Пневматический анемометр Советский патент 1983 года по МПК G01P5/00 

: Изобретение относится к измери ельной технике в аэродинамике, а именно к средствам измерения скорос газовых потоков, и может быть испол зовано для измерения скоростей газового потока порядка 0,1-20 м/с э системах автоматического регулиро вания и .контроля при запыленности и агрессивности протекающей среды. Известен пневматический анемомет содержащий два насадка (питающий и приёмный), образующих систему соп ло - заслонка и соединенных с дросселями, а междроссельными камерами через дифференциальный пневмоусилитель - с входом регулятора tl. ; Встречные струи истекающего из насадков воздуха препятству)т -засорению насадков в условиях измерения скорости запыленных газовых потоков или их коррозии при измерении скорости агрессивных газов. Регулятор обеспечивает при отклонении питающе етруи-заслонки измеряемым потоком повьлиение скорости истечения пи тающей струи и, таким образом, меня жесткость Переменная жесткость питающей струи линеар зует выходную характеристику анемометра и расширяет диапазон измерени Дифференциальный вход пневмоусилит.е ля исключает погрещность измерения, связанную с флуктуациями статическо го давления измеряемой среды, возни кающими на входе регулятора. Такой анемометр обладает большой погрешностью вследствие высокой чувствительности к углу скоса измеряемого потока, что определяет высокие требования к перпендикулярности насадков относительно направления ..измеря емого потока. Известен также пневматический анемометр, содержащий два установленных в критическом сопле Лаваля насадка, образующих систему соплозаслонка и соединенных с дросселями а междроссельными камерами-.через дифференциальный пнёвмоусилитель входом регулятора 2. Расположение насадков в критическом сечении сопла Лаваля значительно снижает.чувствительность ане мометра к углу скоса измеряемоРЭ по тока (в пределс1Х десятков гргщусов а дополнительное ускорение газа в сопле Лаваля позволяет расширить диапазон измерения в области малых скоростей до величин порядка 1 м/с Однако такие анемометры не могут быть использованы для измерения ско ростей газа, меньших I м/с. Это обу ловлено таким их недостатком, как неполная компенсация флуктуации ст тического давления измеряемого пото ка, что не позволяет уменьшить , жесткость воздушной заслрн.ки Эта жесткость определяется длиной струи воздушной заслонки, выраженной в калибрах отверстия питающего насадка и скоростью воздуха на срезе насадка. Скорость воздушной заслонки должа быть такова, чтобы динамический напор заслонки у отверстия приемного насадка превосходил начальное давление в приемном насадке. Следовательно, для уменьшения жесткости заслонки необходимо снизить давление в приемном насадке. Но это давление не. может быть ниже возможных вариаций статического давления измеряемого потока, так как в противном случае может возникнуть обратное течение в приемном насадке, что приведет к засорению или коррозии насадка и выходу из строя анемометра. Кроме того, флуктуации статического давления изменяют скорость воздушной заслонки и, следовательно, ее жесткость, что приводит к дополнительному отклонению заслонки измеряемым потоком при постоянстве скорости последнего. В таком случае анемометр регистрирует изменения давления как изменения скорости набегающего потока, т.е. возникает погрешность измерения. Далее, при выборе оптимальной жесткости заслонки обычно оказывается, что оптимальное расстояние между питающим и приемньм насадками меньше диаметра критического сечения сопла Лаваля, поэтому их вдвигают радиально в сопло, что вносит дополнительное сопротивление и искажает течение измеряемого газа в этом сечении, приводя к изменению статического давления в сопле. При установке насадков в сопле заподлицо, без выступов, приходится значительно увеличивать скорость струи слонки, а это ограничивает нижний предел измерения скорости набегающего потока и обуславливает погрешность .измерения, связанную с изменениями статического дaвJJeния в-сопле Лаваля. Таким образом, перечисленные недостатки ограничивают диапазон изме ряемых скоростей и снижают точность измерения вследствие взаимосвязанного влияния на результат измерения вариаций статического давления в обоих насадках и сопл%Лаваля. Цель изобретения - расширение ди- . апазона измерения за счет расширения диапазона изменения жесткости струизаслонки и повышение точности измерения за счет исключения влияиия флуктуации статического давления во всех элементах первичного преобразователя - насадках и сопле. Поставленная цель достигается тем, что в пневматическом анемометре, содержащем установленные в сопле Лаваля питающий и приемный насадки, образующие систему сопло - заслонка и соединенные с дросселями, а междроссельными камерами через пневмоусилитель - с входом регулятора, каждый насадок расположен тангенциально поперечному сечению сопла Лаваля и снабжён своим стабилизатором давления, выполненным в виде сумматора с обратной связью, образованной соединением одного из входов сумматора с междроссельной камерой, причем второй вход сумматора соединен с выходом регулятора.

