Устройство для измерения давления в высокотемпературном потоке

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления в высокотемпературном потоке. Целью изобретения является повышение точности Устройство содержит приемную трубку 2, трубку 1 истечения защитного газа, в которой установлен термоэлемент 5. Трубка 1 подсоединена через регулятор 10 давления к источнику 17 защитного газа. Регулятор 10 управляется сигналом от пневмоусилителяЭ, подключенного к т рубке 2. Термоэлемент 5 находится в потоке защитного газа, скорость истечения которого регулируется регулятором 10 пропорционально давлению измеряемой среды. По выходному сигналу, снимаемому с термоэлемента 5. судят об измеряемом давлении, 1 ил. 2 3 fe vl СЛ 8 vj ч Фм.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЛ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (si)s G 01 (19/04

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ давлении. 1 ил

° l

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4829448/10 (22) 28.05.90 (46) 15.08.92. Ben. ¹ 30 (71) Институт проблем энергосбережения

АН УССР (72) M.M,Íåõàìèí, А.М.Одарченко и В,В.0оночевный (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 390450, кл. G 01 P 5/12, 1973.

Авторское свидетельство СССР

¹ 476512, кл. G 01 P 5/12, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 605175, кл. G 01 Р 5/10, 1978. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ пОТОКЕ

„„Я2„„1755079 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления в высокотемпературном потоке. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит приемную трубку 2, трубку 1 истечения защитного газа, в которой установлен термоэлемент 5. Трубка 1 подсоединена через регулятор 10 давления к источнику 17 защитного газа. Регулятор 10 управляется сигналом от пневмоусилителя 9, подключенного к трубке 2. Термоэлемент 5 находится в потоке защитного газа. скорость истечения которого регулируется регулятором 10 пропорционально давлению измеряемой среды. По выходному сигналу, снимаемому с термоэлемента 5. судят об измеряемом

1755079

Изобретение относится к измерительной технике и можетбыть McA0hb30i3340 для измерения локального осредненного и пульсационного давлений в "высокотемпературном потоке, например в камере сгорания или канале МГД-генератора.

Известно устройство для измерения среднего значения давления и пульсаций давления газа, содержащее датчик термоанемометра и систему обдува датчика на основе верхзлвукового сопла.

Недостатком известного устройства является низкая точность измерения при исследовании объектов с усложненными характеристиками течения.

Известен термоанемометр, предназначенный для измерения динамического давления газового потока, содержащий расположенные в корпусе входные и выходные сопла, между которыми помещен термоанемометр.

Недостатком этого устройства является также низкая точность измерения.

Известно устройство для измерения скорости и направления потока, содержащее термочувствительные элементы, измерительную трубку, соединенную с линией стабилизированной струи, и регистратор.

Недостатком такого устройства является низкая точность измерения вследствие зависимости показаний от осредненного давления потока, его температуры, фазового состава, вибраций установки.

Цель изобретения — повышение точности устройства при измерениях локального - осредненного и пульсационного давлений в высокотемпературных (до 3000 K) химически активных средах, содержащих конденсируемую фазу, в объектах, подверженных вибрациям, Указанная цель достигается тем, что устройс-,во, содержащее термозлемент, включенный в измерительную схему с регистратором, источник защитного газа и . трубку истечения защитного газа, дополнительно снабжено приемной трубкой, пневмоусилителем и регуляторомдавления, причем приемная трубка подключена к пневмоусилителю давления, а регулятор давления выполнен в виде размещенного в корпусе полого ynpyroro элемента, подсоединенного к выхбду пневмоусилителя и жестко соединенного с локальным конуСом, размещенным в отверстии шайбы, разделяющей полость корпуса на две камеры, одна из которых подключена к источнику защитного газа, а другая — к трубке истечения защитного газа, в которой размещен термоэлемент в виде диаметрально установленного стержня, снабженного держателем в виде злектропроводящих полуколец, помещенных между концентрическими электроизоляционными втулками, при этом внутренняя поверхность трубки истечения

