Устройство для измерения давления в высокотемпературном потоке

(71) Институт пробАН УССР(54)УСТРОЛЕНИЯ ВТОКЕ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБР ТОР СКОМУ С В ИДЕТЕЛ Ь СТВУ МЗОлем энергосбережения .М,Одарченко и В,В,Покое свидетельство СССР кл, 6 01 Р 5/12, 1973.кое свидетельство СССР кл. 0 01 Р 5/12, 1975,ское свидетельство СССР кл, 6 01 Р 5/10, 1978.ЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ПО(57) Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения давления в высокотемпературном потоке. Целью изобретения является повышение точности. Устройство содержит приемную трубку 2, трубку 1 истечения защитного газа, в которой установлен термоэлемент 5. Трубка 1 подсоединена через регулятор 10 давления к источнику 17 защитного газа. Регулятор 10 управляется сигналом от пневмоусилителя 9, подключенного к трубке 2, Термоэлемент 5 находится в потоке защитного газа. скорость истечения которого регулируется регулятором 10 пропорционально давлению измеряемой среды, По выходному сигналу, снимаемому с термоэлемента 5. судят об измеряемом 3 давлении, 1 ил.1755079 виде злектропроводящих полуколец, помещенных между концентрическими электро- изоляционными втулками, при этом внутренняя поверхность трубки истечения покрыта поглощающим тепловое излучение покрытием, а профиль лекального конуса выполнен согласно соотношению с 1 Ьх 1 - с 2 Лх/ 2 ГЙ /Ц 1 - с-у М/4 бе; с 4-уМ /ВР;д - Рэф/К 1,Ьх - перемещение лекзльного конуса;д(Ь х), О - текущий диаметр лекзльногоконуса и диаметр шайбы;б, - диаметр и длина трубки истечения;ро - давление в источнике защитногогззз;Рэф - эффективная площадьупругогоэлемента;А - коэффициент гидравлического сопротивления трубки истечения;К 1 - жесткость упругого элемента;,.,у - показатель здиабаты защитногогззз;М - число Маха потока газа в трубкеистечения;,и - коэФфициент расхода пиевмосопротивления, образованного лекальным конусом и шайбой;К - коэффициент усиления пиевмоусилите. ля давления.Нз фиг.1 - изображено устройство, общий вид; нз фиг.2 - разрез А-А нз фиг.1,Устройстводля измерения давления в5 высокотемперзтурном потоке содержиттрубку 1 истечения защитного газа и приемную трубку 2, закрепленные в стенке охлаждземого канала 3. Вблизи приемного торцатрубки 1 и 2 примыкают одна к другой, а0 далее разнесены иа некоторое расстояние,тзк как трубка 1 истечения защитного газавыполнена изогнутой. На внутренней поверхности трубки 1 имеется покрытие 4 (на-пример, сажевое чернение с пропиткой5 кремнийорганическим лаком). Внутри трубки 1 на участке после изгиба расположентермоэлемент 5 в виде диаметрально ус. тановленного стержня, снабженного держателями 6 в виде электропроводящихОокукокец, которые размещены между кон 3Изобретение относится к измерительной технике и можетбыть искпольэовЭнб дляизмерения локального осредненного ипульсациоиного давлений в "высокотемпературном потоке, например в камере сгорания или канале МГД-генератора,Известно устройство для измерениясреднего значения давления и пульсацийдавления газа, содержащее датчик термоанемометра и систему обдува датчике нз 10 О - Оосновеверхз%укового сопла.НеДОстатком известного УстРойства где сявляется низкая точность измерения приисследовании объектов с усложненными характеристиками течения. 15Известен термоанемометр, предназначенный для измерению динамическогодавления газового потока, содержащий расположенные в корпусе входные и выходныесопла, между которыми помещен термознемометр.Недостатком этого устройства являетсятакже низкая точность измерения.Известно устройство для измеренияскорости и направления потока, содержащее термочувствительные элементы, измерительную трубку, соединенную с линиейстабилизированной струи, и регистратор.Недостатком такого устройства является низкая точность измерения вследствие 30зависимости показаний от осредиенногодавления потока, его температуры, фазового состава, вибраций установки.Цель изобретения - повышение точности устройства при измерениях локального 35- осреднениого и пульсационного давлений ввысокотемпературных (до ЗООО К) химически активных средах, содержащих конденсируемую фазу, в объектах, подверженныхвибрациям, 40Указанная цель достигается тем, чтоустройство, содержащее термозлемент,включенный в измерительную схему с регистратором, источник защитного гзэз и .трубку истечения защитного газа, дополнительно снабжено приемной трубкой,пневмоусилителем и регуляторомдзвления,причем приемная трубка подключена кпневмоусилителю давления, а регулятордавления выполнен в виде размещенного в 5корпусе полого упругого элемента, подсоединенного к выхбду пневмоусилителя и жестко соединенного с локальным конуСом,размещенным в отверстии шайбы, разделяющей полость корпуса иа две камеры, одна 5из которых подключена к источнику защит- .ного газа, а другая - к трубке истечениязащитного газа, в которой размещен термоэлемент в виде диаметрально установленного стержня, снабженного держателем вцентрическими электроизоляционными втулками 7 и 8. Внутренние диаметры втулки 8 и трубки 1 с учетом слоя 4 равны между собой. Приемная трубка 2 соединена с дневмоусилитвлем 9 давления. Регулятор 10 дав ления выполнен в виде размещенного в корпусе 11 полого упругого элемента 12 (например, сильфона), который жестко связан с лекальным конусом 13, размещенным в отверстии шайбы 14. Шайба 14 разделяет 10 полость корпуса 11 на две камеры. которые при помощи пневматических линий 15 и 16 связи соединены соответственно с источником 17 защитного газа и с трубкой 1 истечения защитного газа, Пневмоусилитель 9 15 давления через выход 18 связан с регулятором 10 давления, Запись выходного сигнала устройства, получаемого от термоэлемента 5,осуществляется на регистраторе (цепи иэлементы электрической схемы устройства 20 не показаны).