Устройство для регулирования скорости потока газа Советский патент 1985 года по МПК G05D7/06 

ffffj

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ПОТ01СА ГАЗА, содер; жащее резонирующую камеру и источник акустических колебаний, резо.нирующая камера выполнена в виде трубы, вход которой подключен к выходу источника акустических колебаний, , а выход связан с потоком газа, о тли чающееся тем, что, с це- . лью повышения точности и надежности, источник акустических колебаний, выполнен в виде пары электродов, один из которых установлен внутри резонирукяцей камеры, а другой - по ее периметру снарзпки, и источника высокочастотных амшштудно-модулированных колебаний, выходы которого подключены к электродам. (Л

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в различных технологических процессах где требуется плавное регулирование скорости потока газа, например, для повышения теплопередачи в пульсационных камерах горения, а также для тарирования измерительных преобразователей, например термоанемометрических.

Известно устройство для возбуждения струи воздуха содержащее открытую трубу, в один конец которой установлен электродинамический вибратор, а в средней части трубы выполнено отверстие для подсоса воздуха OJ . . . .

Недостатком указанного устройства является отсутствие плавного регулирования скорости струи так как резонансный режим работы, при котором скорость струи достигает наибольшей величины, обеспечивается выполнением трубы определенной длины, с частотой собственных колебаний равной частоте вынужденных колебаний, созДав1аемых электродцнамическим вибратором, а электродина1-с1ческий вибра. возбуждает акустические колебания одной фиксированной частоты. Таким образом, устройство возбз ждает струю, скорость которой имеет, постоянную величину. Кроме того, малая прочность диффузора электродинамического вибратора ограничивает амплитуду колебаний., от.величины которой зависит интенciiBHocTb возбуждаемых акустических колебаний, а тем самым и скорость струи. , . .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для возбуждения газа, содержащее резонирующую камеру, в одном конце которой установлен источник акустических колебаний, состоящий из механического эксцентрического вибратора и сильфона 2 .

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности .плавного регулирования скорости струи в диапазоне от минимального до максимального, так как течение газа создается мощными акустическиMii колебаниями в резонирующей камере, возбуждаемыми механическим эскцентрическим вибратором, при

1Л4090J

работе которого на резонансной частоте проявляются сильные динамические нагрузки, способные вьЧвести устройство из строя. Вследствие

5 этого регулирование скорости струи возможно только в узком диапазоне. Другим недостатком известного устройства является то, что длина резонирующей камеры, а следовательно

to и масса, имеет значительную величину, так как механический эксцентриковый вибратор возбуждает акустические колебания тол.ько низкой частоты в узком диапазоне, а длина

15 камеры для резонансного режима, при котором достигается наибольшая скорость струи, обратно пропорциональна частоте возбуждаемых акустических колебаний.

20 Цель изобретения - повьпиение точности и надежности.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования скорости потока газа, содержащем

5 резонирующую камеру и источник

акустических колебаний, резонирующая камера, выполнена в виде трубы, вход которой подключен к выходу источника акустических колебаний,

Q а выход связан с потоком газа, источник акустических колебаний выполнен в виде пары электродов, один из которых установлен вйутри резонирующей камеры, а другой - по ее периметру снаружи, и источника высокочастотньж амплитудно-модулированных колебаний, выходы которого подключены к электродам.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства; на фиг. 2 - диаграмма зависимости скорости потока газа и интенсивности акустических колебаний от частоты возбуждения.

Устройство содержит резонирующую камеру, выполненную в виде полуоткрытой трубы 1, изготовленной из термостойкого диэлектрического материала, на пример плавленного кварца, внутри которой в закрытый конец установлен один стержневой электрод

2, изготовленный из тугоплавкого материала, например вольфрама, источник 3 высокочастотных амплитудномодулированных колебаний состоящий из высокочастотного генератора 4

и генератора 5 модулиру19Щих колеба- НИИ, а другой электрод 6 охватывает

резонирующую камеру 1 с наружной стороны. В качестве высокочастотного гене ратора 4 могут применяться выпускае мые промышленностью высокочастотные генераторы, имеющие блок модуля ции, например типа ЛГЕ, а также генераторы лабораторного изготовления, собранные на г«2нераторных лампах типа ГУ. В зависимости от мощно ти питания длина резонирующей камеры 1 может составлять от нескольких . сантиметров до нескольких десят ков сантиментов, а диаметр от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров. В качестве генератора 5 модулирующих колебаний применяется перестраиваемый звуковой генератор. ; Устройство работает следующим образом. При включении высокочастотного генератора 4 и генератора 5 в трубке 1, между электродами 2 возникает высокочастотный амшштуднр-модулированньгй коронньй разряд. Так как стержневой электрод 2 установлен внутри диэлектрич(5ской трубки 1 , а другой э-лектрод б - в наружной стороне трубки 1 разряд ограничивается по поперечному сечению внутренними стенками и может.увеличивать значительные температурные градиенты, для чего плавленный кварц, из которого изготовлена труб ка 1, вполне удовлетворяет, это условие.. Изменение электрического в разряде можно выразить следуюгчйм соотношением:: Е EO(I: + m cos ) c.,(1 где Е - амплитуда напряжения высокой частоты (несущей часто ты); ..; т.- глубина модуляции, Oif,- частота модуляции; Wo - несущая частота; t - время. , . X . В конкретном случае Ыо 400500 кГц, Wm 20-20000 Гц. Под действием высокочастотного поля, изменяющегося по амплитуде, возникает колебание температуры раз ряда, при этом температура изменя.ется Б соответствии с частотой моду ляции, т.е. изменение температуры равно частоте модулирующего напряжения. Известно, что изменение температуры в газах вызывает изменение давления (эффект Кнудсена), что приводит к возникновению акустических . колебаний газа. Установлено, что акустический эффект носит термический характер, т.е. выполняется условие Р/Р„- т где Р величина акустического давления} давление в невозмущенной среде; изменение температуры; средняя температура в разряде . С увеличением перепада температур за период модуляции интенсивность акустических колебаний увеличивается, что подтверждают измере7 ния изменения температуры за периодмодуляции и соответствующего уровня интенсивности возбуждаемых акустических колебаний. Например, при a)fn 2000 Гц и m 0,5 перепад температур и Т 400 К, что; приводит к возникновению акустических колебаний с уровнем интенсивности 153 дБ. Так как масса и упругость газа имеет незначительную величину, частотный диапазон возбуждаемых акустических колебаний находится в широком диапазоне (от десятков герц до десятков килогерц). В интенсивных звуковых полях воникают регулярные течения среды акустический ветер, при этим скорость струи пропорциональна коэффициенту поглощения и интенсивности акусти- ; ческих колебаний. Так как акустические колебания возбуждаются в трубке 1с диаметром намного меньше длины волны, на некоторых частотах возбуждения (частота возбуждаемых акустических колебаний задается звуковым генератором) возникает резонанс, во время которого интенсивность, а следовательно, и скорость потока резко возрастают . Частота акустических колебаний в трубке 1, при которой возникает резонанс, определяется из соотношения KL-|(n-0,