5 покрыта поглощающим тепловое излучение покрытием, а профиль лекального конуса выполнен согласно соотношению,.,г г о» c«Ьх

10 о

1 — сг Лх/р, д где с1- 2 «/И /((1-са)К-(1+сз));

15 сг - (К-(1-сз)/(1+сз)Г ; сз - А! g M* /4б»;

20 с4-yM» /8pP; д Рэф/К, Ьх — перемещение лекального конуса;

d(h, х), 0 — текущий диаметр лекального конуса и диаметр шайбы;

d*, l — диаметр и длина трубки истече25 ниЯ; р — давление в источнике защитного газа;

F — эффективная площадь упругого элемента: л, - коэффициент гидравлического сопротивления трубки истечения;

К1 — жесткость упругого элемента; у - показатель адиабаты защитного laза;

M — число Маха потока газа в трубке истечения; ,и — коэффициент расхода пневмосопротивления, образованного лекальным конусом и шайбой;

40 К вЂ” коэффициент усиления пневмоусилите. ля давления.

На фиг.1 — изображено устройство, общий вид; на фиг.2 — разрез А-А нв фиг.1.

Устройство для измерения давления в

45 высокотемпературном потоке содержит трубку 1 истечения защитного rasa и приемную трубку 2, закрепленные в стенке охлаждаемого канала 3. Вблизи приемного торца трубки 1 и 2 примыкают одна к другой, а

50 далее разнесены на некоторое расстояние, так как трубка 1 истечения защитного газа выполнена изогнутой. На внутренней поверхности трубки 1 имеется покрытие 4 (на- пример, сажевое чернение с пропиской

55 кремнийорганическим лаком). Внутри трубки 1 на участке после изгиба расположен термоэлемент 5 в виде диаметрально ус- . тановленного стержня, снабженного держателями 6 в виде электропроводящих полуколец, которые о»»мощены между кон1755079 центрическими электроизоляционными втулками 7 и 8. Внутренние диаметры втулки 8 и трубки 1 с учетом слоя 4 равны между собой. Приемная трубка 2 соединена с пневмоусилителем 9 давления. Регулятор 10 дав- 5 ления выполнен в виде размещенного в корпусе 11 полого упругого элемента 12 (например, сильфона), который жестко связан с лекальным конусом 13, размещенным в отверстии шайбы 14. Шайба 14 разделяет 10 полость корпуса 11 на две камеры. которые при помощи пневматических линий 15 и 16 связи соединены соответственно с источником 17 защитного газа и с трубкой 1 истечения защитного газа, Пневмоусилитель 9 15 давления через выход 18 связан с регулятором 10давления, Запись выходного сигнала устройства, получаемого от термоэлемента

5. осуществляется на регистраторе (цепи и элементы электрической схемы устройства 20 не показаны).

Устройство работает следующим образом.

Перед началом работы устройство, установленное в охлаждаемой стенке канала 3 в 25 положении, показанном на фиг,1, подключают через регулятор 10 давления к магистрали защитного газа (например, сжатого воздуха) и устанавливают с помощью источника 17 защитного газа давление ро. Термо- 30 элемент 5 через держатели 6 подключают к преобразовательной цепи и регистратору пульсаций давления (не показан), Сигнал осредненного давления в пневматической форме может быть передан на регистратор 35 осредненного давления с выхода 18 пневмоусилителя 9 (схемы и средства регистрации не пОказаны).

