Устройство для образования и счета ледяных кристаллов Советский патент 1983 года по МПК G01W1/00 G01W1/18 

2, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что закрылки выполнены из магнитного материала и снабжены установленным сопряженно с ними в вакуумированном кожухе магнитопроводом и установленным снаружи кожуха сопряженно с магнитопроводом электромагнитом, причем магнитопровод и электромагнит выполнены из чередующихся магнитных и немагнитных секций с возможностью поворота,

3, Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, токопроводящие покрытия смесительной камеры выполнены в виде соосных изолированных друг от друга колец.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАЗО ВАНИЯ И СЧЕТА ЛЕДЯНЫХ КРИСТАЛЛОВ, содержащее смесительную камеру с патрубками подвода воздугиной пробы охлаждающего газа, стабилизирующий канал и измерительный канал со счетным блоком, отличающееся тем, что, с целью повышения точности путем приближения условий кристаллообразования к естественным, патрубок подвода воздушной пробы снабжен лопатками закрутки и закрылками, сме сительная камера с патрубком подвода охлаждающего газа, стабилизирующий и измерительный каналы размещены во введенных герметичных вакуумированных кожухах, соединенных между собой каналами, выполненными в лопатках закрутки, на наружную поверхность сопла патрубка подвода охлаждающего газа и на внутренние поверхности смесительной камеры и стабилизирующего канала нанесены токопроводящие покрытия, подключенные к введенным регулируемым источникам тока, а стабилизирующий и измерительный каналы расположены последовательно и вертикально под камерой смешения.

