Приемное устройство термоанемометра Советский патент 1985 года по МПК G01P5/12 

Изобретение относится к измерению параметров движения и предназначено для определения скорости потоков жидкости, например, в каналах гидромашин Известно приемное устройство термоанемометра, в котором цилиндрических насадок,с расположенным внутри терморезистором имеет входное отвер тие в виде конфуэора, а выходное выполнено меньшим, чем входное ij . Наличие входного конфузора и проток жидкости внутри насадка обеспечивают нечувствительность к изменению направления вектора скорости и {сохранение движения внутри насад са. При этом скоро.сть исследуемого пото ка пропорциональна скорости внутрен него заторможенного потока. Данное устройство позволяет несколько расширить диапазон измеряемых скоростей, однако ввиду ограниченного торможения потока внутри насадка точность и диапазон измерения оказываются недостаточными при исследовании движения жидкости в ре альных гидромашинах, что часто не позволяет проводить их испь тания на рабочих режимах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее терморезистор, установленный в насадке конфузорного типа Щ. Однако известное устройство хара теризуется недостаточной точностью. и ограниченньм диапазоном измеряемых скоростей. Цель изобретения - повьшение точности и расширение диапазона изм ряемьк скоростей. Поставленная цель достигается те что в приемном устройстве термоанемометра, содержащем шаровой терморе зистор, направляюдай насадок, входная .часть которого выполнена в виде конфузора с малым диаметром боль шим, чем диаметр выходного отверсти насадка, внутренняя полость насадка выполнена в виде диффузорно-конфузорного перехода, причем шаровой терморезиетор установлен в максимал ном сечении перехода, а угол расширения диффузора выбран из соотношения/ 4вх 2 OMoi v;c 3 диаметр входного отверстия| диффузорно-конфузорного перехода; максимальный диаметр диффузорно-конфузорного перехода; . угол расширения диффузора. Кроме того, максимальный диаметр иффузорно- конфузорного перехода ыбран из соотношения где 2,4. Выполнение внутренней полости насадка в виде диффузорно-конфузорного перехода позволяет обеспечить дополнительное торможение потока вследствие его расширения внутри насадка. Установка шарового терморезистора в максимальном сечении перехода обеспечивает обтекание его максимально заторможенным потоком, скорость которого пропорциональна скорости основного исследуемого потока жидкости. этом насьщение термоанемометра происходит при значительных скоростях исследуемого потока с высокой теплоемкостью и плотностью, что позволяет существенно (в три раза по сравнению с прототипом) расширить диапазон измеряемых скоростей. Выполнение угла расширения диффузорной части насадка, удовлетворяющим соотношению ,7ci.« позволяет обеспечить безотрьгоное течение потока внутри насадка, что уменьшает пульсационные составляющие ckopocти и увеличивает точность измерения. Соотношение для выбора угла расширения хорошо согласуется с результатами исследования течения жидкости в диффузорах. Выбор максимального диаметра диффузорно-конфузорного перехода насадка из соотношения обеспечивает на скоростей пятно равных ка внутри насадка сечению скоростей. Это позволяет без ущерба для тцчности измерений снизить требования к точности установки миниатюрной головки те рморезистора, например шарового, по оси насадка, а также гарантирует сохранение .постоянства ско рости обтекания термораэистора даже при некоторой деформации эпюры скоростей потока внутри насадка. В результате повьппается точность измерения и обеспечивается стабильность тарировочной характеристики прибора. На фиг. 1 схематически изображено предлагаемое приемное: устройство те моанемометра ; на фиг. 2 - характеристики предлагаемого устройства (пунктир) и прототипа (сплошные линии) . Приемное устройство «включает в себя насадок 1, входная часть котор го для об.еспечения нечувствительнос ти к изменению направления вектора скорости выполнена в виде конфузора 2. Для обеспечения торможения потока внутри насадка малый диаметр кон фуз ора выполнен большим, чем выходное отверстие насадка «IgK,,/ . Внутрен няя полость насадка для дополнитель ного торможения потока выполнена в виде диффузорно-конфузорного перехо да 3, В максимальном сечении диффузорно-конфузорного перехода, где ск ;рость потока минимальная, установле шаровой термррезистор 4. Угол расширения диффузора выбран из соотношения ,7( , макс что обеспечивает безотрывное течение потока внутри насадка и уменьша ет пульеационные составляющие скорости. Для снижения требований к точности установки головКи шарового терморезистора 4 и обеспечения постоянства скорости его обтекания мак симальный диаметр диффузорно-конфузорного перехода удовлетворяет соот ношению Jimsc п, где . Шаровой терморезистор с помощью теплостойкого клея 5 закреплен в основании 6, внутри которого проходят токоведутцие провода 7. Насддок крепится к основанию также теплостойким клеем. Приемное устройство работает следующим образом. При помощи основания 6 приемное устройство устанавливается в исследуемом сечении потока, например в канале гидромашины. Исследуемый поток обтекает насадок 1 и частично проходит через внутреннюю полость насадка. Входная часть насадка, выполненная в виде конфузора 2, обеспечивает нечувствительность измерения абсолютного значения скорости при отклонении направления ее вектора от оси насадка. Поток, протекающий внутри насадка, затормаживаетсяза счет гидравлического сопротивления, обусловленного разностью входно го d gj, и выходного dpyjj диаметров, а также за счет расширения в диффузорной части насадка. В максимальном сечении диффузорно-конфузорного перехода 3, где установлен шаровой терморезистор 4, скорость потока внутри насадка минимальна, что обеспечивает чувствительность терморезистора к тешюсъему при значительном диапазоне скоростей основного, исследуемого, потока, обтекающего насадок 1. В процессе измерения абсолютного значения скорости возможна некоторая деформация эшо{й .скоростей потока внутри насадаса, обусловленная изменением направления вектора скорости относительно оси насадка. Однако наличие пятна равньпс ско:ростей на эпюре обеспечивает нечувствительность прибора к этому фактору и сохранение точности измерения скорости. Описанная геометрия диффу зоркой части насадка обеспечивает в процессе измерения безотрывное течение потока, сохранение, эпюры скоростей внутри насадка и, хак следствие, стабильность тарировочной характеристики. Изменение электрического сопротивления терморезистора 2 при изменении скорости потока, обтекающего его, приводит к разбалансу мостовой электрической схемы, и появление на выходе моста фиксируемого электрического сигнала пропорционально величине иэмеряемой скорости. Предлагаемое приемное устройство термоанемометра позволяет существенно расширить диапазон измеряемых скорое

1. ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО ТЕРМОАНЕМОМЕТРА, содержащее терморезистор, направляющий насадок, входная часть которого выполнена в виде конфузора, о тличающе е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых скоростей и повышения точности измерения, внутренняя полость насадка выполнена в виде диффузорно-конфузорного перехода, причем терморезистор установлен в максимальном сечении перехода, а угол расширения диффузора выбран из соотношения d а« ч я 0 0,7 (Matco где d диаметр входного отверстия ex диффузорно-конфузорного перехода; максимальный диаметр диф voiKC фузорно-конфузорного перехода; od - угол расширен диффузора, рад. 2. Устройство по П.1, отли(Л чающееся тем, что максимальный диаметр диффузорно-конфузорного cz перехода выбран из соотношения d - - m, ЪS QI где ,4. 1 :о X) :