Датчик для измерения быстроменяющихся давлений в высокотемпературных объектах

 

Изобретение относится к средствам измерительной техники и предназначено для измерения быстроизменяющихся давлений в высокотемпературных объектах, например давлений продуктов сгорания в цилиндрах дизелей. Устройство содержит датчик давления 1, переходник 2, выполненный в виде трубки 3 с оребренной наружной поверхностью, конический ниппель 4 для присоединения к индикаторному крану, гайку 5, в которую вворачивают датчик давления 1, вытеснитель 6, представляющий собой тонкостенную трубку 7, заглушку 8, резьбовой штуцер 9. Трубка 7 установлена в корпусе переходника 2 с кольцевым зазором 10, а между резьбовым штуцером 9 и датчиком давления 1 имеется зазор 11. Зазоры не должны превышать нескольких десятых долей миллиметра. 1 ил.

Изобретение относится к средствам измерительной техники и предназначено для измерения быстроизменяющихся давлений в высокотемпературных объектах в таких областях техники, как автомобильная, судостроительная, сельскохозяйственного машинострения, в научных исследованиях, например измерения давлений продуктов сгорания в цилиндрах дизелей.

Известен датчик давления с переходником для измерения давлений в судовых дизелях, выполненным в виде патрубка с оребренной наружной поверхностью [1] К недостатку такого датчика относится его неэффективность при измерении быстроизменяющихся давлений.

Ближайшим аналогом изобретения является датчик давления, снабженный переходником в виде оребренного патрубка длиной 30 мм, присоединяемого накидной гайкой к объекту измерения индикаторному крану цилиндра дизеля [2] Недостатком датчика является его неэффективность при измерении быстроизменяющихся давлений.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение надежности измерений и расширение диапазона рабочих температур при измерении давления и сохранении точности измерений.

Это достигается тем, что датчик для измерения быстроизменяющихся давлений в высокотемпературных объектах, снабженный переходником в виде оребренного патрубка, присоединяемого к объекту измерения, снабжен вытеснителем, помещенным во внутренний канал оребренного патрубка и выполненным в виде тонкостенной трубки, один конец которой, обращенный к объекту измерения, снабжен заглушкой, а второй резьбовым штуцером для его крепления в переходнике, причем трубка установлена в оребренном патрубке с коаксиальным зазором.

При быстроизменяющихся давлениях основную роль в подводе тепла к датчику играет конвективный перенос тепла горячими газами. Так, например, при снятии индикаторной диаграммы дизельного двигателя давление продуктов сгорания в цилиндре изменяется от 1 до 50-60 бар несколько раз в секунду. Вследствие этого газ, заполняющий внутреннюю полость переходника, также сжимается и расширяется в 50-60 раз и соответственно внутренняя полость переходника несколько раз в секунду заполняется свежей порцией горячих продуктов сгорания. Таким образом, решающую роль в подводе тепла к холодному концу переходника начинает играть не теплопроводность по стенкам переходника, а конвективный перенос тепла горячими газами, и "холодный" конец переходника в течение нескольких минут достигает высокой температуры, что отрицательно влияет на работу датчика давления. Для ослабления этого эффекта необходимо уменьшить объем газа во внутренней полости переходника.

Таким образом, техническая задача направлена на уменьшение объема газа, находящегося в переходнике. Эта задача решается тем, что во внутреннюю полость переходника вставляют специальный вытеснитель.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено конструктивное выполнение переходника, используемого при снятии индикаторных диаграмм на судовых дизельных двигателях.

Датчик давления 1 соединен с переходником 2, выполненным в виде трубки 3 с оребренной наружной поверхностью, снабженной на одном конце коническим ниппелем 4 для присоединения к индикаторному крану, а на другом конце гайкой 5, в которую вворачивают датчик давления 1. Во внутреннюю полость переходника устанавливают вытеснитель 6, представляющий собой тонкостенную трубку 7, один конец которой снабжен заглушкой 8, а к второму приварен резьбовой штуцер 9, с помощью которого вытеснитель устанавливают в переходнике. Трубка 7 установлена в корпусе переходника 2 с кольцевым зазором 10, а между резьбовым штуцером 9 и датчиком давления 1 имеется зазор 11. Зазоры не должны превышать нескольких десятых долей миллиметра.

Датчик давления, например, для измерения давления в судовых дизелях, цилиндры которого являются высокотемпературными объектами (температуры до 500-600^oC) с быстроизменяющимся давлением, работает следующим образом.

Переходник с помощью ниппеля 4, снабженного накидной гайкой, укрепляют на индикаторном кране цилиндра, в котором необходимо производить измерение давления. На "холодном" конце переходника устанавливают датчик давления 1. В процессе измерения давление в цилиндре передается через каналы 10 и 11 на датчик и преобразуется в электрический сигнал. Диаметр трубки 7 вытеснителя на 0,1-0,15 мм меньше внутреннего диаметра переходника трубки 2. Высота резьбового штуцера 9 такова, что зазор 11 также не превышает 0,1-0,2 мм. Небольшие размеры каналов 10 и 11 уменьшают объем газа внутри переходника примерно в 20-30 раз по сравнению с переходником без вытеснителя. В результате подвод тепла к датчику за счет конвекции горячими газами значительно снижен и тем самым обеспечено эффективное охлаждение датчика.

Испытания переходника с вытеснителем на работающих дизелях подтвердили его эффективность. Температура на "холодном" конце переходника не поднималась выше 40-50^oC, что позволяло проводить измерения давлений в цилиндрах дизелей с помощью стандартных датчиков неограниченно долгое время.

Формула изобретения

Датчик для измерения быстроменяющихся давлений в высокотемпературных объектах, снабженный переходником в виде оребренного патрубка, присоединяемого к объекту измерения, отличающийся тем, что в него введен вытеснитель, помещенный во внутренний канал оребренного патрубка и выполненный в виде тонкостенной трубки, один конец которой, обращенный в сторону объекта измерения, снабжен заглушкой, а второй резьбовым штуцером для крепления трубки в переходнике, причем трубка установлена в оребренном патрубке с коаксиальным зазором.

РИСУНКИ

Рисунок 1