Датчик относительной плотности тока газового потока

(54)(57) ДАТЧИК НОСТИ ТОКА ГАЗОВ щий источник ста источник полного ческий делительн ящий из эжектора селем в виде игль подключенной чер ТНОС ГО П ТЕЛЬТОКАого дния,ацизп 1 ОИ ОТ -ржаияатисод авле пнев очес давл й ме состо ир емым дросВентури,иклер пои трубкипервый ояцного сечени ис цику и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(72) И.И. Власов и М.Р. Мусин (71) Казанский ордена. Трудового Красного Знамени и ордена Дружбы народов авиационный институт им, А.Н. Туполева(56) 1. Теория автоматического управления силовыми установками летательых аппаратов. Под ред. А,А. Ыевякова. М , "Машиностроение", 1976, с.2282, Авторское свидетельство СССР Р 892247, кл. С 01 Ь 13/02, 1980 (прототип). го давления, подключенного также к камере эжектора, игла регулируемого дросселя связана с пневмомехацпческим устройством обратной связи, выполненным в виде цилиндра с поршнем, одна из полостей которого подключена к полости между первым жиклером и регулируемым дросселем, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и лицеаризацци характеристики датчика, в нем установлен нелинейный усилитель отношения давлений, состоящий из последовательно установленных второго жпклера постоянного сечения и мембранного регулятора давления с клапаном, выходная полость которого через выход р ной жиклер соедицеца с источником раз 1- Р режения, причем надмембранцая полость 1 регулятора давления через второй жик лер соединена с источником полного давления, надмембраццая полость регулятора давления соединена с источником статического давления, а канал перед выходным жиклерсм соединен с другой по.сетью цилиндра с поршнем.1140003 20 Изобретецие относгггся .; приборостроению и может найти примеение в системах регулцровлтИя гязотурбиц- НЫМИ ДтГЯТЕЛЯИ, НатРИМЕР В ДВтОМатах разгоца ГТД цлц системах управ леция механизацией компрессора.Известен датчик отношения давления с днялогсвым выходным сигналом,СОдЕржащИй ПНЕНМатцт;ЕСттцИ ДЕЛИТЕЛЬ- нетй мехяццзм совдиценцый с пцеисмехднцческии устройсттзом отрицательой обратой связь 1,Так кдк имеется онозлчая связь между газодццдмяческцми Функциями отцосзцтсльцой иля безрдзетезцог зтотНОСтц тОКа С 1 ( (Л, иЛЗСгтгтдэттЕ С КОЙ фуцкцисй и ( гт, ) =: 1 г 1.. .Дс 1СтдтцЧЕСКОС. ДЛгЛЕНИЕ ц Р " - ддВЛЕННЕ ториожетия тз потоке, тс измеряя отношение давлений/Р датчцком отНОШЕ ЦИ 51 ДД 1 ЛС 11 ц Иож 0 С УЦТ Ь 0 В Е - личгце с 1( 9 ) - относительной плотос ти тока. 11 ецостяткдмц ЯННО ГО ддтч 11(д 5 В,25ЛЯЮСЯ 1 ЕВЫСОКЯЯ Эт(0 ОМЦЧгОСТЕ ИЯЛЯЯнадежность прц измерении отцоситель 10 Й ПЛОТЦОСтц тот(а 11 г - ЗЛ ВЫСОГСОЙ тсмпе 1 зятуры дОЗ иуогегО элеисцта : ТЯКЖЕ НИ 31 ЛЯ ЧУВСТ-З 1 ТЕЬОСТЬ,1 дттбОЕЕ бЛИЗКИМ К тгрЕДЛЯГЯЕМО.13 му являе 1 ся ддГчик сс, рждгий пце Вмдтический целительный мсхаизсн;бжентть 1 Вих 1 евьгь .