Устройство для измерения локальных осредненных скоростей в жидкометаллических потоках (махид) Советский патент 1985 года по МПК G01F1/00 

Изобретение относится к магнитогидродинамической технике и, в частности, к устройствам для измерения и исследования скоростных структур в проточных трактах различных уста- 5 новок с электропроводящей рабочей средой.

Известны устройства для измерения локальных осредненных скоростей потока, вьтолненные в виде зондов О с использованием тгрубок .полного напора (Пито) в сочетании с манометрическими системами Cl3.

Недостатком этих зондов при использовании их в высокотемпературных 5 средах является сложность измерений малых перепадов давлений, что обусловлено их малой чувствительностью, сложностью автоматизации измерений и ненадежностью работы, связанной с засорением трубопроводов манометрических систем.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является

.- 25 устройство в виде зонда для измере ния локальных осредненных скоростей в потоках ртути, содержащее трубку Пито, связанный с ней механизм перемещения насадка трубки и преобразователь 2 .30

Недостатками известного устройства, особенно при работе с высокотемпературными жидкометаллическими расплавами (натрий, литий и т.п.), являются малые .чувствительность и на- 35 дежность работы устройства и отсутствие возможности автоматизации измерений..

Цель изобретения - повьшение точности Измерений и обеспечение авто- 40 матИзации измерительного процесса. Указанная цель достигается тем, что в известное устройство, содержащее трубку Пито, связанный с ней механизм перемещения насадка трубки и 45 преобразователь, введены две герметичные камеры, полый шток и байпасньй контур, связанны} с преобразователем и подсоединенный к полому штоку, входное отверстие которого 50 соединено с насадком трубки Пито, а выходное - с одной из герметичных камер, при этом герметичные камеры вьшолнены в виде сильфонов и установлены соосно полому штоку по раз- 55 ные стороны относительно трубки Пито, причем в торцах сильфонов, обращенных друг к другу, выполнены отверстия, а другие торцы жестко закреплены на полом штоке.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из участка трубопровода 1, в две противоположные стороны которого соосно вварены камеры 2 и 3, выполненные в виде сильфонов и обеспечивающие возможность их осевого перемещения (сжатия или расширения). Каждая камера с помощью отверстия 4 сообщается с внутренним пространствомтрубопровода. В корпусе трубопровода имеются специальные направляющие отверстия 5, через которые пропущен закрепленный в торцевых крьш1ках 6 и 7 камер .полый шток 8. Входное отверстие полого штока соединено с насадком 9 трубки Пито. Заглушка 10 обеспечивает однонаправленный поток в байпасном контуре 11, который подсоединен к полому штоку, имеющему выходное отверстие 12. На байпасном контуре вьтолнены утонения 13 и 14, между которыми расположен преобразователь скорости жидкометаллического потока в электрический ток. Преобразователь состоит из двух электромагнитов 15 и 16 постоянного магнитного поля и двух пар электродов 17 и 18, включг ченных в электрическую цепь с возможностью их работы в режиме злектромаг нитного расходомера или электромагнитного насоса. Перемещение насадка трубки Пито по. сечению трубопровода осуществляется с помощью исполнительного механизма 19, выходной вал 20 которого прикреплен к байпасному контуру. Концевые выключатели 21 и 22 выдают сигнал на изменение вращения двигателя исполнительного механизма.

Устройство работает следующим образом.

При движении жидкого металла по участку трубопровода 1, вваренного в необходимом месте жидкометаллического проточного тракта, насадок 9 трубки Пито воспринимает давление скоростного напора потока. Под дейст.вием указанного давления жидкий металл, находящийся в полом штоке 8 и байпасном контуре 11, начинает перемещаться, циркулируя по гидравлической Систе-ме: насадок 9 трубки Пито -.канал в полом штоке 8 канал байпасного контура 11 - поперечные отверстия 12 в штоке 8 - полость камеры 3 - отверстия 5 в трубопроводе 1 - внутреннее пространство участка трубопровода 1. При движении металла по вышеназванной гидравлической системе он проходит череэ встроенньй в байпасный контур 11 преобразователь, оборудованный электродами 17 и 18, установленными в зазоре между попюсамя двух С-образных магнитов 15 и 16. При этом образующаяся от взаимодействия магнитного поля с движущимся металлом суммарная разность потенциалов на электродах 17 и 18 пропорциональна значению осредяенной локальной скорости в дан ной точке попе| ечноГо сечения потока

При работе устройства насадок 9 трубки Пито с помощью исполнительного механизма за счет соответствующего сжатия и растяжения камер 3 и 2 непрерывно перемещается вдоль сечения трубопровода от одной его стенки к ДРУГОЙ. Длина участка перемещения насадка 9 и переключение его движения на противоположное направление устанавливается концевьа и выключателями 21 и 22. Одновременно с указанным перемещением в автоматическом режиме ведется запись сигналов с электродов t7 и 18, что позволяет непрерывно фиксировать скоростную структуру (значения локальных осредненных скоростей) в потоке металла. ;В случае, если по каким-либо причи;нам (например, засорение трубопрово(да) циркуляция металла по байпасно му контуру ухудшилась или прекратилась, подаваемое на электроды 17

и 18 напряжение от источника тока обеспечивает в нем принудительное (как от электромагнитного насоса) движение металла, очищающее проточный тракт от попавших туда загрязнений.

Для повьш1ения точности измерений и чувствительности устройства, осо-бенно при измерении малых значений локальных скоростей, может использоваться компенсационный метод измерения. В этом случае сигнал, снимаемый с электродов 17, включенных по схеме электромагнитного расходомера, через регулятор тока поступает на электроды 16, включенные по схеме электромагнитного насоса;. При этом насос включен навстречу движению металла в байпасном контуре и с помощью регулятора тока на него подается такой ток, при котором движение металла в байпасном контуре полностью прекращается (компенсируется), т.е. развиваемое насосом давление становится -В точности равным давлению скоростного напора, воспринимаемого насадком трубки Пито. Предварительная тарировка системы позволяет по величине тока, подаваемого на электроды 18 насоса, измерять соответствующее ему значение осредненной окальной скорости в данной точке потока.

Таким образом, изобретение позвояет повысить точность измерений окальных осредненных скоростей жндометаллических потоков и автсжатизировать процесс их измерения.

Устройство для измерения локальных осредненных скоростей в жидкометаллических потоках, содержащее трубку Пито, связанный с ней механизм перемещения насадка трубки и преобразователь, отличающеес я тем, что, с целью повьвиения точности измерений и обеспечения автоматизации измерительного процесса, в него введены две герметичные камеры, полый шток и байпасный контур, связанный с преобразователем и подсоединенный к полому штоку, входное отверстие которого соединено с насадком трубки Пито, а выходное с одной из герметичных камер, при этом герметичные камеры выполнены в виде сильфонов и установлены соосно полому штоку по разные стороны относительно трубки Пито, причем в торцах сильфонов, обращенных друг к другу, выполнены отверстия, а другие торцы жестко закреплены на полом штоке. СО со