Воздух, поступая в измерительный канал 2, воздействует с телами 7 обтекания, жестко закрепленными с одной стороны с диском 3 силопередающего элемента и далее через тягу 6 — с датчиком 7 усилия, а с другой стороны — с упругими элементами 4. установленными на корпусе посредством стоек.

Тела 1 обтекания под действием аэродинамического усилия воздуха воспринимают его усилие, пропорциональное квадрату скорости потока, и передают на датчик 7 усилия, который выдает сигнал, пропорциональный расходу воздуха. Поскольку тела обтекания выполнены в виде тонких пластин трапециевидной формы с шириной, из-: меняющейся пропорционально радиусу, это Д позволяет осреднять по площади сечения канала скорость воздуха и тем самым повышать точность измерения расхода воздуха. 2 ил, 1723441

Изобретение относится к технике измерения расхода воздуха и может быть использовано для контроля параметров газотурбинных двигателей.

Известно устройство для определения расхода воздуха, содержащее установленное в измерительном канале тело обтекания, соединенное через рычаг, имеющий возможность углового перемещения относительно оси, перпендикулярной оси канала, и силопередающий элемент с датчиком усилия.

Наиболее близким к изобретению является устройство для определения расхода воздуха, содержащее установленные в измерительном трубопроводе теле обтекания постоянного сечения, соединенные через диск силопередающего элемента с датчиком усилия, при этом каждое тело обтекания установлено на Рычаге, а ось каждого рычага пересекает ось измерительного канала, Недостатком известных устройств является сложная механическая система передачи и необходимость осреднения усилия для получения средне массового импульса.

Наличие осей у рычагов крепления тел обтекания приводит к появлению сил трения, снижающих точность работы устройства, Цель изобретения — повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения расхода воздуха, содержащем установленные в измерительном трубопроводе тела обтекания, соединенные через диск силопередающего элемента с датчиком усилия, в стенке измерительного трубопровода установлены упругие пластины, а каждое тело обтекания выполнено в виде тонкой пластины трапециевидной формы, жестко закрепленной меньшим основанием с диском силопередающего элемента, а большим основанием с упругой пластиной.

На фиг. 1 представлено устройство, общий вид; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Устройство для определения расхода воздуха содержит тела обтекания 1, выполненные в виде тонких плоских пластин трапециевидной формы с шириной, изменяющейся пропорционально радиусу ее расположения, относительно оси измерительного канала 2. Каждое из тел обтекания 1 жестко закреплено с одной стороны на диске 3, а с другой — на упругих пластинах 4, закрепленных через стойки 5 на корпусе измерительного канала 2. Диск

3 соединен через тягу 6 с датчиком усилия

7. Датчик усилия 7 установлен во внутреннем корпусе 8 измерительного канала, котооый крепится к обечайке 9 корпуса и

40 центрируется на коке 10 двигателя 11. Коллекзорная крышка 12 закреплена на корпусе измерительного канала 2.

Устройство для определения расхода воздуха работает следующим образом.

Воздух поступает в воздухозаборник измерительного канала 2 и воздействует на тела обтекания 1. Аэродинамические усилия от всех тел обтекания 1 передаются на диск

3 и далее через тягу 6 на датчик усилия 7.

Поскольку тела обтекания выполнены в виде тонких пластин трапециевидной формы с шириной, изменяющейся по радиусу пропорционально радиусу, то аэродинамическое усилие воздействия на них со стороны любого кольцевого сечения потока воздуха будет пропорционально радиусу этого кольцевого сечения. А так как площади кольцевых сечений пропорциональны радиусу расположения этих сечений, то датчик усилия 7 воспринимает величину усилия пропорциональную квадрату скорости потока.

Аэродинамическая сила, действующая на тела обтекания 1, пропорциональна скоростному напору, коэффициенту лобового сопротивления и площади поверхности тел обтекания. Усилие N, воспринимаемое датчиком 7, пропорционально сумме сил, действующих на все тела обтекания 1. Форма каждого тела обтекания с хордой, изменяющейся пропорционально радиусу, обеспечивает осреднение аэродинамического усилия в радиальном направлении, а наличие равномерно расположенных по окружности нескольких тел обтекания обеспечивает осреднение воспринимаемого аэродинамического усилия в окружном направлении. Осредненное усилие может быть выражено

Ск ГК

ОГ +< С (Г(Я g)=СОИМ Рн и м где С» — коэффициент лобового сопротивления;

p — — среднее значение скоростного

2 напора;

P„, Р* — статистическое и полное давление воздуха;

Т* — температура окружающего воздуха;

F — площадь поверхности тел обтекания;

M — среДнее значение числа Маха;

К вЂ” показатель адиабаты;

1723441 л(М) — газодинамическая функция изменения давления при вдиабатическом разгоне воздуха;

Gb — расход воздуха. к

&8= const. " 9(м) =const. —" 1(„) т„» Гт„" (2) 5

Коэффициент лобового аэродинамичеХ Ф и ского сопротивления Сх для тонких пластин

Характер функции 0

Х р рфу ц 0 )таков.что имеет практически постоянное значение в широком диапазоне чисел M и Re, т, е. рас-- при изменении аргумента + на 1k велиходов воздуха, проходящих- по измеритель- 10

Рй ному каналу 2. Показатель адиабаты для чина фУнкции изменЯетсЯ на величинУ 0,1воздуха K-1,4, Площадь поверхности изме- 0,3, что позволЯет по ФоРмУле (2) няется пропорционально радиусутелаобте- опРеделить Расход воздуха ОВ по величине кения и обеспечивает радиальное усилия и в 3 раза точнее, чем определяется осреднение; 15 сама величина усилия N.

Ф о р мул а изобретен ия

Как следует из уравнения (1) отношение Устройство для определения расхода

N воздуха, содержащее установленные в из ЯвлЯетсЯ однозначной ФУнкцией числа мерительномтрубопроводетела обтекания, 2р соединенные через диск силопередающего

Р

Маха, Газодинамическая функция. плотности тока q(M) является также однозначной функцией числа Маха, что позволяет установитьоднозначнУюфу циональнуюзэвиси вода установлены упругие пластины а — N мость между q(M) и поэтому расход 25 каждое тело обтекания выполнено в виде

Рн тонкой пластины трапециевидной формы, воздуха ОВ определяется по формуле жестко закрепленной меньшим основанием с диском силопередающего элемента, а большим основанием — с упругой пласти30

А-А

Составитель М. Метелкин

Техред М.Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор М. Товтин

Заказ 1058 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