Устройство для измерения турбулентных характеристик потока в калориметрической трубе Советский патент 1985 года по МПК G01P5/08 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности, к устройствам для измерения турбулентных характеристик потока в круглой трубе

Известно устройство для измерения характеристик потока в канале в ста.билизированНой части течения, выполненное следующим образом:, через шар шарнира типа конус-шар-конус проходит несущая штанга с закрепленным в ней измерительнымзондом в одном конце. Они помещены в камере, которая прикреплена торцом; к трубе, в конце экспериментального участка. Другой ко1нец штанги через шарнир соединен с электромеханическим приводом, при- крепленным к другому торцу камеры. Электромеханический привод по команде перемещает измерительный зонд в определенном направлении }, .

Нёдостётками этого устройства являются сложность конструкции, возможность проведения измерений характеристик потока только на выходной части канала, недостаточно точное центрирование зонда в канале.

Наиболее близким к предлагаемому По технической сущности и достигаемому результату является устройство, предназначенное для измерения характеристик потока в трубе не только по радиусу. Но и ПС Длине 2. Устройство содержит измерительны зонд, прикрепленньй к концу перемещаемого стержня. Который другим концом прикреплен к движущемуся по направляющим суппорту. Суппорт установлен на направляющих с помощью соединения ласточкин хвост. Через выим в суппорте проходит клин подачи с двумя выемками параболической формы в верхней части с обеих сторон. Клин соединен с суппортом посредством двух болтов. С помощь о управляющей штанги клин перемещаетс.я в продольном направлении и тем самым перемещает измерительный зоНд в поперечном направлении.

Центрирование устройства в трубе .производится предварительно в другой трубе такого же диаметра, как и испьггуемая, с -омощыо регулирования болтов, несущих опорные ролики. Только потом устройство вводится в экспериментальный канал. Такое центрирование можно использовать при невысоких температурах,.когда диаметр трубы по длине практически одинаков,

При более высоких температурах из-за термического расширения диаметр трубы по длине меняется более значительно, ч тогда такое предварительное центрирование на другой холодной трубе не оправдывает себя, так как точность измерения связана с точностью центрирования устройства в калориметрической трубе.

Недостаток этого устройства состоит в неудовлетворительном центрировании в неизотермических трубах.

. Цель изобретения - повьшение точности измерения характеристик потока по радиусу и по длине трубы как при умеренных, так и при более высоких температурах.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, содержащем несущую и управляющую штанги, сборный корпус с размещенными внутри клином подачи и маятником, на котором закреплен измерительный зонд, узлы центрирования корпуса в трубе, у-злы корпус выполнены самоцентрирующимися в виде конусов, установленных подвижно на управляющей штанге и опирающихся конической поверхностью на кулачки, установленные в направляющих втулках перпендикулярно оси устройства, при этом основания конусов опираются на пружины, а пружины опираются на центрирующие элементы управляющей штанги.

Кроме того, для расширения эксплуатационных возможностей устройства соединения несущей штанги с корпусом и управляющей штанги с ее удлинителем выполнены шарнирно.

Такая конструкция обеспечивает хорошую работоспособность не только при более высоких температурах, но и в довольно длинных испытуемых трубах.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий ВИД} на фиг.2 узел I. на фиг.1; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2-, на фиг.4 - узел II на фиг.1-, на фиг.5 - сечение Б-Б на фиг.4.. .

Конструктивно устройство выполнено следующим образом.

