Устройство для измерения размеров капель в водовоздушных потоках Российский патент 2017 года по МПК G01N15/02 G01N1/14 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метеорологических измерениях размеров водных капель облаков, туманов и капель водовоздушных потоков. Данные о размерах капель необходимы как при решении вопросов, связанных с исследованиями образования и развития облаков, так и вопросов, связанных с обледенением самолетов.

Известны устройства для измерения размеров водных капель, в которых используется метод инерционного осаждения капель из потока на стекло, покрытое масляной пленкой. Схемы и характеристики этих устройств представлены в книгах В.А. Зайцева и А.А. Ледоховича (см., например, их книгу «Приборы для исследования туманов и облаков и измерения влажности», Гидрометеоиздат. Ленинград, 1970 г. 256 с.).

В этих устройствах перед забором проб из водовоздушного потока или облака стекло закрыто подвижной шторкой. После ввода заборного устройства в поток шторка убирается на требуемое время (время экспозиции), в течение которого капли осаждаются на стекло или набор стекол, помещенных в кассету. Улавливаемые масляной пленкой капли фотографируются с помощью микроскопа, и по результатам измерения их размеров проводится определение дисперсного состава. Такие устройства просты и удобны в работе и не требуют высококвалифицированного обслуживания. Точность измерения размеров капель и их дисперсный состав определяются временем нахождения заборного устройства в водовоздушном потоке и эффективностью улавливания капель разного размера.

Недостатком известных устройств является невозможность точного регулирования времени экспозиции и малая эффективность улавливания капель небольших размеров.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является устройство, описанное в книге В.В. Зайцева и А.А. Ледоховича «Приборы и методика исследования облаков с самолета» (Гидрометеоиздат. Ленинград, 1960 г., 175 с.). Это устройство представляет собой трубу, срезанную с одной стороны вдоль оси. В срезанной плоской части помещается кассета для стекол и подвижная шторка. Для регулирования времени экспозиции используется механический пружинный затвор.

Недостатками этого устройства являются недостаточная точность измерения размеров капель и определения дисперсного состава. Эти недостатки обусловлены невозможностью в широком диапазоне регулирования времени экспозиции при использования пружинного затвора и неэффективностью улавливания капель малого размера из-за их сноса обтекающим устройство водовоздушным потоком.

Задачей и техническим результатом настоящего изобретения является повышение точности измерения размеров капель и точности определения дисперсного состава за счет разработки устройства, обеспечивающего необходимое время экспозиции и условия обтекания, повышающие эффективность улавливания капель малого размера.

Решение задачи и технический результат достигаются тем, что устройство для измерения размеров капель воды водовоздушных потоков, содержащее корпус, державку с кассетой со стеклами, снабжено блоком управления, подвижным цилиндрическим кожухом, закрывающим кассету и приводимым в движение микроэлектродвигателем, установленным в корпусе, при этом в кожухе выполнены два прямоугольных окна, положение которых относительно направления потока устанавливается за счет поворота кожуха микродвигателем на 90° с фиксацией времени экспозиции с помощью таймера блока управления.

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства.

На фиг. 2 показано сечение АА (фиг. 1) устройства в исходном нерабочем положении и в рабочем положении.

Сечению АА (фиг. 1) устройства в нерабочем положении соответствует фиг. 2а, а в рабочем положении на фиг. 2б.

Устройство (фиг. 1) содержит цилиндрический корпус 1, с размещенным в нем микроэлектродвигателем 2, блок управления 3 микроэлектродвигателем 2, подвижной кожух 4 с прямоугольными окнами 7, приводимый во вращение микроэлектродвигателем 2, державку 5 с закрепленной на ней кассетой 6. Блок управления 3 может быть расположен вне корпуса 1, как показано на фиг. 1, так и в корпусе 1.

Устройство при взятии проб работает следующим образом.

Предварительно в соответствии со скоростью водовоздшного потока таймером блока управления устанавливают время экспозиции. Затем устройство вводят в водовоздушный поток таким образом, чтобы кассета со стеклами 6 была закрыта от потока кожухом 4 (см. фиг. 2). По сигналу блока управления 3 микроэлектродвигатель 2 поворачивает кожух 4 на 90° (см фиг. 2), открывая окна 7 для потока. Поток, проходя через окна 7 кожуха 4, натекает на стекло кассет, оставляя на нем капли. При этом незначительное отклонение потока в зоне забора капель происходит только при обтекании кассеты 6. Благодаря этому капли малого размера также осаждаются на стекле. По истечении заранее установленного таймером блока управления 3 времени кожух 4 возвращается в исходное положение, показанное на фиг. 2а, и устройство выводят из потока. Блок управления 3 позволяет устанавливать время экспозиции от 0.05 до 3 секунды.

Таким образом, предлагаемое устройство, в отличие от известных аналогов и прототипа, позволяет выставлять время экспозиции и улавливать капли меньших размеров, что позволяет более точно измерять размеры капель и их дисперсный состав.

Устройство для измерения размеров капель воды водовоздушных потоков содержит корпус, державку с кассетой со стеклами, блок управления, подвижной цилиндрический кожух, закрывающий кассету и приводимый в движение микроэлектродвигателем, установленным в корпусе. В кожухе выполнены два прямоугольных окна, положение которых относительно направления потока устанавливается за счет поворота кожуха микродвигателем на 90° с фиксацией времени экспозиции. Технический результат заключается в повышение точности измерения размеров капель и точности определения дисперсного состава. 2 ил.

Устройство для измерения размеров капель воды водовоздушных потоков, содержащее корпус, державку с кассетой со стеклами, отличающееся тем, что оно снабжено блоком управления и подвижным цилиндрическим кожухом, закрывающим кассету и приводимым в движение микроэлектродвигателем, установленным в корпусе, при этом в кожухе выполнены два прямоугольных окна, положение которых относительно направления потока установлено за счет поворота кожуха микроэлектродвигателем на 90° с фиксацией времени экспозиции с помощью таймера блока управления.