SU1712888A1 - Устройство дл измерени скорости и направлени потока жидкости или газа - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной тех-нике и может быть использрвано дл  измерени  скоростей трехмерных потоков жидкостей или газов. Целью изобретени ffi' "-Mflю00 00 00

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и мржет быть использовано дл  измерени  скоростей трехмерных потоков жидкостей или газов.

Известно устройство дл  измерени  скорости и направлени  потока жидкости или газа, содержащее приемный элемент и коллектор с соплами дл  определени  отклонени  приемного элемента под действием потока.

Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  точность в св зи с тем, что боковые сопла коллектора расположены под углом к продольной оси датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  скорости и направлени  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 сопр женных полуэллипсоидов вращени  и образуют пневматические датчики типа сопло-заслонка.

Однако из-за технологических трудностей обеспечени  строгой эллйпсоидальности поверхности коллектора и жесткого центра, а также из-за необходимости соблюдени  одинаковости зазора между ними в выходные пневматические сигналы заведомо вноситс  неконтролируема  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  вл етс  больша  погрешность измерени  пневматических сигналов из-за взаимного вли ни  струй воздуха в соседних соплах, а также взаимного вли ни  величин давлени  в сигналах измерительной системы. Например , при возрастании сигнала Pi и уменьшении Р2 (измер етс  скорость среды, протекающей справа налево) может изменитьс  сигнал РЗ, ложно свидетельству  о наличии вертикальной составл ющей скорости . Такой недостаток компенсируетс , но не устран етс  большим объемом градуировочных измерений, что в результате затрудн ет расшифровку опытных данных. Погрешность возрастает еще из-за взаимного вли ни  сигналов горизонтальных сопел . К недостаткам относитс  также неустойчивость выходных сигналов из-за большой податливости (малой упругости) мембраны,  вл ющейс  единственным упругим элементом конструкции. Например, под действием давлени  воздуха из сопел

жесткий центр может преодолеть упругость мембраны и опуститьс  ниже допустимой величины прогиба, что вызовет практическую неработоспособность устройства или

создаст автоколебательную неконтролируемую систему с заведомо неадекватными выходными пневматическими сигналами. Таким образом, не обеспечиваетс  надежность работы устройства и заведомо ограничиваетс  диапазон измерений (за счет конечной упругости мембраны).

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение диапазона измерений устройства.

5 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройстве, содержащем крышку, корпус и расположенные в нем датчики типа соплозаслонка , а также закрепленную в корпусе мембрану, через которую пропущен стержень, св занный одним концом с шаровым зондом и другим концом с жестким центром в виде заслонки, заслонка датчика выполнена в виде плоского круглого диска, расположенного горизонтально, а снизу и сверху

5 перпендикул рно ее плоской поверхности попарно смонтированы сопла,параллельные между собой и расположенные на одинаковых рассто ни х от оси, причем верхние сопла размещены в плоскости, перпендикул рной той плоскости, в которой установлены нижние сопла, а обе указанные плоскости проход т через ось корпуса, при этом заслонка датчика центром своей верхней плоскости соединена с упругим компенсирующим элементом, например пружиной, верхний конец которого соосно закреплен внутри корпуса на крышке с возможностью регулировани  нат жени , а на обеих поверхност х плоской заслонки напротив срезов сопел выполнены дефлекторные выемки в виде сферических сегментов.

На фиг.1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - пневматические датчики типа сопло-заслонка, изо5 метрий.

Устройство состоит из плоской крышки

1 (фиг.1), герметичного корпуса 2, в нижней

части которого расположена герметична 

. мембрана 3, через центр которой пропущен

0 вертикальный стержень 4. На верхнем конце стержн  4 в горизонтальной плоскости, т.е. перпендикул рно ему, закреплена заслонка 5 в виде плоского круглого диска, а на нижнем .конце смонтирован шаровой

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

полость корпуса 2 с источником давлени  сжатого воздуха. Верхн   плоскость заслонки 5 соединена с упругим элементом 12., .например пружиной , верхний конец которого закреплен соосно на крышке 1 и нат жение которого регулируетс  с помощью винта 13.

Сопла пневмопроводов 7 и 8 расположены вертикально в плоскости А (фиг.2), проход щей через продольную ось устройства , и на равных рассто ни х от оси, а срезы сопел отсто т от верхней плоскостизаслонки на величину зазора, прин того в устройствах типа сопло-заслонка, который составл ет 1-3 мм в зависимости от диапазона измер емых скоростей.