Кроме того, насадки могут быть также расположены вдоль винтовой линии, что обеспечивает еще большее снижение жесткости струи-заслонки за счет увеличения расстояния между насадками.

Па фиг. 1 приведена принципиальная пневматическая схема анемометра; на фиг. 2 - вариант расположения питающего и приемного насадков в сопле Лаваля по винтовой линии.

В сопле 1. Лаваля установлены питающий 2 и приемный 3 насадки, соеди.ненные соответственно с дросселями .4 и 5, а междроссельными камерами 6 и через дифференциальный усилитель 8 с входом регулятора 9. Кгшдый насадо 2 и 3 расположен в сопле 1 тангенциально его поперечному сечению и направлен под заданньм углом к другому насадку в пределах 0-360 или по винтовой линии. Питающий 2 и приемный 3 насадки снабжены стабилизаторами давления, выполненными в виде сумматоров 10 и 11 с обратной связью образованной соединением одного из входов каждого из сумматоров 10 и 11 с междроссельньвии камерами 6 и 7 соответственно, причем вторые входы этих сумматоров соединены с выходом регулятора 9 параллельно. К этому е выходу регулятора 9 присоединен индикаторный прибор 12, регистрирующий измеряемую скорость. На входе регулятора 9 задано начальное давление РЗОА f а ко всем блокам подведено питание - сжатый воздух.

Для измерения скорости сопло 1 Лаваля устанавливают в потоке газа, течение которого перпендикулярно насадкам 2 и 3 и обозначено стрелками. В питающий 2 и приемный 3 насадки подают сжатый воздух заданного давления, причем эти давления существенно различны и устанавливаются такими, чтобы истекающая из питающего насадка 2 струя образовывала воздушную заслонку для насадка 3, а расход через насадок 3 приближался к нулю. Разность давления в междроссельных камерах б и 7 через дифференциальный усилитель 8 поступает на вход регулятора 9 и сравнивается с заданным начальным давлением Рэдд на его входе. Выходной сигнал регулятора 9

0 изменяется до тех пор, пока сигнал с усилителя 8 не сравняется с начальным давлением РЗОА ° равенство при отсутствии измеряемого потока соответствует нулевому сигналу на индикаторном приборе 12.

5

Измеряемый поток в сопле 1 Лаваля отклоняет истекающую из питающего насадка 2 струю в сторону диффузора сопла 1, при этом давление в междроссельной камере 7 приемного насадка 3

0 уменьшается за счет появления расхода через него, а разность давлений на входе усилителя 8 увеличивается, вызывая соответствующее увеличение давления на выходе регулятора 9.

5 Давление воздуха в насадках 2 и 3 увеличивается до установления первоначального соотношения разности давлений в междроссельных камерах 6 и 7. Изменение давления на выходе регуля0тора 9 пропорционально скорости потока и регистрируется индикаторным . прибором 12.

Тангенциальное расположение на, садков 2 и 3 в сопле 1, а также рас5положение их по винтовой линии позволяет варьировать расстояние мезкду ними, т.е. менять жесткость струизаслонки, не выдвигая насадка в поток, при любом выбранном диаметре

0 сопла 1. Это обеспечивает минимальные помехи, обусловленные флуктуациями статического давления в сопле 1.

Таким образом, анемометр позволя5ет расширить диапазон измерения скорости потока газа путем создания Струи-заслонки минимальной жесткости . и повысить точность измерения благодаря устранению влияния флуктуация статического давления во

0 всех элементах первичного преобразователя (насадках 2 и 3 в. сопле 1) .

Данным анемометром измерены скорости от 0,1 м/с до 20 м/с, в то время как известный анемометр имеет ди5апазон измеряемых скоростей порядка 5,0-15 .м/с.

1. ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ АНЕМОМЕТР, содержащий установленные в сопле Лаваля питакяций и приемный насадки, образунвдие систему сопло - заслонка и соединенные с дросселями, а междроссельньми камерами через дифференциальный усилитель - с входом регулятора, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения и повышения точности, каждый насадок расположен в сопле Лаваля тангенциально его поперечному сечению и снабжен стабилизатором давления, выполненным в виде сумматора с обратной связью, образованной соединением одного из входов су7 матора с междроссельной камерой, причем второй вход каждого сумматора соединен с выходом регулятора. 2. Анемометр по п. 1, отличающийся тем, что,тангенциальные насадки расположены по винтовой ли- и .НИИ. (Л со о c со