Устройство работает следующим образом.Перед началом работы устройство, установленное в охлаждаемой стенке канала 3 в 25 положении, показанном нз фиг,1, подключают через регулятор 10 давления к магистрали защитного газа (например, сжатого воздуха) и устанавливают с помощью источника 17 защитного газа давление ро. Термо элемент 5 через держатели 6 подключают к преобразовательной цепи и регистратору пульсаций давления (не показан, Сигнал осредненного давления в пневматической форме может быть передан нз регистратор 35 осредненного давления с выхода 18 пневмоусилителя 9 (схемы и средства регистрации не показаны).Если измерения проводятся при устзновившемся режиме исследуемого потока (т.е, 40 при постоянном осредненном статическом давлении в потоке), регулятор 10 находится в стационарном положении (лекальный конус 13 занимает относительно шайбы 14 равновесное стационарное положение) и 45 защитный газ проходит по тракту источник 17 защитного газа - пневматическая линия 15 связи - зазор между конусом 13 и шайбой 14 - пневматическая линия 16 связи - трубка 1 истечения защитного газа. Таким обра эом, со стороны устройства задается постоянная осредненная скорость обдува термоэлемента 5 защитным газом, Изменения же скорости (пульсации) соответствуют измеряемым пульсациям. в акустической 55 . форме распространяющимся потрубке 1 истечения и регистрируемым после преобразованва в электрический сигнал (ток или. нэпряжение), снимаемый с термоэлемекта 5. Причем на частотный диапазон регистрнруемых пульсаций влияют месторасположение термоэлементб 5 в трубке 1 истечения и вид защитного газа. Так, если защитным газомявляется осушенный воздух, а термоэлемент 5 расположен на расстоянии не более 15 диаметров от приемного торца, устройством могут быть зарегистрированы пульсации статического давления в частотном диапазоне от 5 до 8-10 кГц, Нижняя граница частотного диапазона определяется запаздыванием передачи осредненноо давления по тракту от приемной трубки 2 через усилитель. 10 давления до трубки 1 истечения. При недостаточном демпфировании пульсаций в этом тракте перед регулятором 10 давления может быть установлен дополнительный демпфер (на показан),На практике возникает необходимостьизмерения пульсаций давления не только относительно установившегося осредненного давления в исследуемом потоке, но и на фоне медленно меняющегося (с характерным временем, соответствующим чзстотвм, меньшим нижней границы регистрируемых пульсаций) осредненного давления, В таких случаях при изменении осредненного статического давления в исследуемом потоке изменяется и величина зазора между лекальным конусом 13 и шаибой 14 в регуляторе 10 в результате управляющего воздействия, оказываемого через приемную трубку 2 и пневмоусилитель 9,Таким образом, в устройстве реализуется новый уровень давления при сохранении осредненной скорости обдувз термоэлемента 5, относительно которого регистрируются изменения скорости, связанные с пульсациями давления в исследуемом потоке,Формула изобретения Устройство для измерения давления ввысокотемпературном потоке, содержащее термоэлемент, включенный в измерительную схему с регистратором. источник защитного газа и трубку истечения защитного гаэз, о тл и ч а ю ще ес я тем, что, с целью повышения точности, оно снабжено приемной трубкой, пневмоусилителем и регулятором давления, причем приемная трубка подключена к пневмоусилителю давления, а регулятор давления выполнен в виде размещенного в корпусе полого упругого элемента, подсоединенного к выходу пневмоусилителя. и жестко соединенного с лекальным конусом, размещенным в отверстии шайбы, разделяющей полость корпуса на двв камеры, одна из которых подключена к источнику защитного газа, а другая - к трубке истечения защитного газа,1755079 8 с 2 1 ЛК-(1-сз)/(1+сзВу Мйсз"А-ф --- .Ое 4 эа;М - число Маха потока газа в трубке истечения;р - коэффициент расхода пневмосопротивления, образованного лекальным конусом и шайбой;К - коэффициент .усиления пневмоусилителя давления,сл 7. 8/Р, Составитель А. ОдарченкоРедактор Л. Веселовская . Техред М,Моргентал, Корректор А. Мотыль Заказ 2884: Тираж Подписное . ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рвушская наб., 4/5 роиааодстаанно-издатальекий комбинат "Йатант", г. Ужгород, уа.гагарина, 1 в которой размещен термоэлемент в виде диаметрально установленного стержня, снабженного держателями в виде электропроводящих полуколец, помещейныхмежду концентрическими электроизоляци онными втулками при этом вгнутранняя поверхность трубки истечения покрыта поглощающим тепуловое излучение покрытием, а профиль лекальгного конуса выполнен согласно соотношению 10 2 Ой. 4 . с 1 Ьх":гг-доиь кт где с 1 2 1/с 4 Д, эРК 1Ьх перемещение лекального кону са;б(Ь х) О текущий диаметр лекального конуса и диаметр шайбыд, - диаметр и длина трубки истечения;рь - давление в источнике защитного газа;Рэф - эффективная площадь упругого элемента;А - коэффициент гидравлического сопротивления трубки истечения;К 1 - жесткость упругого элемента;у - показатель адиабаты защитного га