ДАТЧИК СКОРОСТНОГО НАПОРА Российский патент 2000 года по МПК G01P5/04 

Изобретение относится к технической физике, а именно к измерению скорости текучих сред, и может быть использовано в устройствах измерения скоростного напора текучих сред для выработки более точного управляющего сигнала в системах подачи жидкости и газов, системах вентиляции и кондиционирования.

Уровень техники
Известен датчик скоростного напора, выполненный в виде сигнального анемометра, предназначенного для измерения ветра и включающего многолопастный ветроприемник, установленный на подпружиненном валу, корпус, контактную систему и систему сигнализации (см. авт.св. СССР N 277422, G 01 W 1/00, 1971). Кроме того, устройство имеет схему, содержащую реле времени, блокировочное реле и позволяющую исключать выработку сигнала при кратковременных порывах ветра.

Устройство характеризуется большими габаритами, сложностью конструкции и недостаточной надежностью. Поэтому оно не может быть использовано в малогабаритных системах подачи охлаждающего воздуха.

Известен анемометр, содержащий лопасть, установленную в корпусе и поворачивающуюся на угол, пропорциональный усилию, создаваемому воздушным потоком. Жесткая плоская лопасть создает большое сопротивление в потоке. Такое устройство также не может быть использовано в малогабаритных системах воздушного охлаждения из-за большого перекрытия канала подачи воздуха (см. патент США N 3826136, кл. G 01 P 5/04, 1974).

Ближайшим аналогом изобретения является датчик скоростного напора потока, выполненный в виде датчика скорости потока, включающего шарнирную подпружиненную заслонку, установленную в корпусе с помощью вала, помещенную своим свободным концом в канал подачи воздуха. Вал связан с потенциометром, на выходе которого вырабатывается сигнал, пропорциональный положению заслонки (см. заявку Великобритании N 1462878, кл. МКИ G 01 P 5/04, 1977).

Известный датчик имеет сложную конструкцию, а плоская заслонка в комбинации с перегородкой канала создает большое сопротивление. Кроме того, датчик не предназначен для выделения положения заслонки, определяющего подачу воздуха с заданным скоростным напором, что делает его неприспособленным для использования в системах контроля систем воздушного охлаждения.

Сущность изобретения
Задачей изобретения является создание такой конструкции датчика скоростного напора потока, который вырабатывал бы сигнал, соответствующий заранее определенному скоростному напору, достаточному для эффективной работы систем воздушного охлаждения.

Датчик должен обладать высокой надежностью в работе и вносить минимальное сопротивление в охлаждающий поток.

Согласно изобретению поставленная задача достигается тем, что в датчике скоростного напора преимущественно для систем воздушного охлаждения, содержащем корпус, установленную в нем на валу подпружиненную заслонку, помещаемую внутри канала подвода охлаждающего воздуха, устройство выработки сигнала по положению заслонки, вал заслонки размещен во втулке и снабжен на противоположном конце коромыслом, взаимодействующим с упорами крайних положений заслонки и несущим балансир и постоянный магнит, взаимодействующий с датчиком Холла, формирующим сигнал открытого положения заслонки.

Более того, заслонка выполнена криволинейной в поперечном сечении и обращена вогнутой поверхностью к потоку.

Кроме того, установка вала во втулке выполнена с зазором, заполненным вязкой жидкостью на основе кремнеорганического соединения, например полиметилсилоксаном.

Такое выполнение датчика позволяет получить простую и надежную конструкцию, обеспечить четкое формирование сигнала, соответствующего открытому положению заслонки, свидетельствующему о наличии в канале подвода охлаждающего воздуха потока со скоростным напором, достаточным для надежной работы системы охлаждения.

Перечень фигур
Изобретение поясняется чертежами, на которых:
фиг. 1 показывает установку датчика в системе охлаждения;
фиг. 2 показывает датчик скоростного напора, выполненный в соответствии с изобретением, с частичным разрезом по оси вращения заслонки;
фиг. 3 показывает вид по "А" на фиг. 2 при снятой крышке датчика;
фиг. 4 показывает сечение B-B на фиг. 2.

Сведения, подтверждающие осуществимость изобретения
Датчик скоростного напора 1 (см. фиг. 1) устанавливается на трубопроводе 2, обеспечивающем подачу охлаждающего воздуха от вентилятора 3 к охлаждаемому объекту 4.

Датчик скоростного напора содержит (см. фиг. 2, 3, 4) заслонку 5, установленную на валу 6. При этом вал 6 размещен во втулке 7, установленной в корпусе 8, и на другом конце (противоположном концу закрепления заслонки) снабжен коромыслом 9. Коромысло 9 закреплено на валу 6 и несет с одной стороны постоянный магнит 10, а с другой - балансир 11.