Изобретение относится к измерительной технике в метеорологии и может быть использовано для изучени процесса образования Ледяных кристаллов . Известны устройства для образова ния и счета ледяных кристаллов, содержащее систему кондиционирования, температурные регуляторы, аэро зольные генераторы, лазерное устрой ство для измерения скорости роста капель и термодиффузионные счетчики ядер конденсации i , Недостатком данных устройств является неидентичность условий теп ломассообмена между газовыми потока Кроме того, конденсация влаги на стенках облачных камер вносит погре ность при измерении их количества в газовом потоке. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является устройство дл образования и счета ледяных кристал лов, содержащее камеру предварительного охлаждения и увлажения, выполненную из вертикальных цилиндров, внутренний из которых пористый, и облачную камеру, образованную двумя усеченными конусами, внутренний из которых пористый, причем облачная камера расположена над камерой предварительного охлаждения и обе они имеют автономное охлаждение. Кроме того, в устройстве имеется счетный (5лок, расположенный над облачной камерой Д2 . Недостатками известного устройства являются, во-первых, неидентичность условий теплообмена и кристаллизации у стенок в облачной камере по сравнению с атмосферньпии условиями (на потоках газа) и, во-вторых, погрешности, возникающиепри определении, количества образовавшихся кристаллов из-за захвата их потоком антиобледенительной жидкости и возможного падения кристаллов под дейс вием силы тяжести в камеру предварительного охлаждения. Цель изобретения - повышение точности путем приближения условий кристс(ллообразования к естественным. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для образования и счета ледяных кристаллов, содержащем смесительную камеру с патрубками подвода воздушной пробы и охлаждающего газа, стабилизирующий канал и измерительный канал со счетным блоком, патрубок подвода воздушной пробы снабжен лопатками закрутки и закрылками, смесительная камера с патрубком подвода охлаждающего газа, стабилизирующий и измерительный каналы размещены во введенных герметичных вакуумированных кожухах, соединенных между собой каналами, . выполненными в лопатках закрутки, на наружную поверхность сопла патрубка подвода охлаждающего газа и на внутренние поверхности смесительной камеры и стабилизирующего канала нанесены токопроводящие покрытия, подключенные к введенным регулируемым источникам тока, а стабилизирующий и измерительный каналы расположены последовательно и вертикально под камерой смешения. Причем закрылки выполнены из магнитного материала и снабжены установленньйЛ сопряженно с ними в вакуумированном кожухе магнитопроводом и установленным снаружи кожуха сопряженно с магнитопроводом электромагнитом,причем магнитопровод и электромагнит выполнены из чередующихся магнитных и немагнитных секций с возможностью поворота. Кроме того, токопроводящие покрытия смесительной камеры выполнены в виде соосных изолированных друг от друга колец. На фиг, 1 изображена схема устройства для образования и счета ледяных кристаллов; на фиг. 2 то же, схематический разрез. Устройство для образования и счета ледяных кристаллов состоит из сосуда Дьюара 1 с размещенным в нем регулируемым нагревателем 2 , Сосуд Дьюара соединен патрубком Зг, в котором рас положен регулируемый нагреватель 4, с устройством 5 для образования и счета ледяных кристаллов. Устройство 5 соединено трубопроводом с вентилятором 6 и содержит неметаллический, например стеклянный, корпус 7, в центральной части которого находится смесительная камера 8 и стабилизирующий канал 9, содержащий хонейкомб 10 и коифузор 11, переходящий в измерительный канал 12, в верхней части которого установлен счетный блок 13. В смесительную камеру 8 сверху входит патрубок 14 подвода охлаждающего газа и патрубок 15 подвода воздушной пробы. Патрубок 14 подвода охлаждающего газа заключен в герметичный кожух 16, на наружной поверхности которого в сопловой части нанесено токопро водящее покрытие 17. Смесительная камера 8, стабилизирующий 9 и измерительный 12 каналы заключены в герметичный кожух 18, который через каналы 19 в лопатках закрутки 20, имеющих поворотные закрылки 21, соединен с герметичным кожухом 16 и образует вакуумную камеру 22. Внутреняя поверхность смесительной камеры 8 и стабилизирующего канала 9 покрыта токопроводящим покрытием 23 причем в смесительной камере 8 оно выполнено в виде колец 24, чередующихся в осевом направлении с материалом корпуса. Каждое токопроводящее кольцо 24 и участок покрытия 23 в стабилизирующем канале 9, а также участок покрытия 17 в сопловой части кожуха 16 соединены с независимыми и регули руемыми источниками 25 питания. Регу лированиеТока осуществляется, напри мер, с помощью термопар 26, один конец которых заделан в токопроводящее покрытие, а другой - в поток воздуха над ним. В кольцевом патрубке 15 подвода воздушной пробы за лопатками закрутки 20 установлены поворотные закрылки 21, выполненные из магнитного материала. Над ними в вакуумной каме ре 22 установлен кольцевой магнитопровод 27, выполненный из чередующих ся магнитных и немагнитных секций. Кольцевой магиитопровод 27 сопряжен с установленным с наружи вакуумной камеры источником магнитного поля, например электромагнитом 28, выполненным также в виде секционного коль ца (чередующиеся магнитные и немаг- нитные секции). Предлагаемое устройство работает следующим образом. Вентилятором 6 устанавливают необходимый расход исследуемой пробы воздуха через устройство 5. Для вымораживания кристаллов льда из этой пробы воздуха включают нагреватель 2 в сосуде дьюара 1 и устанавливают с его помощью необходимый расход выпариваемого при низкой температуре. азота. С помощью нагревателя 4, установленного в патрубке 3, регулируют температуру потока азота, поступающего в смесительную камеру 8. Для лучшего смешения исследуемой пробы воздуха с азотом закручивают поток воздуха с помощью лопаток закрутки 20 и регулируемых в зависимости от установленного расхода воздуха поворотных закрылков 21.При прохождении холодного азота через сопло патрубка 14 вымораживание кристаллов льда на его наружной поверхности исключается нагревом токопроводящего покрытия 17,запитываемого от .источника 25 тока и регулируемого в зависимости от наличия разности температур, измеряемой термопарами 26. При прохождении воздуха по камере 8 смешения температура стенок понижается и это может вызвать за счет теплопроводности стенок вымораживание на начальных участках Кс1меры кристаллов льда. Поэтому включаются источники 25 питания для пропуска тока по кольцам 24 с целью их нагрева до температуры потока, проходящего над ними. Регулирование их нагрева осуществляется, например, с помощью термопар 26. Таким же образом регулируется температура покрытия 23 стенок стабилизирующего канала 9, Степень перемешивания воздушной пробы с азотом регулируется поворотом электромагнита 28, синхронно поворачивающим закрылки 21 через магнитопровод 27, в зависимости, например, от расхода воздушной пробы. Напряженность магнитного поля регулируется с помощью электромагнита 28. Счетный блок 13 Определяет количество проходящих по измерительному каналу 12 ледяных кристаллов. Предлагаемое устройство повышает точность измерений за счет предотвращения вымораживания кристаллов на стенках, а также приближения условий кристаллизации и теплообмена к естественным. Кроме того, из-за относительно малых размеров, веса и условий безопасности устройство может быть использовано на летательных аппаратах.