Струйный датчик температуры Российский патент 2020 года по МПК G01K11/26 G01K13/02 

Изобретение относится к области теплофизических измерений и может быть использовано для измерения температуры газовых потоков в газотурбинном двигателе.

Известен струйный датчик температуры, содержащий сопло питания, резонансные камеры, установленные после сопла питания, разделенные разделителем и выходные каналы (см. статью «Динамическое измерение температуры газов струйно-акустическими датчиками». Рис. 1B. Рис. 3. А.С. Надыршин, Ж.А. Сухинец, А.И. Гулил. Проблемы автоматизации технических процессов добычи, транспортировки и переработки нефти и таза. Сборник трудов VI Всероссийской заочной научно-практической конференции. Т2. 12.04.2017 г. Уфа. 2017. Издательство УГНГУ).

Недостатком, препятствующим применению данного устройства, является ограниченная область его применения при измерении температуры газовых потоков в двигателе, движущихся с большой скоростью, при боковом натекании на датчик.

Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения температуры торможения газового потока (авторское свидетельство СССР №838423 от 16.04.19.79 г., G0JK 11/22, G01K 13/02), содержащее последовательно соединенные камеру прямого торможения, чувствительный элемент, выполненный в виде струйного генератора колебаний, содержащий сопло питания, через которое газ из камеры прямого торможения поступает во внутреннюю полость генератора, натекая на разделитель, входная кромка которого (раздели геля) установлена напротив входного сопла.

Недостатком известного устройства является то, что газовый поток, поступающий на вход генератора колебаний, имеет составляющую, перпендикулярную оси сопла, создающую смещение скорости потока, истекающего из сопла в полость генератора. Такое смещение ухудшает работу датчика - снижает амплитуду выходного сигнала датчика, создает дополнительные гармоники.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение устойчивости работы датчика при изменении направления потоков газа в двигателе, за счет увеличения амплитуды выходного сигнала и уменьшения количества гармоник на соответствующей рабочей частоте.

Для достижения указанного технического результата в струйном датчике температуры газового потока, содержащем камеру прямого торможения (камеру), вход газа в которую осуществлен под углом к оси камеры, установленной последовательно с чувствительным элементом, выполненным в виде струйного генератора колебаний, содержащим входное сопло, через которое газ из камеры поступает во внутреннюю полость генератора, натекая на разделитель, причем разделитель в генераторе колебаний расположен вдоль газового потока натекающего на датчик. Это позволяет исключить на входе в сопло генератора составляющие скорости перпендикулярные плоскости разделителя, вызывающие погрешности в работе датчика, связанные с направлением потока обдувающего датчик.

Отличительный признак заявленного устройства, а именно, то, что разделитель (плоскость разделителя) в генераторе колебаний расположен вдоль газового потока, натекающего на датчик, позволяет улучшить пневматический сигнал датчика, а именно, увеличить ого амплитуду, очистить сигнал от лишних гармоник и повысить точность измерения температуры газового потока в газотурбинном двигателе.

На Фиг. 1 представлена схема струйного датчика температуры. На Фиг. 2 представлен разрез А-А Фиг. 1 струйного генератора колебаний датчика.

Струйный датчик температуры (см. Фиг. 1 и 2) содержит камеру прямого торможения 1, струйный генератор колебаний 2, пневмоэлектропреобразователь (микрофон) 3, выпускной жиклер 4, входное сопло 5, резонансную камеру 6, разделитель 7, каналы 8 и 9.

Устройство работает следующим образом.

Газовый поток, температура которого измеряется, обдувающий датчик снаружи, поступает в камеру прямого торможения 1 сбоку, например, под прямым углом к оси камеры прямого торможения 1 (см. стрелка на Фиг. 1). Далее газ поступает в чувствительный элемент, состоящий из струйного генератора колебаний 2 с входным соплом 5. В результате набегания струи из входного сопла 5 на разделитель 7, в резонансной камере 6 возникают колебания давления, частота которых пропорциональна температуре газового потока. Колебания передаются по каналам 8 и 9 к пневмоэлектропреобразователю 3 (формирующему электрический выходной сигнал). Через жиклер 4 газ из генератора сбрасывается в зону с пониженным давлением. Так как разделитель 7 расположен вдоль газового потока натекающего на датчик, и входное отверстие камеры прямого торможения 1 выполнено перпендикулярно направлению газового потока в двигателе (для получения максимального давления в камере), то газ вытекающий из сопла 5 генератора 2, не имеет составляющих скорости перпендикулярных плоскости разделителя 7. Это устраняет сбои в работе генератора 2, не снижает амплитуду его сигнала, не формирует лишние гармоники, повышает точность измерения температуры газового потока.

Струйный датчик температуры относится к области теплофизических измерений и может быть использован для измерения температуры газовых потоков в газотурбинном двигателе. Датчик содержит камеру прямого торможения, пневмоэлектропреобразователь, струйный генератор колебаний. Конструктивно система выполнена таким образом, что в струйном генераторе колебаний разделитель расположен вдоль оси скоростного напора газового потока. Технический результат - повышение точности измерения температуры торможения за счет исключения влияния составляющей, перпендикулярной оси сопла, создающей смещение потока. 2 ил.

Струйный датчик температуры, содержащий камеру прямого торможения, вход газа в которую осуществлен под углом к оси камеры, установленной последовательно с чувствительным элементом, выполненным в виде струйного генератора колебаний, содержащим сопло питания, через которое газ из камеры поступает во внутреннюю полость генератора, натекая на разделитель, отличающийся тем, что разделитель в генераторе колебаний расположен вдоль газового потока, натекающего на датчик.