Датчик отношения давлений

(51) М, Кл. О 01 1. 15/00 Государственне комитет СССР ко делам нзооретеннй н открмтнй(72) Авторы изобретения И. И. Власов, Л, И. Дербенева и Е. А. Егоров Казанский ордена Трудового Красного Знамениавиационный инсгигуг им. А. Н, Туполева(54) ДАТЧИК ОТНОШЕНИЯ ДАВЛЕНИЙ Изобретение относится к измерительным средствам и может найти применение в системах управления ГТД, например в системе противопожарной защиты.Известны струйные элементы, используемые в системах регулирования двигателей для поддержания постоянного отношения давлений, в которых два входных сигнала поступают в сопла, направленные навстречу друг другу, а выходным сигналом служит давление в кольцевой камере, открытой со стороны торца сопла. Величина устанавливающегося в этой камере давления зависит от расположения точки встречи струи и, следовательно, от отношения входных сигналов 11.Недостатком таких устройств является влияние давления на уровень выходного сигнала.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является датчик отношения давлений, содержащий сопло лчтания, соединенное с источником высокого давления, и приемное соило, установленные в камере, соединенной с источником низкого давления 2. По давлению в приемном сопле судят об отношении входных давлений.Недостатком этого устройства является влияние давления на входе в сопло питания на уровень выходного сигнала давления в приемном сопле, что снижает его точность.Целью настоящего изобретения является повышение точности датчика отношения давлений. Это достигается тем, что в нем приемное сопло выполнено в виде приемника полного давления с радильными отверстиями у глухого торца. Дополнительными отличиями датчика являются следующие: сопло питания в нем выполнено в виде сверхзвукового сопла Лаваля; с целью расширения области применения сопло питания выполнено с косым срезом, а в камере установлено несколько приемциков полного давления; в сопле питания и приемнике полного давления установлены преобразователи температуры, соединенные по мостовой схеме.Предложенный датчик обладает релейной характеристикой.Схемы различных вариантов выполнения датчика отношения давления представлены на фиг.- 4.10 Было установлено также, что в каждом цикле через удержанную порцию газа проходит система скачков уплотнения и волн расширения. Поскольку частота колебаний высокая (1 - 5 кГц), то даже малое приращение температуры за один цикл приводит к быстрому нагреванию газа вблизи глухого торца 5 приемника 3, где можно установить преобразователь температуры 11. В результате повышения температуры сигнал с преобразователя 11 изменяется, происходит разбаланс Моста, на котором появляется выходной сигнал, который поступает в систему управления ГТД,15 20 25 Формула изобретения 55 643На фиг. 1 представлена схема датчикаотношения давления; на фиг. 2 - схема датчика отношения давлений с соплом питаниятипа сопла Лаваля; на фиг. 3 - схема датчика отношения давлений с и-ступенчатымвыходным сигналом; на фиг. 4 - схемадатчика отношения давлений с применением преобразователей температуры в электрический сигнал,Датчик отношения давлений (см. фиг. 1)состоит из соосно установленных в камере 1сопла питания 2 и приемного сопла 3, выполненного в виде приемника полного давления,цилиндра с радиальными отверстиями 4, расположенными на некотором расстоянииот глухого торца 5. Камера 1 через отверстия6 сообщена с источником низкого давления 7,например, с входом воздуха в компрессор,а вход сопла питания 2 сообщен с источником высокого давления 8, например, с выходом воздуха из компрессора.Возможные случаи осуществления предлагаемого реле отношения давлений иллюстр .руюгся фиг. 2, 3.На фиг. 2 в качестве сопла питания применено сверхзвуковое сопло Лаваля дляуменьшения степени нерасчетности струи, истекаОщей из сопла питания.11 а фиг. 3 применено сопло питания сНовым Оазрезом 9 и приемники полного дава.",:,ия 3 3" для того, чтобы получить дат ик огпошения давлений с и-ступенчатым На выходе в сопло питания 2 и внутри .,рнемника полного давления 3 у глухого с О торца 5 установлены преобразователи температуры О и 11, в качестве которых могут быть использованы термопары (фиг. 4) или термометры сопротивления. Преобразователи 10 и 11 соединены, образуя электрйческий мост.Датчик отношения давлений работает следующим образом. Газ высокого давления, например воздух, после компрессора подводится к соплу питания 2, камера 1 сообщает;:., с источником низкого давления, например, ,:. выходом воздуха в компрессор. При определенной геометрии элементов датчика, в з:.висимости от отношения входных давлений, внутри приемника 3 возникают пульсации давления, частота которых определяется, ы Основном, температурой торможения и геометрическими размерами. Амплитуда пульсаций зависит от давления на входе в сопло питания и относительно слабо от отноПения давления. Возбуждение колебаний в устройстве происходит при строго определенном Отношении давления, при этОм автоколебаня с большой амплитудой сохраняотся в широком диапазоне измене 1 ия отношения давлений, превышающего отношение, имевшее место при возбуждении, а при меньших отношениях автоколебания отсутствуРсли Отношение входных давлений не 30 35 40 45 4достигло значения отношения давлений, при котором срабатывает датчик, то сигнал на выходе отсутствует.Настройка датчика на срабатывание при определенном отношении давлений производится с помощью изменения расстояния от среза сопла питания 2 до открытого торца приемника полного давления 3, внутреннего диаметра приемника полного давления 3, диаметра радиальных отверстий 4 около глухого торца 5 приемника 3. Выходным сигналом датчика отношения давления является частота пульсаций. Предложенный датчик отношения давлений обладает высокой помехозащищенностью, так как при малых отношениях давлений, когда имеет место аэродинамический шум, повышения температуры не происходит и датчик не реагирует на возникшие пульсации давления.Использование предлагаемого датчика отношения давлений обеспечивает следующие преимущества по сравнению с существующим устройством:возможность получения электрического выходного сигнала, который не зависи; от давления и температуры газа на входе в сопло питания, что создает известные удобства при использовании устройства в качестве реле степени повышения давления в компрессоре и степени расширения в турбине и сопле;возможность получения устройства с большой помехозащищенностью, стойкостью струйных элементов к воздействию вибрации и высоких температур по сравнению с гидро- механическими элементами, например, мембранами или сильфонами. 1. Датчик отношения давлений, содержащий сопло питания, соединенное с источ ником высокого давления, и приемное сопло, установленные .в камере, соединенной с источником низкого давления, отличающийся тем, что с целью повышения точности датчика, в нем приемное сопло выполнено в.,г Сос гавите 1 ь О Гу на Техред О. Луговая Тираж 089 И П И Государственного ком ите по делам изобретений и о 5, Москва, Ж, Раушская ППП Патент, г. Ужгород, дковаКорректор Л. ВласенкоГоднисноета СССРткрьтнйнаб., д. 4/5ул. Проектная, 4 Редактор Н. Весел Заказ 543/39 П 30 илиалвиде приемника полного давления с радиальными отверстиями у глухого торца.2. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что в нем сопло питания выполнено в виде сверхзвукового сопла Лаваля. 3. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в нем сопло питания выполнено с косым срезом, а в камере установлено несколько приемников полного давления. 64. Датчик по п. 1, отличающийся тем,что в сопле питания и приемнике полногодавления установлены преобразователи температуры, соединенные по мостовой схеме,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент Великобритании1195994,кл. г:т 3 Н, 1970.2. Приборы и элементы автоматики, Экспресс-информация ЦНИИПИ.46, 1970,1 О ред. 192,