Датчик относительной плотности тока газового потока Советский патент 1985 года по МПК G01N11/00 

Изобретение относится к приборо-строеишо и может найти пр1даенеиие в системах регулирования газотурби} ными двигателями, нагфимер в автома тах разгона ГТД или системах управления механизацие; компрессора. Известен датчик отношения давления с аналоговьм выходным сигналом, содержащий пне вмати ; е с кий де литель механизм, со.единеннык с пневмомеханическим устройством отридательной обратной связи lj . Так как имеется однозначная связ газодинамическрши (Ьункциями относительной или безразмерной плот ности тока q(A) и га;:одинамическо11 функцией ii( i ) I-,-. /Р 5 РСТ статическое давление и авленито измеряя отторможения в потоке, ношение давлений Г-;, /Р датчиком отношения давлеш-н, можно судить о ве личине q ( 1 ) - относительной нпотно ти тока. Недостатками данного датчика являются невысокая экономичность, мал кадеулность при измерении относитель ной плотности тока па-за вЕ 1сокой температуры дозкруюи его элемента, а также низкая чувствительность„ Наиболее близким к предлагаемому является датчик, со.цержаЦИЙ пневматический делительный кеха -и1зм, снабженный вихревым эл ектором, жиклером постоянного сечения и регулируемым дросселем в трубки Вент ри с регулирующей иглой, соединенным с пневмомеханическим устройство отрицательной обратг-ioii связи, приче источник больигегоиз делящихся давлений соединен со входом в жиклер пне матического делите л ь) о го механизма и со входом Б , источник мен шегоиз деляо(ихсядавлений соединен с пи е в МО iM е х а н г; ч е с к и г.; у с т р о и с т в о м отрицательной обратной связи, причем корректирова П(ос давление, действу1ош.ее в полости шполером и регулируемым дросселе ;, пол-чется в полость справа относи гельно поршня пневьюмеханического устройства отрицательной обратной связи, а Быход дросселя соединен с атмосферой через эжектор, создаюиий па регулирземом дросселе закрктическое oTJioiiein-ie давлений iZi . Недостатком известного датчика являетог низкая чувствительность. При использовании датчика-прототип для непосредствели1ого измерения относительной плотностИ тока qC ) по отношению статического давления к полному давлению потока Р.. /Р его чувствительность при значении безразмерной скорости Л - 0. 1 составди () 0/J012 Г) 70136 ляет всего - iiq причем чувствительность при непосредственном определении от ос1-1тельной плотности тока q(9l ) но -газодинамической функции (. ) переменная и при больших величинах , поы.шшется, например при 0,5 чувствитс-.- ьность М ( ) О 00 5 paBiiaгт-s A.qCA ) 0,0109 указывсТет на существе1И1ую лели1)еГ:ность зависимости вьходнохо сигнала от измеряемого параметра q ( ), ВследdTBHe этого в области малой чувствительности ( h - 0-0,25) погрешност-ь возрастает. Кроме того, для использования сигнала датчика прототипа в комплекте с измерительно-показьзаюшей или региетрнрующей аппаратурой необходимо вводить дополнительное ус-1ройство для линеаризации нелинейHoii характеристики первичного из1-1ерите.-ibHoro г реобразовате.);я. Это приводит к усложнению схемы прибора и снижению надежности. Цель изобретеь:ия - унеличсгие чувствительности д,атчика относительной плотности тока в зависи.;ости от отношения статического давления к полному давлению комтролируеьуого потока газа I линеаризация характеристики датчика,. т.е„ зависимость выходного сигнаsi.il датчика от намеряемого параметра относительной плотностг тока ri ( л ). llocTaBjjeiiHas цель достигается тем, что в датч;-иче относите.тьной .плотности тока газового потока;, содр;5жа;|;ем источник стат,1чеСкого давления,, источник полного давления, пнезг- атический делительный механизм, состоящий из эжектора с регулируемым дросселем в вип.е иглы и трубки ;е:-;гури, под лючен 1ой первый жиклер постоянного сечения к ИСТОЧНИКУ полного д нлениЯз подключенного акже. к камере эжекто а, -ггла peryjidpyемсго дросселя связана с п 1еь-момехаЬическп.м устройс ; ом обратной связи, вьшолне) 3 виде гнлиндра с пот-., одна Ji3 полостей которого подключега к полости между первым жиклером и регулируемььм д.росселем, ус-3тановлен нелинейный усилитель отношения давлений, состоящий из послед вательно установленных второго жиклера постоянного сечения и мембранного регулятора давления с клапаном выходная полость которого через выходной жиклер соединена с источнико разрежения, причем надмембранная полость регулятора давления через второй жиклер соединена с источнико полного давления, подмембранная полость регулятора давле1шя соединена с источником статического давления, а канал перед выходным жиклером соединен с другой полостью цилиндра с поршнем. На чертеже представлена схема да чика. Датчик относительной плотности тока состоит из источника 1 статического давления, источнику полного давления 2, пневматического дел -1тел ного механизма, снабженного эл ектором 3,-первым жиклером постоянного сечения 4, регулируемым дросселем 5 в виде трубки Вентури с иглой 6, ;соединенным с пневмомеханическим устройством отрицательно.I обратной связи 7, выполненным в виде цил1гг1дра с поршнем и штоком, нeл п eйнoгo усилителя отношения давлений, содер жащим последовательно установленные второй жиклер 8, мембранный регулятор давления 9 с клапаном 10, канал 115 соединяющий выходную полость клапана с выходным Ж1и :леро ; 12 под соединенным к источнику разрежения. Датчик работает следу-стцим образом. Полное давление газового потока Р под.ается ко входу в дроссель А, к вихревому эжектору 3, ко входном жиклеру 8 нелинейного усилителя. Статическое давление гаяового потока подается в подмембраниую полость мембранного регулятора 9. Корректированное давление Р, действующее ,в полости ме:аду дросселем 4 и труб,кой Вентури 5, подводится в полость справа относительно поршня пневмоме ханического устройства отрицательной обратной связи. Давление управления PU-, действующее в канале 11, подается в полость слева относитель но поршня пневмоусшштеля обратной связи., Если oTHomeHJse давлений Р.,. /Р 1 ( ) 5 однозначно связанное с от«о 03 4 сительной плотностью тока q( ), уменьшается, нaпpи ep за счет уменьшения Pj, при Р const,- рав 1овесие мембраны нарушается и она прогибается вправо, увеличива5т проходное сечение клапана. Увеличение проходного сечения клапана происходит до тех пор, пока давление, действующее между жиклером 8 и клапаном 10, не сравняется с новым значением Р. . Новый расход через клапан соответствует новому значению Р,, /Р , отображающему новое значение qCA ). Вследствие герметичности системы расход через клапан 10 равен расходу через жиклер 8. Так как на жиклере 8 перепад давлений докритиче.ский, то расход газа через него прогюрционален относительной плотности тока q(0i), т.е. :б(- 51. q(). Па . / .гч рл жиклере 12 поддерживается эакритическое отношение давлений, поэтому расход через него пропорционален давлению Р. Из равенства расходов через жиклеры 8 и 12 и принимая m const, Т молсно записать Рц/Р const, |-(Л ), т.е. отношение Р(./Р нейно отоВражает относительную плотность тока q ( 7 ) Увеличение расхода через клапан 10 приводит к уиеличению давления Рп, равиоЕесие поршня пневмоусилптеля обратной связи 7 нарушается и он движется вправо, уменьшая проходное сечение в горле трубки Веитури 5, давление Р увеличивается, Движе1гие пораня прекращается после исчезновения перепада на нем. Новое положение поршня соответствует ,..сиию Ру , что обеспечивается в условиях уменьшившегося PcV при определенном дополнительном прикрытии горла трубки Вентури 5, а значит и определенном д:опол1и:тельном смеще- кии поршня вправо. Псложбпие поршня отр бражает отношение давлений Р /Р Pit , линейно связанное с относительной плотностью ). отношен ie давлений Р., /Р ; - Если однозначно связанное с о;носительной плотностью тока q(A), увеличивается, например за счет увелигчения Р при Р const, мембранный регулятор S1 перестраивается на большее значение Pj , уменьшая проходное сечение клапана 10, /5 расход через клапан уменьшается, давление Р падает. Под действием перепада поршень движется влево, увеличивая проходное сечени§ в горле трубки Вентури, давление )( уменьшается. Движение поршня прекращается после исчезновения перепада на нем. Новое положение поршня отображает новое значение q(). Предложенный датчик относите льноя плотности тока газового потока позволяет получить линейную зависимост выходного сигнала датчика Ругде PU - давление в Kaiiarie псфед выходным жиклером нелинейного усилителя отношения давлений, от измер; емого параметра относительной плспчюстн q(A ) Датчик имеет линейную зав1/