В сборном корпусе, состоящем из двух частей 1 и 2, соединенных резьбовым соединением, помещены клин 3 подачи, расположенный на управляющей штанге 4, и прижимные конуса 5 с центрирующими кулачками 6 строго одинаковой длины, помещенными подвижно в направляющих втулках 7. С целью предотвращения электрического контак та устройства со стенкой трубы, а также для уменьшения теплоотвода, кулачки 6 выполнены из керамики. Управляющая штанга 4 центрируется в сборном корпусе посредством центрирующиХ элементов 8. Между элементами 8 и прижимными конусами 5 помещены прижимные пружины 9 из теплостойкого материала. Первый по потоку элемент .8 расположен в выточке части 2 сборного корпуса и прижат частью 1. Другой элемент 8 расположен, в .выточке части 1 -Сборного корпуса прижат , концевиком наружного шарнира 10 шарнирного, соединения (фиг,4). Другой концевик наружного шарнира 10 прикреплен- к. несущей штанге 11. Действи наружног:о шарнира 10 основано на принципе .крестовины. Вну.три наружното шарнира 10 размещен другой, внутренний шарнир 12, соединяющий, управ.ляющую штангу 4 устройства с ее удли -няющей частью. Назначение обоих шарниров - компенсировать возможные ис.кривления устройства в трубе, вызыва емые обеими штангами. Более наглядно конструкция обоих шарниров 10 и 12 показана на. фиг.2 и .. К концу управляющей штанги 4 в вы |емке с помощью одной из опор 13 прижиЯных конусов 5. прикреплен клин 3. подачи. Для предотвращения поперечного вращения клина 3 подачи в .нем вставлены с обеих сторон два штифт та 14, которые скользят по выемкам в .части 2 сборного корпуса. К торцовой поверхност.и клиаа 3 набором пЛocкIix пружин 15 из теплостойкого пружинного материала прижат маятник 16, снаб женньп ползунком 17 на концевой части. Маятник 16 закреплен в части 2 сборно.го корпуса посредством оси 18, К свободно1у1у концу маятника 16 прикреплен датчик 19. Датчиком 19 могут. быть TepMonapaj трубка Пито, нить анемоментра или их комбинации. Все пневмоэлектричеСкие коммуникации от .датчика 19 проложены ,внутри устройства.. . . - Для уменьшения гидравлического сопротивления устройства стенки час-тей 1 и 2 корпуса перфорированы, а прижимные конуса 5 срезаны по образующей так, чтобы максимально открылось проходное сечение, а именно в участках мегеду центрирующими кулачками 6 (фиг.4 и 5). Чтобы конуса 5 не поворачивались на управляющей штанге 4, они снабжены нацравлккициt-ai стерженьками 20. Собранное устройство должно быть протарировано для установления передаточного отношения между относительными перемещениями управляющей 4 и датчика 19. Прртарированное устройство вводится в калориметрическую трубу 21. Стрелками показано направление потока в трубе. Устройство работает следующим образом. При перемещении управляющей штанги 4 против направления потока ползунок 17, скользя по наклонной части клина 3. подачи, перемещает датчик 1.9, приближая его к стенке калориметрической трубы 21. Момент касания датчиком 19 стенки фиксируется вольтметром. При сравнении получаемого перепада напряжения с полным .перепадом напряжения на калориметрической трубе 21 довольно точно определяется продольная координата расположения датчика 19. После этого при перемещении управлянвдей штанги 4 в противоположном направлений, т.е. по потоку, фиксируется момент отрьша датчшса 19 от стенки трубы 21, который принимается н.ачалом отсчета. Дискретно перемещая управляющую щтангу 4, проводят измерения параметров потока в интервале от стенки до оси трубы с желаемой частотой точек измерения . ; ; Для перемещения устройства вдоль трубы управляющую штангу 4 нужно перемещать далее.по потоку.-Ползунок 17 начинает скользить по язычку клина 3 подачи. С этого Ломента перемещение датчика 19 прекращается, .а опоры 13 через конуса 5 начинают сжимать пружины-9 и тем самым освобождают центрирующие кулачки 6. Затем устрой.ство может перемещать вдоль трубы на желаемое расстояние. При перемещении управляющей штан- и 4 в противоположном направлении ружины 9 посредством конусов 5 приимают центрирующие кулачки 6 к стен ам трубы 21, центрируя в пей устройтво. При дальнейшем перемещении правляющей штанги 4 клнн 3 подачи

5 11589386

начинает перемещать ползунок 17 иПреллагаемое устройство позволяет

подводит датчик 19 к стенке трубы 21.практически исключить погрешность

При необходимости можно все устрой-измерения скорости потока среды при

ство повернуть на 180° и проводитьНеиз.отермических условиях вследствие

замеры от противоположной стороны5 лучшего центрирования устройства в

стенки tpyбы.испытуемой трубе.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТУРБУЛЕНТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОТОКА В КАЛОРИМЕТРИЧЕСКОЙ ТРУБЕ, содержащее несущую и управляющую штанги, сборньй корпус с размещенными внутри клином подачи и Маятником, на котором закреплен измерительный зонд, узлы| центрирования корпуса в трубе, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, узлы корпуса вьшолнены самоцентрирующимися в виде конусов, установленных подвижно на управляющей штанге и опирающихся конической поверхностью на кулачки, установленные в направляющих втулках перпендикулярно оси устройства, при этом основания конусов опираются на пружины, а пружины опираются на центрируюпще элементы управлякщей штанги. 2, Устройство по п.1, о т л и С чающееся тем, что с целью расширения эксплуатационных возможностей устройства, соединения несущей штанги с корпусом и управляющей штанги с ее удлинителем выполнены шарнирно. Сл 00 ф 00 00

1 13 i 5 9 5 и / Г7 II | 1 III I i-T-jrr

21

12

го

(риг.З

е 7 / /

|

77

- 5

.ii.x. ул ;

И

cpui.t

rj

20