Датчик скорости потока

 

Г. В. Орехов и А. Б. Федоров, (72) Авторы иэобретеиия щ Йнжейерно(71) Заявитель

Московский ордена Трудового Красного -номе строительный институт им. В. В. Куйбышева (54) ДАТЧИК СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики, а именно к средствам измерения скорости характеристик газовых или жидкостных потоков.

Изобретение предназначено для измерения скоростей водных и газовых потоков в напорных клапанах, но может быть использовано также для исследования течения жидкости в открытых

10 руслах.

Известен датчик скоростного напора и направления вектора скорости. Датчик выполнен в виде мембраны с радиальными прорезями, в центре которой

l5 жестко укреплен цилиндрический стержень с приемным элементом на конце, помещенным в поток. На мембране взаимно перпендикулярно расположены четыре электромеханических (тензометри20 ческих) преобразователя. Конструкция позволяет работать либо в газовом потоке, либо в потоке жидкости со свободной поверхностью 513.

Для измерения скоростных характеристик потока жидкости в напорных водоводах датчик не приемлем, так как не исключает попадания жидкости на электромеханические преобразователи.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемом результату является датчик скорости потока на базе механотронного преобразователя, состоящего из приемного элемента, укрепленного на передаточном стержне, который в,свою очередь закреплен в корпусе датчика при помощи упругой мембраны. Передаточный стержень защищен от силового воздействия со стороны потока цилиндрическим кожухом и соединен с механотронным преобразователем посредством рычажной системы, выполненной в виде упругой пластины (2 .

Однако для измерения направления мгновенной скорости и ее величины в турбулентном потоке в трубах диаметром менее 5 см и при скоростях пото87107

1О

25

Датчик включает приемный элемент

1, выполненный в виде сферы, и жестко связанный с ним передаточный стержень

2. Передаточный стержень защищен от силового воздействия со стороны потока 3 защитным цилиндрическим .кожухом 4, жестко смонтированным с корпу" сом датчика 5. Корпус датчика 5 посредством резьбового соединения закреплен 40 в стенке водовада 6. Передаточный стержень крепится к корпусу датчика через гибкую мембрану 7, впаянную по периметру в корпус. Кроме крепления передаточного стержня, впаянного в 4> центр мембраны, она предотвращает попадание влаги в корпус датчика. Передаточный стержень через П-образный упругий элемент 8 шарнирно связан с входным стержнем механотронного пре- 50 образователя 9. П-образный упругий элемент, выполненный иэ перфорированной полосы фольги, соединен с корпусом механотронного преобразователя

10 крепежными винтами 11. Для определения направления вектора скорости датчик снабжен лимбом 12, укрепленным на корпусе датчика. Поперечная

Формула изобретения

Датчик скорости потока, содержащий приемный элемент, укрепленный на передаточном стержне, защищенном цилиндрическим кожухом и жестко связанным

55 с одной стороной опорной мембраны, на другой стороне которой укреплен упругий элемент и стержень механотронного преобразователя, о т л и ч а юка менее 0,3 см/сек конструкция датчика не обеспечивает необходимой чувствительности. Уменьшение толщины пружины с целью увеличения чувствительности датчика не обеспечивает необходимую точность при определении направления скорости, приводя к потере устойчивости упругого элемента, Целью изобретения является повышение чувствительности датчика.

Эта цель достигается тем, что в известный датчик введены поперечная стяжка и ригель, причем упругий элемент соединен со стороны механического преобразователя с помощью поперечной стяжки, а передаточный стержень прикреплен к упругому элементу через ригель, при этом упругий элемент в сечении выполнен П-образным и перфорированным и установлен симметрично.относительно передаточного стержня и стержня механотронного преобразователя

На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 — сечение П-образного упругого элемента; на фиг. 3

П-образный упругий элемент, вид сбоку; на фиг. 4 — графики зависимости выходного тока механотронного преобразователя от величины скорости для известного датчика и предлагаемого.

2 4 стяжка 13 служит для крепления механотропа к П-образному упругому элементу. С помощью ригеля 14 передаточный стержень прикреплен к упругому элементу.

Датчик работает следующим образом.

Поток жидкости 3 создает усилие на приемный элемент I и отклоняет его и жестко связанный с ним передаточный стержень 2. Стержень 2 имеет точку вращения в.месте соединения последнего с гибкой мембраной 7. Отклонение передаточного стержня 2 потоком передается на входной стержень механотрона 9. П-образный упругий элемент 8 обладает максимальной чувствительностью к перемещениям передаточного стержня 2 в плоскости, в которой он лежит. В направлении, перпендикуляр ном к плоскости П-образного упругого элемента 8, он обладает максимальной жесткостью и нечувствителен к перемещениям передаточного стержня 2. Вращая датчик в стенке водовода вокруг вертикальной оси датчика и производя отсчет по лимбу 12 относительно какойлибо фиксированной точки по максимальному отклонению передаточного стержня 2, определяют направление вектора и значение мгновенной скорости в точке.

На фиг. 4 представлены зависимости скорости потока жидкости .(V) от силы тока (1) на выходных клеммах датчика.

Кривая 15> полученная экспериментальным путем для прототипа, при диаметре приемного элемента 3 мм. Кривая 16 получена экспериментально для предлагаемого датчика с диаметром приемного элемента 3 мм.

Испытания датчика скорости показали, что по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция увеличивает его чувствительность на 44% при скорости потока 0,2 м/сек и на 50% - для скоростей более 0,6 м/сек.

871072

5 шийся тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, в него введены поперечная стяжка и ригель, причем упругий элемент соединен со стержнем механотронного преобразова теля с помощью поперечной стяжки, а передаточный стержень прикреплен к упругому элементу через ригель, при этом упругий элемент в сечении выполнен П-образным и перфорированным и установлен симметрично относительно передаточного стержня и стержня механотронного преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Анохин Ю. С. Измерение мгновенных значений скорости течения жидкости при помощи электронных ламп с механическим управлением. -"Измерительная техника", 1965, У 8.

2 ° Анохин Ю. С. Измерение и запись мгновенных значений давления внутри потока жидкости". -"Метрология и гидрология", 1965, Ф 12 (прототип) .

871072

0,6

Фиа. 4

Заказ 8428/17 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Составитель Л. Мариан

P едактор Л. Филиппова Техред Л.Пекарь Корректор М. Демчик