жс:к Ором, х(икЛЕром Иг СТОяНОГО СЕЧЕця И Всгупцруемым дросселем в виде трубки Вецту 35 ри с рег;пирующей иггой, соедтцет- нни с пцевиомеханическим усгройстзом Отргц,:тельой ОбратОй с В я 3 и, гртгтем 5 стоттццтс больше гс .,т злящгхся длвлеНцц Сосдцггц СО ВХО;(И В тттКЛЕр ПЕЗ-ЗО матцческо 1 О 7 епитегть 10 ГО иехлтзмд гт СО ВЗСОЦОМ Ь ЭКСКТОР И(тто:1 ИК МСЕЬ - иего цз делящихсядл Взенцй соедццецпцевмоис.ханцтеским устройствомО.гг 5 вательеОй остдтцоц с.вязи, прц - г 5 чеи тсоррес г ироеззц(ос давление, действуощее тполсстц между АстКпероь и регузтируемым црс; селс и, по:тдется Б попость (т."д Б д ОТИС(Си телтгцсц 011 п 51 Я геевм(ьехтетичестсОГО Уст 10 стол Отрицятс.льлой ОбратОй сБязт л гыход дросселя ссеЗцетс дл".Еос(",ерой через Втьзсрезотй эжектор, с оз,тд- ЮЩЦЙ 1 Л С ГУЛРУЕСЕ,г"Э-ГЕЛС ЗЯ к титцческс;е от;го(Оцие дявзетттт 11 121,1 СДОСТЯТСОМЗВЕС "гНОГО ддтЧИКЯ яцгяЕТС ЕИЗКЯ 5 ЧУВСТВЕТЕЗ 1 тт(СТЬ с ПЗ:т тстОЛ.Зрвдцтц 1 гт;ттдцСЛ-цро ГЗТИг;. ДЛЯ СПОСРЕтСТВЕНОГО ЕЗМЕРЕНИЯотцосительцои плотгости тока с 1 г )по отношению статического давленияк полному давлению потока Р т Рего чувствительность прц значениибезразмерной скорости тг -.0.,1 состав ( ( Ъ ) О, с2л я е т тз с. е г о -- = - " - . - О, 0 т,ь (1 р ) О, 01.с 6 ПРИЧс.и ЧУВСтццтЕЛЬОСТЬ ПРЦ ЦЕПОСРЕД- ствецом определеци относцтелеиой плотости тока с 1( % ) по газодццамц,ческой Функции г( п ) пегеиецнгя и цри больших Ве:1 ичицдх г п(ттзьптдется, нд 11 рцьтер прц= 05 ттуСТВЕ г.;востьЬтг (Ъ з О (10 с 2г г ( П ) О, 010(зуказывает ца сугцестезецную тенцей -ОС ЗЯВЦСИМОСТЦ ЕПХО;00 Ст.га;Дот измеряемого пардметра с 1(), Вслед(с.твце этого В областц малой чувсттзительности ( ггг -- 0-0,2 э) погрепитосВозрасяЕТ, 1 СроЕЕ ТОГО 1 яг ИСПОЛЬзовацця сигдлд датчика трото гтд в К 01 Ч 15 Е 1 СТЕ С ИЗИЕГЦТСЗ 1 ЬЦО ЦОКЯЗГВЯошей или регистрирующей аппаратуройНеобходимо вводить допозцтительнсеу Е т р ОЙ С ТВ 0 д:15 ЛИ Е ар И С. ИИ 51 Н С.Г: т г ц Е йОЙ характеристики первичного и(мерц. ; с:, геого ттзеобРдз(зв(В:Я, .Зто пРиво - дтзт к усложнеццю схемы прибора сжет(1 адежностц, 1 ель т 3(збретеИ 5 - увеззичсгце гувС:ТвцтЕЛЬН:Готц;тат:ИКа ОтОСИТЕЛгСтйцзотцОсти токО. В 3 яВцсттмОсти От Отцошения статического давления к полному ЯЦЗЕгИЮ г( 5 трогцру.1 ОГО ОТОСЛ ГЯЗЯт лцеарцзация характеристткц (гдтчиКа, т.С. ЗЯЗИСИМОСтЬ ВЫХОДНОГО Сцгтгдлл Датчика от из.ертехасст параметра относцтельцой пзтотеОсчг тока сг, Ъ ).Постав.с ццля цель достигается ТЕМ ЧТО 3 ЦДТЧКЕ ОТНОСТЕЗЕНОЙ (гОТОСТЕ ГОКД ЯЗОВОГО ПОТСКЯ, СС. - ДС РжаЩЕМ ИСТОЧНИК Стат,:ЧЕСОГО ДаБЛЕци 5источник ттОлсГ 0 дав.теция пе 1 ев мдтическцй де 1 Теле ттт мехаиз.сссОящий цз эжекпора с рсеуз:цруеьыт: гтросселем В г 5 де ит.(ы ц трубки 1.