5 щ - I /

OXnJ----ji «-MTiLJ

I Д fdj

i,,,. . I

симость выходного сигнала Рц от газодипамическо ; фут кци;: q (/) ) в диапаsoFte ) О, 10-0,65, при этом крутизна характеристики (чувствительность) 6 Рц/ &q( 7 ) 1. i Таким образоМ; по ср пиению с прототипом чувствительь ;Стт; датчика ловылзается более чем в два раяа в области больших значений прпведе глой сь7Орости и более чем ия порядок в области -малых значений приведенной скорости. Т р ггейная ;5ависи ость выходного cnrtajia от измеряемого параметра позтюлкет упростить систему регулиролпнил ТГД и повысн1:.- ее ням.сжность за счет t.-cключ-е}1ия вторив/ной аппаратуры, пре,цназначекной для :ти11еари Пл:;и за1знсиMOCTJ выход,11ого :Л1гпала от измеряемого IIapa 4eтpa,

ДАТЧИК ОТНОСИТЕЛЬНОЙ ПЛОТНОСТИ ТОКА ГАЗОВОГО ПОТОКА, содержащий источник статического давления, источник полного давления, пневматическ1ш делительный механизм, состоящш из энсектора с регулируемым дросселем в виде и трубки Вентури, подключенной через первый жиклер постоянного сечения к источнику полного давления, подключенного также к камере эжектора, игла регулируемого дросселя связана с пневмомеханическим устройством обратной связи, выполненным в цилиндра с поршнем, одна из полостей которого подключена к полости между первым лшклером и регулируемым дросселем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и линеаризации характеристики датчика, в нем установлен нелинейньш усилитель отношения давлений, состоящий из последовательно установленных второго жикЛера постоянного сечения и мембранного регулятора давления с клапаном, выходная полость которого через выходной жиклер соединена с источником режения, причем надмембранная полость vmRn регулятора давления через второй жиклер соедш1е а с источником полного давлетгия, подмембра1 ная полость регуmsA. лятора давления соединена с источниггюА. ком статического давления, а канал перед выходньп- жиклех:) соединен с .( 1(ЯЯ другой полостью щшиндра с поршнем.