Если измерения проводятся при установившемся режиме исследуемого потока (т.е, 40 при постоянном осредненном статическом давлении s потоке),,регулятор 10 находится в стационарном положении (лекальный конус 13 занимает относительно шайбы 14 равновесное стационарное положение) и 45 защитный газ проходит по тракту источник i7 защитного rasa — пневматическая линия

15 связи — зазор между конусом 13 и шайбой

14 — пневматическая линия 16 связи — трубка 1 истечения защитного газа. Таким обра- 50 эом, со стороны устройства задается постоянная осредненная скорость обдува термоэлемента 5 защитным газом, Изменения же скорости (пульсации) соответствуют измеряемый пульсациям. в акустической 55 . форме распространяющимся по трубке 1 истечения и регистрируемым после преобразования е электрический сигнал (ток или. напряжение), снимаемый с термоэлемекта

5. Причем на частотный диапазон регистрнруемых пульсаций влияют месторасположение термоэлементб 5 в трубке 1 истечения и вид защитного газа. Так, если защитным газом является осушенный воздух, а термоэлемент 5 расположен на расстоянии не более 15 диаметров от приемного торца, устройством могут быть зарегистрированы пульсации статического давления в частотном диапазоне от 5 до 8 -10 кГц. Нижняя граница частотного диапазона определяется запаздыванием передачи осредненно о давления по тракту от приемной трубки 2 через усилитель. 10 давления до трубки 1 истечения. При недостаточном демпфировании пульсаций в этом тракте перед регулятором 10 давления может быть установлен дополнительный демпфер (на показан).

На практике возникает необходимость измерения пульсаций давления не только относительно установившегося осредненного давления в исследуемом потоке, но и на фоне медленно меняющегося (с характерным временем, соответствующим частотам, меньшим нижней границы регистрируемых пульсаций) осредненного давления, В таких случаях при изменении осредненного статического давления в исследуемом потоке изменяется и величина зазора между лекальным конусом 13 и шаибой

14 в регуляторе 10 в результате управляющего воздействия, оказываемого через приемную трубку 2 и пневмоусилитель 9, Таким образом, а устройстве реализуется новый уровень давления при сохранении осредненной скорости обдува термоэлемента 5, относительно которого регистрируются изменения скорости, связанные с пульсациями давления в исследуемом потоке.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления в высокотемпературном потоке, содержащее термоэлемент, включенный в измерительную схему с регистратором. источник защитного газа и трубку истечения защитного

rasa, о тл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено приемной трубкой, пневмоусилителем и регулятором давления, причем приемная трубка подключена к пневмоусилителю давления, а регулятор давления выполнен в виде размещенного в корпусе nonoro упругоro элемента, подсоединенного к выходу пневмоусилителя. и жестко соединенного с лекальным конусом, размещенным в отверстии шайбы, разделяющей полость корпуса на две камеры, одна из которых подключена к источнику защитного газа, а другая — к трубке истечения защитного газа, ° 1755079

8 сг 1/(К-(1-сз)/(1+сз)); сз-А-д—

p M» (Б 4

cj- +

8/Р.

Составитель А. Одэрченко

Редактор Л. Веселовская . Техред М.Моргентэл - . Корректор А. Мотыль

Заказ 2884: Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина. 101 в которой размещен термоэлемент в виде диаметрально установленного стержня, снэйкенного держателями в виде элвктропроводящих полуколец, помещейныхмежду концентрическими электроизоляци- 5 онными втулками. и ри этом внутренняя поверхность трубки:истечения покрыта поглощающим тепловое излучение покрытием. а профиль лекального конуса выполнен согласно соотношению 10 ,р з.:-... 4 . с1Ьх

: 7 -аь" ь % где с1 2 lс4 эЯ

К1

Ьх — перемещение лекального кону-. са;

d(b, х). О - текущий диаметр лекального конуса и диаметр шайбы;

d*, l — диаметр и длина трубки истечения; рь — давление в источнике защитного газа;

Fag — эффективная площадь упругого элемента;

l — - коэффициент гидравлического сопротивления трубки истечения;

K> — жесткость упругого элемента; у — показатель адиабаты защитного газа;

М* — число Маха потока газа в трубке истечения; р — коэффициент расхода пневмосопротивления, образованного лекальным конусом и шайбой;

К вЂ” коэффициент .усиления пневмоусилителя давления.