ец - ГУРИ, ПЭДКГЮЧС т ГОЙ ЧЕт;,г: З;ЕРВЫЙ жиг, - ЛЕР ПОСтоцтОГО СЕЧЕгЯ К ИСТОЧИКУ попо О дл летИЛ поцс;ючец 0.; дк - жЕ К КЯИЕРС ЭЖЕКттОРД . 1 ЛД РЕУЛЧРУ" исго дро(сел связдд е пцее.Омехдгичессг.т ,с,трсйс.".с.гзбрЯтцсй связи,ВЬПО.Г 1(1 Г тцти В Бгд "г ИЛИ НДр а,. 71 О р:т" ЕЕОД 1 а ИЗ ттсОСТЕ(1 КОТОрог 0 ПОД КЗОтЕтгд т: ПОЗС.ТИ МЕжду ПврВЬПЕ Х,ИК- :герои и рет ул 5 ругиьти;1,сселем, ус1140003 4сительной плотностью тока с 1(1 ),уменьшается, например за счет уменьшения Р при Р = сопят, равновесиемембраны нарушается и она прогибается вправо, увеличивая проходное сечение клапана. Уге 1 пгчение проходногосечения клапана происходит до техпор, пока давление, действующее между жиклером 8 и клапаном 10, не1 О сравняется с новым значением Р. .Новый расход через клапан соответствует новому значению Р, /Р , отобМраждющему новое значение 11( % ),Вследствие герметичност 1 системы5 расход через клапан 10 равен расходучерез жиклер 8. Так кдк на жиклере 8перепад давлений докритпческий, торасход газа через него пропорционален относптельно 11 плотности тока20 шР Г 8Ч(Ъ ), т.е.:б =11(Ъ ). НаРТжиклере 12 поддерживается закритическое отно 1 дение давлепи 11, поэтому25расход через него пропорциопалендавлению Р , т.е,тановлен нелинейный усилитель отношения давлений, состоящий из оследовательно установленных второго жиклера постоянного сечения и мембранного регулятора давления с клапаном,выходная полость которого через выходной жиклер соединена с источникомразрежения, причем надмембрапнаяполость регулятора давления черезвторой жиклер соединена с источникомполного давления, подмембранная полость регулятора давления соединенас источником статического давления,а канал перед выходным жиклером соединен с другой полостью цилипдрас поршнем,На чертеже представлена схема дат ческого давления, источника полного давления 2, пневматического делитель- ного механизма, снабженного эжектором 3, первым жиклером постоянного сечения 4, регулируемым дросселем 5 в виде трубки Вентури с иглой 6, ,.соединенным с пневмомехдническим устройством отрицательно обратной связи 7, выполненным в виде цилиндра с поршнем и штоксм, нелинейного усилителя отношения давлений, содержащим последовательно установленные второй жиклер 8, мембранный регулятор давления 9 с клапаном 10, канал 11, соединяющий выходную полость клапана с вьгходным жиклером 12, подсоединенным к источнику разрежения,чика.Датчик относительной плотноститока состоит из источника 1 статиДатчик работает следующим образом.По ное давление газового потокаР подается ко входу в дроссель 4,к вихревому эжектору 3, ко входномужиклеру 8 нелинейного усилителя,Статическое давление газового потока подается в подмембранную полостьмембранного регулятора 9. Корректировдпное ддвление Р, действующеев полости между дросселем 4 и трубкой Вентури 5, подьодится в полостьсправа относительно пор 1 дня пневмомеханического устройства отрицательной обратной связи, давление управления Р, действующее в каны 1 е 11,подается в полос.