ДАТЧИК КОЛИЧЕСТВА ВОЗДУХА Советский патент 1970 года по МПК G01F3/36 

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения количества воздуха, проходящего в подземных выработках угольных шахт, и выдачи информации в виде электрического сигнала в сиетему телеизмерения рудничной атмосферы.

В настоящее время измерение расхода воздуха в шахтных выработках производится периодически с помощью крыльчатых анемометров.

Извесгны опытные образцы крыльчатых анемометров с электрическим выходом и термоанемометрнческие датчики с проволочными или полупроводниковыми приемными элементами, предназначаемые для работы в системе телеизмерения рудничной атмосферы.

Основным недостатком указанных датчиков является ненадежность работы в течение длительного времени, особенно на исходящих струях выемочных участков, так как отложения угольной пыли и влаги, содержащиеся в вентиляционном воздухе, на движущихся деталях анемометров и поверхности чувствительных элементов термоанемометров, приводят к резкому уменьшению точности показаПИЙ и отказу датчиков в работе.

Известны также устройства для измерения скорости газа, содержащие приемник динамического давления в виде напорной трубки, показываюпл,ий прибор, пневмоэлектрический

преобразователь и источники питанпя воздухом и электроэнергией.

Существующие образцы таких устройсгв непригодны для измерения расхода воздуха в подземных выработках угольных шахт, так как скоростные напоры вентиляционных потоков очень малы. В рабочем диаиазопе скоростей они составляют всего десятые и тысячные доли мм. вод. ст.

Цель настоящего изобретения - измерение малых значенпй скоростп нотока и исключение влияния посторонних частиц и влагп па результаты измерений.

Это достигается тем, что приемный элемент датчика выполнен в впде струйного усилителя с обратной связью, содерл ащего сопло питания, из которого с определенной скоростью под углом к нанравленпю двилсенпя потока истекает струя чистого воздуха, и приемный канал, воспринимающий давление этой струи, располагаемый в контролируемом потоке таким образом, что в рабочем диапазоне скоростей потока отклонение струн но.а воздействием гидродинамического усилия потока приводит к увеличен1ио избыточиого давления (над статическим давлением) в приемном канале, которое является выходным сигналом приемника датчика. Струя чистого воздуха, обтекая вход в приемный канал, надежно запигщает его от попадания посторонних частиц, содержащихся в вентиляционном воздухе- Коэффициент усиленця приемного элемента ю давлению обеспечивает получение выходного давления достаточного уровня для дальнейшего преобразования в электрический сигнал и неремещений стрелки показывающего прибора. Обратная связь в приемном элементе обеснечивает измерение скорости потока в требуемом диапазоне скоростей от 0,4 до 8,0 мм/сек и позволяет нопучить линейную зависимость выходного давления от скорости контролируемого потока. Кинематическая схема датчика позволяет путем изменения передаточного числа вводить в наказания прибора коррекцию по площади сечения выработки и коэффициенту ноля скоростей.

Конструкция предлагаемого устройства показана на чертеже.

Сопло 1 питания, приемный канал 2 и канал 3 обратной связи образуют приемный элемент датчика.

Система питания сжатым воздухом состой г из электромагннтиого вибратора 4, мембранной помпы 5 п емкости 6. Ротор 7 вибратора шарнирно соединен со штоком 8 помпыСонло питания импульсной трубкой 9 соодинепо с емкостью 6, а приемный канал 2 через импульсную трубку 10, Л-дроссель 11 - - с ме.мбранной коробкой /2. Л-дроссель 11 и емкость мембранной коробки образуют инерционное звено. Мембранная коробка 12 укренлена на консольной нластине 13, которая одним концом соединена с корпусом датчика, а другим опирается на юстировочный винт (на чертеже не показаи). Жесткий центр мембранной коробки снабжен упором 14, который шарнирно соединен с кулисой 15. Кине матический механизм датчика состоит из кулисы 15 с камнем 16, рычага 17 с ведущим поводком, оси 18 с ведомым поводком /9, сектора 20, триба 21, стрелки и шкалы. На конце поводка 19 установлены щетки потенциометра 22. Силовое замыкание в механизме осуществляется натяжным волоском 23. Питание датчика электроэнергией осуществляегся через блок 24.

Описываемое устройство работает следуюп;им образомПри включении датчика в сеть переменного тока ротор 7 электромагнитного вибратора 4 колеблется с частотой питающей сети. Колебания ротора 7 через шток 8 передаются мембране номны 5 одностороннего действня. При всасывании воздух через нагнетательное сопло 25 попадает в полость помны над мембраной. При нагнетании воздух выталкивается в виде направленной струи через соило 25. Эта струя воспринимается вторым соплом 26, в котором происходит частичное поеобразование динамической энергии струи в давление.

сти 6. По импульсной трубке 9 воздух под давлением 80 мм вод. ст. иостуиает к соплу / питания приемного элемента.

Приемиый элемент расиоложен в контролируемом потоке 27 таким образом, что струя 28 чистого воздуха истекает в поток под углом к направлению его движения. При истечении в неподвижную среду струя 28 проходит мимо ириемного канала 2, почти пе

задевая его, избыточное давление в канале будет равно нулю. Под действием гидродинамического усилия иотока 27 струя 28 отклоняется к приемному каналу 2 и давление в нем увеличивается. Избыточное (над статическим давлением иотока в месте установки датчика) давление в ириемном канале 2 будет пропорционально кинетической энергии части струи 28, попавшей в канал. Часть струи 8, попавшая в канал обратной связи,

направляется обратно к струе и препятствует ее сносу.

Обратная связь позволяет с помощью одной струи измерять скорость потока в требуемом диапазоне скоростей от 0,4 до 8,0 мм/сек и

получить линейную зависимость избыточного давления в ириемном канале 2 от скорости потока 27.

Давление воздуха в канале 2 по импульсной трубке 10 через Л-дроссель 11 передаег

ся в полость мембранной коробки 12. Перемещение жесткого центра коробки 12 через кулису 15, рычаг 17 и иоводок 19 передается к щеткам потенциометра 22. Одновременно поворот осп /8 через зубчатый сектор 20 и

триб 21 передается к стрелке показывающего прибораПередвигая камень 16 кулисы, можно изменять передаточное число механизма и вводить коррекцию иа площадь сечения выработки и коэффициент поля скоростей.

Мощность, потребляемая датчиком, легко позволяет обеспечить искробезопасность измерительной схемы.

45

Предмет изобретения

Датчик количества воздуха, например, для контроля рудничной атмосферы, содержащий

приемник динамического давления потока, иоказываюпдий прибор, пневмоэлектрический преобразователь и источники питания воздухом и электроэнергией, отличающийся тем, что, с целью измерения малых значений скорости потока и исключения влияния посторонних частиц и влаги на результаты измерений, приемный элемент датчика выполнен в виде струйного усилителя, содержащего сопло питания, приемный канал, соединенный с

пневмоэлектрическим преобразователем, и канал обратной связи, и установлен в потоке таким образом, что струя чистого воздух.а из сопла питания истекает в поток под углом к направлению его движения.

2