Между коромыслом 9 и втулкой 7 на валу 6 установлена пружина 12, закрепленная своими концами соответственно на коромысле и втулке. Установка датчика 1 выполнена таким образом, чтобы заслонка 5 полностью находилась в канале подачи охлаждающего воздуха, образованного трубопроводом 2.

Втулка 7 выполнена таким образом, что отношение ее длины к диаметру вала 6 составляет 10 - 15. Кроме того, установка вала во втулке выполнена с зазором 13, заполненным вязкой жидкостью на основе кремнеорганического соединения, например полиметилсилоксаном.

Корпус 8 на своей верхней поверхности снабжен упорами:
14 - закрытого положения заслонки, когда заслонка 5 перекрывает входное отверстие трубы 2,
15 - открытого положения заслонки, когда канал, образуемый трубой 2, имеет максимально возможное проходное сечение.

Упоры 14 и 15 выполнены в виде винтов, взаимодействующих с соответствующими боковыми гранями коромысла 9.

Заслонка 5 в поперечном сечении выполнена криволинейной (см. фиг. 4) и установлена таким образом, что ее вогнутая поверхность 16 направлена против набегающего потока охлаждающего воздуха 17.

Кроме того, поверхность корпуса 8 снабжена датчиком Холла 18, установленным таким образом, что при открытом положении заслонки коромысло 9 занимает положение 9а, при котором постоянный магнит 10 располагается напротив него в непосредственной близости от него.

Устройство работает следующим образом. При отсутствии потока в канале трубы 2 пружина 12 поджимает коромысло 9 к упору закрытого положения 14 и заслонка 5 располагается поперек канала. При включении системы охлаждения поток воздуха в канале отклоняет заслонку 5, перемещая ее до положения 5а, когда поток имеет скоростной напор определенного уровня, соответствующего работоспособности системы охлаждения. При этом коромысло 9 занимает положение 9а, соответствующее открытому положению заслонки 5.

В этом положении датчик Холла 18 вырабатывает сигнал, соответствующий логическому "нулю", означающий, что система вентиляции обеспечивает минимально допустимую величину скоростного напора охлаждающего воздуха. При нештатной работе системы охлаждения, когда скоростной напор меньше допустимой величины, коромысло 9 отходит от упора 15, а магнит отходит от датчика Холла 18, который вырабатывает сигнал, соответствующий логической "1". Наличие такого сигнала свидетельствует о неисправной системе охлаждения и требует принятия управляющих воздействий на нее.

С целью предотвращения ложных срабатываний датчика, вызванных неравномерностью потока, его турбулентностью, предусмотрен демпфер крутильных колебаний вала 6 с заслонкой 5.

Демпфирование колебания вала обеспечивается за счет наличия вязкой жидкости в зазоре между валом и втулкой.

Выполненный в соответствии с изобретением датчик скоростного напора обеспечивает его срабатывание для заранее определенного уровня скоростного напора, что позволяет обеспечить действенный контроль за работой систем воздушного охлаждения и таким образом обеспечить надежность работы охлаждаемого оборудования.

Датчик прост по конструкции, имеет минимальные габариты, не требует сложного технического обслуживания.

Более того, при открытом положении заслонки обеспечивается максимально возможное проходное сечение канала за счет отогнутой задней кромки.

Датчик предназначен для измерения скорости текучих сред и может быть использован в системах воздушного охлаждения для выработки управляющего сигнала. В корпусе датчика шарнирно установлена на валу подпружиненная заслонка. Вал заслонки размещен во втулке и снабжен на противоположном конце коромыслом с балансиром и постоянным магнитом, взаимодействующим с датчиком Холла, формирующим сигнал открытого положения заслонки. Датчик срабатывает при определенном уровне скоростного напора, что позволяет обеспечить действенный контроль за работой систем воздушного охлаждения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Датчик скоростного напора преимущественно для систем воздушного охлаждения, содержащий корпус, шарнирно установленную в нем на валу подпружиненную заслонку, предназначенную для размещения в канале подвода охлаждающего воздуха, и устройство выработки сигнала положения заслонки, отличающийся тем, что вал снабжен закрепленным на противоположном заслонке конце коромыслом, взаимодействующим с упорами крайних положений заслонки и несущим балансир и постоянный магнит, а устройство выработки сигнала положения заслонки выполнено в виде датчика Холла, взаимодействующего с постоянным магнитом и формирующего сигнал открытого положения заслонки. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что заслонка выполнена криволинейной в поперечном сечении и обращена вогнутой поверхностью к потоку. 3. Датчик по п.1 или 2, отличающийся тем, что вал размещен во втулке с зазором, заполненным вязкой жидкостью на основе кремнеорганического соединения, например полиметилсилоксаном.