ь слева относительно поршня пневмоусалителя обратнойсвязи.,Если отношение давлен 11 и Р ,. /Р"112=РТИз равенства расходов через жиклеры8 и 12 и принимая ш = сопв, ТУ- сопят, можно записать Рц/РрП= - с 1(Ъ ) т,е. отношение Р /Р лир ь1 гЧнейо отображает относител 1 ную плот ность тока о( Ч ). Увеличение расходачерез клапан 10 приводит к увеличению давления Р, равногесие поршняпневмоусплптеля обратной связи 7 нарушается и он движется вправо, уменьшая прсходное сечение в горле труб+ки Веитури 5, давление Гувелнч 11- ваетс пвпженпе поршня прекращаетсяпосле исчезновения перепада на пем,Новое и ложелие поршня соответству,345 ет .-.ов 111 о Р = Р" что обеспечивакф.ется к условиях умен 1 ипьвшегося Рс приопределенном дополнительном прикрытии горла трубки Бентурп 5, а значит11 определенном дополп 1:тельном смеще 50 1 п 1 и поршня вправо. Положвние поршняотображает отношение давлений Рч /Р == Р , линейно связанное с относительной плотностью с().Если отношен 1 е давлений Р /Р;55 однозначно связанное с о.носительнойплотностью тока ц( Л ), увеличивается,например за счет увеличения Р прил 1Р = сопз, мембранный регулятор,: 01.со( Ул, РО(".ктел перестраивается на большее значение Р , уменьшая проходное сечение клапана 10, расход через клапан уменьшается, давление Р к падает, Под действием перепада поршень движется 5 влево, увеличивая проходное сечеИе в горле трубки Вецтури, давление Р уменьшается, Движение поршня прекрлщается после исчезновения перепада на нем, Новое положение поршня отоб- О ражает новое значение е 1( % ) .Предложенный датчик относите,ьцой плотности тока газового потока позволяет получить линейную зависимость выходного сигнала датчика Р= т: /Р, 15 гДе Р, - Давление н кацапе псРе 1 ис - ходным жиклером целицейногсэ усилителя Отношения давлений, От изм( р 5 ееОГО параметра относительной плотности тоКа Е 1(Я ) . ДатЧИК ИМЕЕТ ЛЕП(ЕйЦУЮ Занс - 2( СИМОСтЬ ВсХОс 1 НОГО СИГНЛЛЛ Р От Газоди; амнчес 1(, оуц 1:.;Н 5: се, ) в диапазоце Ъ = 0,10-0,60 при этом крутизна характеристики (чувствительность)Р Ч Таким обрлзом, по сре 1 цецию с иро- тОтИПОМ ЧУВСТВИТЕЛЕсц.,ст" ПЛТЧИКЛ ПОНЫЕЛЕТС 51 бОсЕО ЧЕМ В еВЛ Р;За Н Об тас".И б 011 Ь 1 И 1; ЗНЛЧЕЦИй ПЭИВЕДСсс".ОЙ СКОРОСТИ И богЕЕ ЧЕс НЛ горздОК В рб 1 аст М,"(ЬХ зцл,е(".Нй пр =.едеццой скорости .иейНЛЯ ЗавеСИОС с 1. ВЫХОдсОГО СИГЛЛ от;змерясмого параметра Оз:.Оляетуп 1 состить систему рс гулиро(ни 1,И Повмсит.-, ЕЕ ЦЛЦСжЕОСТ Е,Л СЧЕТ ИСк 11 очсцие вториуе(ОЙ лил Рлтуры, пред - ЦЛЗ 1 Лцс.ЕЦОИ П, ся "1;ЕЛР 10".:И час(ИСсМ О С 1 . 1 Ес Х сэ 1111 ОО 1 (1 Л Е Л сТ 11 3 М Е Г 51 Е М О 1 0 11 Л Л Л М Е Т Ч Л,