Датчик скорости потока

(71) Заявите Московский ордена Трудового Красного номестроительный институт им. В. В. Куйбышева(54) ДАТЧИК СКОРОСТИ ПО мет- отоИзобретение относится к области экспериментальной гидродинамики, а именно к средствам измерения скорости характеристик газовых или жидкостных потоков.5Изобретение предназначено для измерения скоростей водных и газовых потоков в напорных клапанах, но может быть использовано также для исследования течения жидкости в открытых1 О руслах.Известен датчик скоростного напора и направления вектора скорости. Датчик выполнен в виде мембраны с радиальными прорезями, в центре которой15 жестко укреплен цилиндрический стержень с приемным элементом на конце, помещенным в поток. На мембране взаимно перпендикулярно расположены четыре электромеханических (тензометри- ф20 ческих) преобразователя. Конструкция позволяет работать либо в газовом потоке, либо в потоке жидкости со свободной поверхностью 13. 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 23Однако для измерения направления мгновенной скорости и ее величины в турбулентном потоке в трубах диа ром менее 5 см и при скоростях п87107 ка 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. 10 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 преобразователяНа 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. 20 25 30 Датчик включает приемный элемент 1, выполненный в виде сферы, и жестко связанный с ним передаточный стержень 2. Передаточный стержень защищен от З 5 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 стенка водовода 6. Передаточный стержень крепится к корпусу датчика через гибкую мембрану 7, впаянную по периметру в корпус. Кроме крепления передаточного стержня, впаянного в 45 центр мембраны, она предотвращает попадание влаги в корпус датчика. Передаточный стержень через П-образный упругий элемент 8 шарнирно связан с входным стержнем механотронного пре 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 2 фстяжка3 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 элементи 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 лежитВ 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 какой- либо 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 .(Ч) от силы тока (Д ) 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.Формула изобретенияДатчик скорости потока, содержащий приемный элемент, укрепленный на передаточном стержне, защищенном цилиндрическим кожухом и жестко связанным с одной стороной опорной мембраны, на другой стороне которой укреплен упругий элемент и стержень механотронного преобразователя, о т л и ч а ю871072 5щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, в него введены поперечная стяжка и ригель, причем упругий элемент соединен со стержнем механотронного 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. 6 Источники информаЦиипринятые во внимание при экспертизе1, Анохин Ю. С. Измерение мгновеняьи значений скорости течения жидкости при помощи электронных ламп с механическим управлением. -"Измерительная техника", 1965, У 8. 2Анохин Ю. С. Измерение и записьмгновенных значений давления внутрипотока жидкости". -"Метрология и гидрология", 1965, Ф 12 (прототип) .. филиппова Техред Л.Пекарь Корректор М. Демч едактор ПодписноСССР д. 4/ ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,8428/17 Тир ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж