Напорный усилитель Советский патент 1992 года по МПК G01F1/44 

СП

с

Использование: для определения динамических напоров в движущихся потоках, измерение расходов в каналах и свободных струях. Сущность изобретения: на входе в сопло Вентури с трубкой отбора динамического давления и U-образным дифманомет- ром, одна ветвь которого соединена с трубкой отбора динамического напора, а другая-с критическим сечением сопла Вентури. Установлен ззвихритель потока с радиальными лопатками, установленными по отношениЮдК продольной оси сопла под углом а - 6 , где / - полный угол раскрутки диффузора сопла Вентури. m - степень сужения площади поперечного сечения сопла Вентури. 1 ил.

V4 4 СП О О Ю

Изобретение относится к измерительным средствам определения динамических напоров в движущихся потоках и может быть использовано для измерения расходов и скоростей сред в каналах и свободных струях.

Известен напорный усилитель, содержащий канал с установленными в нем трубками динамического и статического напоров, подключенными к дифференциальному манометру. Недостатком этого устройства является большая относительная погрешность измерений скорости потока, обусловленная малым перепадом давлений на дифманометре пропорциональным значению р w2, гдер и w соответственно плотность и скорость потока.

Известен напорный усилитель, содержащий сопло Вентури, трубку отбора динамического давления, установленные в измерительном участке трубопровода, а также U-образный дифференциальный манометр, одна ветвь которого соединена с трубкой отбора динамического напора, а вторая ветвь с критическим сечением сопла Вентури. Недостатком этого технического решения является снижение точности измерений скорости потока, обусловленная малым перепадом давлений, особенно при углах раскрытия диффузора сопла Вентури более 15°, когда поток отрывается от стенок диффузора и уменьшается восстановление давления в нем. Попытка исправить это положение путем уменьшения угла раскрытия диффузора и увеличения его длины приводит также к уменьшению восстановления давления из-за роста сопротивления трения в диффузоре. Известное решение является наиболее близким прототипом технического решения.

Целью изобретения является повышение точности измерений скорости потока путем увеличения перепада давлений. Указанная цель достигается тем, что на входе в сопло Вентури установлен завихритель потока с радиальными лопатками, установленными по отношению к продольной оси сопла под углом а - б V/3/m, где / - полный угол раскрытия диффузора сопла Вентури; m - степень сужения площади поперечного сечения сопла Вентури.

Установка завихрителя перед соплом Вентури обеспечивает закрутку потока перед входом в суженную часть сопла, что создает благоприятные условия для безотрывного течения потока в сопле Вентури и возможность более полного восстановления давления в коротких с увеличенным углом раскрытия диффузорах. Кроме того, закрученный поток обладает более равномер- ным профилем осевой составляющей скорости по поперечному сечению диффузора, что также снижает потери энергии на расширение потока с увеличением степени восстановления давления. При этом увеличивается наблюдаемый перепад давления и увеличивается точность измерений скоро0 сти потока.

Предложенный напорный усилитель имеет существенные отличия от прототипа: на входе в сопло Вентури установлен завихритель, при помощи которого поток среды

5 закручивается. При этом обеспечивается безотрывность течения потока в диффузоре и выравнивание осевой составляющей скорости, при которых снижаются потери энер- гии потока и увеличивается

0 восстанавливающая способность диффузора с увеличением перепада давлений на на- порном усилителе, при этом также уменьшаются возмущения в измеряемом потоке, вызванные размещением в нем из5 мерительного устройства.

На чертеже приведена общая схема напорного усилителя. Напорный усилитель содержит в своем составе цилиндрический канал большого диаметра 1, обращенный

0 открытой частью против движущегося потока измеряемой среды, конфузор 2, цилиндрический канал малого диаметра 3 и диффузор 4, которые в совокупности составляют сопло Вентури. В цилиндрическом ка5 нале 1 соосно с ним установлен завихритель потока с радиальными лопатками 5. Напорный усилитель снабжен трубкой б измерения динамического напора потока и трубкой 7 измерения статического давления цилин0 дрического канала 3, подключенными к дифференциальному манометру 8.

Напорный усилитель работает следующим образом. На чертеже направление дви- жущегося потока измеряемой среды

показано стрелками. Открытой частью канал большого диаметра 1 напорного усилителя помещен против потока. Одна часть движущегося потока обтекает напорный усилитель и динамический напор создает

0 избыточное давление в трубке 6, подключенной к дифференциальному манометру 8. Другая часть потока направляется через проточную часть напорного усилителя. При этом эта часть потока вначале поступает на

5 завихритель потока с радиальными лопатками 5 и закручивается в канале 1 и далее как показано винтовыми стрелками. При сужении потока в конфузоре 2 происходит увеличение его скорости и снижение статического давления. Закрученный поток проходит через цилиндрический канал малого диаметра 3 и далее в диффузоре 4 происходит снижение скорости потока и восстановление статического давления. Импульс измеряемого статического давления потока в канале 3 при помощи трубки 7 сообщается дифференциальному манометру 8. С ростом скорости потока перепад давлений на дифференциальном манометре увеличивается, что позволяет по перепаду давлений определять скорость набегающего потока. При одной и той же скорости набегающего потока использование завихрителя 5 позволяет увеличить перепад давлений на дифма- нометре 8 в Д 1,3-1,5 раза. При этом относительная погрешность измерения перепада давления на напорном усилителе снижается во столько же раз, что позволяет увеличить точность измерения набегающего потока в соответствии с известными зависимостями как VZT, т.е. в 1,15-1,3 раза.

Предлагаемый напорный усилитель позволяет существенно увеличить угол раскрытия диффузора по сравнению с известными решениями, что при одинаковом отношении выходного диаметра диффузора к диаметру суженного сечения позволяет уменьшить его длину, Завихритель может быть установлен во входной части напорных усилителей не только сопел Вентури, но и труб Вентури, Далла и Хуппера, а также двухступенчатых микротруоок Пито- Вентури. увеличивая их коэффициент усиления в 1,3-1,5 раза, что в конечном итоге позволяет увеличить точность измерений.

Ф о рм у л а и з о б р ет е н и я

Напорный усилитель, содержащий сопло Вентури, трубку отбора динамического давления, установленные в измерительном участке трубопровода, а также U-образный

дифманометр, одна ветвь которого соединена с трубкой отбора динамического напора, а вторая ветвь с критическим сечением сопла Вентури, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, на входе в

сопло Вентури установлен завихритель потока с радиальными лопатками, установленными по отношению к продольной оси сопла под углом а 6 Vp/m . где / - полный угол раскрытия диффузора сопла

Вентури; m - степень сужения площади поперечного сечения сопла Вентури,