Устройство для отбора проб газа из сверхзвукового высокотемпературного потока Советский патент 1983 года по МПК G01N1/22 

да

СО

да

С71

Изобретению относится к.исследованию сверхзвуковых высокотемпературных потоков газа и может быть использовано во всех энергетических установках, где необходим отбор газа для его анализа, например продуктон сгорания реактивных двигателей..

Известно газоотборное устройство, предназначенное для отбора проб из сверхзвукового потока с горением, содержащее регенеративно охлаждаемый корпус и входное отверстие канала отбора, расположенное против noTOKaClJ.

Недостатком этого устройства является то, что перед входным отверстием образуется скачок уплотнения, что искажает данные отбора и совместное воздействие высоких скорост ей и температур гаэового пото ка быстро разрушает устройство.

Известно устройство для отбора проб газа из сверхзвукового потока, содержащее газоотборный канал и охлаждаемый насадок, торцовая поверхйость которого образу1ет с боновыми поверхностями угол 15-20 и выполнена .с центральным входным отверстием Сз 3 .

Недостатком известного устройства является то, что на участке большей, ориентированной по потоку, торцовой грани от входной кромки до газоотборного канала образуется пограничный слой, из .которого.,и производися отбор газовой трубы, что снижает достоверность и точность акализа.

Газовая проба при попадании в газоотборный канал претерпевает два поворота под прямым углом, что увеличивает гидравлические потери и сни жает эффективность работы устройства

Применение известного устррйства для скоростного масс-спектромётрического анализа является проблематичным, так как тран,спортировка пробы по каналгу /отбора проб известного устройства не удовлетворяет совре- , менным требованиям анализа с применением быстродействукицих масс-спектр метров.

Целью изобретения является .повыше ние надежности в работе устройства и представительности пробы.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для отбора проб газа, содержащем газоотборный канал и охлаждаемый насадрк, торцова-я поверхность которого образует с боковыми поверхностями угол 15-20 и выполнена с центральным входным отверстием, насадок выполнен коничвскоцилиндрической формы с отверстиями н боковой поверхности, при этом нижняя часть цилиндра выполнена в форме крыльчатки-репеллера, а устройство снабжено дополнительным каналом, выполненным с кольцевой щелью в боковой стенке и установленным коаксиально газоотборному каналу.

Целесообразно входной участок газоотборного канала выполнить в форме газодинамического сопла.

На фиг. 1 изображено устройство для отбора проб из сверхзвукового высокотемпературного газового потока, продольный разрез,- на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит насадок 1, имющий верхнюю часть в виде усеченного конуса 2 и нижнюю цилиндрическую часть 3 с участком, выполненным в виде крьшьчатки-репеллера 4. Верхняя часть насадка 1 имеет большее осно вание 5 и боковую поверхность 6, образующие входную кромку 7 с углом 15-2О.На поверхности 6 имеются отверстия 8. Насадок 1 укреплен на трубопроводе 9 охлаждения с помощью крепежного устройства 10, позволяющего насадку вращаться вокруг своей оси. В цилиндрической части 3 устройства установлены два коаксиально расположенных канала; канал отсоса пограничного слоя 11 и газоотбоный канал 12. Канал 12 имеет входное отверстие 13 и начальный участок 14 в .форме газодинамического сопла. Канал отсоса пограничного слоя имеет входное отверстие 15 и сообщае,тся с внутренней полостью насадка кольцевой щелью 16.

, Для отбора проб из сверхзвукового высокотемпературного газового (Потока устройство помещается в поток таким образом, чтобы большее основание 5 было ориентировано параллельho линиям тока газа. При обтекании потоком большего основания 5 от входной кромки 7 образуется пограничный слой П.С., который отсасывается через входное отверстие 15 по каналу отсос пограничного слоя 11. Газовый поток огибает исчезающий пограничный слой и попадает во входное отверстие 13 канала отбора проб 12.

Газовый поток, воздействуя на крыльчатку-репеллер 4, вращает насадок 1.

Охладитель, например вода,поступает по трубопроводу 9 охлаждения и попадает во внутреннюю Полость насадка 1. Под действием давления и центробежных сил вращения охладитель вытекает из отверстий 8, организуя внешнее охлаждение насадка. Часть охладителя поступает через кольцевую щель 16, смешивается, с продуктами отсоса пограничного слоя в канале Ьтсо са пограничного слоя 11 и охлаждает их. Tak как начальный -участок 11 канала отбора проб 12 выполнен в форме газодинамического ускоряющего сотг

ла, то он поддерживает сверхзвуковую скоррсть транспортировки пробы. .

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройствасостоят в следующем,

Применение канала отсоса пограничного слоя с входным отверстием, ок.ружанадего входное отверстие канала отбора проб, позволяет удалять пограничный слой и тем самым производить отбор для анализа газа из очищенной, невоэмущенной пробоотборником зоны. Это повышает корректноста. и точность зондойого анаЛиза. 7

Исследуемый газ, огибая отсасываеколй пограничный слой и попадая во .входное отверстие канала отбора проб осуществляет один поворот на 90 , на что затрачивается меньше ;работы.

Вращение насадка устройства производится набегающим газовым потоком. В результате этого не требуется до-, .полиительных приводных устройств.

9 JS /J

хА Vvl

rrrrTf(nr.rrr rrrrg ТГ та

что упрощает конструкцию устройства и его эксплуатацию.

При вращении насадка происходит выравнивание температурных условий работы устройства. Происходит равномерное обращение к потоку насадка всех его сторон, что увеличивает срок службы устройства.

Охладитель, вытекающий из отверстий на боковой поверхности, организует дополнительные охлажд ения устройства, это также облег 1ает его работу и увеличивает срок его службы.

Вытекающий из кольцевой щели Охлаг дитель смешивается с продуктами отсоса пограничного слоя, охлаждает их, что в свою очередь охлаждает внешнюю ;стенку канала отбора проб и позволяет (поддерживать сверхзвуковую скорость, рранспортировки пробы к время-пролет ому масс-споктроМетру и увеличивает скорость производства анализов.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОВ ГАЗА КЗ СВЕРХЗВУКОВОГО ИЛСОКОТЕМПЕ АТУРНОГО ПОТОКА, содержсицэе гаэоот-. борный канал и охлг1ждаемый насаДок, торцовая поверхность которого образует с боковыми поверхностями угол 115.-20°и выполнена с центральным входным отверстием,о т л и ч а ю щ е е- с я тем,что,с целью повышения кадежности устройства в работеи предст-авительности пробы,насадок выполнен коническо-цилиндрической формы с отверстиями на боковой поверхности, при этом нижняя часть цилиндра выполнена в форме крыльчатки-репеллера, а устройство снабжено дополнительным каналом, выполненным с кольцевой ,щелью в боковой стенке и установленным коакСиально газоотборному каналу. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что входной участок газоотборного канала выполнен в фор-5 ме газодинамического сопла.