Сопла пневмопроводов 9 и 10 также расположены вертикально, но в такой вертикальной плоскости Б, котора  перпендикул рна плоскости А и пересекает ось устройства, и пневматически св заны с нижней плоскостью заслонки 5.

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

На верхней и нижней плоскост х заслонки 5 напротив срезов сопел пневмопроводов 7-10 выполнены сферические сегментные выемки 15-18, позвол ющие формировать вход щую в сопло струю воздуха , исключающие нежелательное взаимодействие струй на входе в сопло пневмопровода (пульсации давлени ) и снижающие погрешность регистрации входных пневматических сигналов.

Устройство работает следующим образом .

Через пневмопровод 11 в полость корпуса 2 подаетс  сжатый под заданным давлением воздух. Через приемные сопла пневмопроводов 7-10 воздух попадает в соответствующие измерительные пневмопроводы и далее подаетс  к системе измерени  пневмосигналов, состо щей, например, из тензометрических микроманометров и микропроцессора на основе вертикальной ЭВМ Электроника МС 0585, обрабатывающего сигналы и точно определ ющего величину скорости и направлени  потока.

При отсутствии скорости потока и, следовательно , воз; ействи  на шаровой зонд б

сигналы PI Р4 посто нны и равны по

величине. Это обеспечиваетс  настройкой усили  пружины 12 с помощью винта 13. Далее при нал1/1чии воздействи  на зонд 6 стержень 4 поворачиваетс , преодолева  нат жение пружины 12 и обусловлива  перемещение заслонки 5, в результате чего, например, сопло пневмопровода 8 прикрываетс  (среда движетс  слева направо), а сопло пневмопровода 7 приоткрываетс .

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

и 8 могут оставатьс  неизменными.

Измерение вертикального направлени  скорости, HanpviMep снизу вверх, сопровождаетс  уменьшением зазора сопел П1 евмопроводов 7 и 8 и увеличением зазора

0 около сопел пневмопроводов 9 и 10. При течении сверху вниз происходит обратное сопла пневмопроводов 9 и 10 прикрываютс , а сопла пневмопроводов 7 и 8 приоткрываютс .

5 При сн тии воздействи  среды на зонд 6, благодар  пружине 12, заслонка 5 и стержень 4 возвращаютс  в исходное положение .

С помощью регулировани  нат жениг

0 пружины 12 устройство можно настраивать на различные диапазоны измерени  скоростей . Например, при ее ослаблении чувствительность устройства возрастает, что позвол ет измер ть малые скорости. При

5 нат жении ее и одновременном уменьшении податливости устройство обеспечивает измерени  более высоких скоростей.

Кроме того,пружина 12 стабилизирует, осевое положение заслонки, не позвол   ей

0 самопроизвольно колебатьс  при измерении скорости среды и создавать таким of iaзом ложные измерительные сигналы.

Применение изобретени  позвол ет повысить точность измерени  скорости потока

5 за счет исключени  взаимного вли ни  пневматических сигналов и увеличить таким образом достоверность получаемой информации , а также повысить надежность работы устройства, исключа  вли ни  случайных

0 механических воздействий на работоспособность системы измерени , и расширить диапазон измерений путем изменени  чувствительности .

Отсутствие- в устройстве электронных,

Claims (2)

1. 01. Устройство дл  измерени  скорости и

   направлени  пот.ока жидкости или газа, содержащее крышку, корпус и расположенные в нем датчики типа сопло-заслонка, а также закрепленную в корпусе мембрану,

   5 через которую пропущен стержень с жестким центром в виде заслонки, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точно сти и расширени  рабочего диапазона изме рений, оно дополнительно содержиупругий компенсирующий элемент, а за

   слонка датчиков выполнена в иде плоского диска, расположенного горизонтально, при этом снизу и сверху перпендикул рно поверхности диска попарно установлены сопла датчиков, параллельные между собой и расположенные на одинаковых рассто ни х от оси корпуса, причем верхние сопла расположёны в осевой плоскости, перпендикул рной осевой плоскости расположени  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 поверхност х заслонки напротив срезов сопел выполнены дефлекторные выемки.
2. 2. Устройство по П.1, о т л и ч а ю щ е ес   тем, что упругий компенсирующий элемент выполнен с возможностью регулировани  нат жени .