Устройство для измерения проводимости потока высокотемпературной среды Советский патент 1978 года по МПК G01N27/02 

I

изобретение относится к устройствам для исследования электрофизических свойств потоков высокотемпературных сред, .например электропроводности продуктов сгорания, используемых в качестве рабочего тела в каналах магнитогидродинамических генераторов.

Известны устройства для измерения электропроводности в газовых струях индукционным методом, содержащие катушку индуктивности, охватывающую измерительный канал из кварца l. Измеряя параметры контура при задан . ных размерах катушки и струи и подобранных частотах, можно определить величину проводимости по сечению.

3 этих устройствах при исследовании высокотемпературных потоков в:момент запуска .источника потока вследствие непосредственного контакта потока с кварцевой трубкой, последняя под воздействием теплового удара растрескивается.

Наиболее близким техническим решением к Предложенному является уст ройство для измерения проводимости высокотемпературной среды, содержаще измерительный канал, индукционную катушку, экранирующий корпус 2.

2

в описанном устройстве до момента запуска источника потока газакварцевая трубка охлаждается водой и стенка трубки поддерживается холодной. При исследовании высокотемпературного потока в момент запуска источника газового потока происходит непосредственный контакт горячей струи с холодной стенкой трубки

0 и под воздействием теплового удара кварцевая трубка растрескивается или разрушается.

Одновременное охлаждение кварцевой трубки водой и атмосферным ;воз5духом за счет эжекции в течение цикла работы источника газового потока создает неравномерность свойств струи по сечению, т.е. периферийные слои более холодные, чем ядро пото0ка, что приводит к погрешности измерения электропроводности с помощью индукционной катушки, обладающей большей чувствительностью к периферийным слоям.

5

Цель изобретения-повышение надежности и точности измерений проводимости потока высокотемпературной среды-.

Цель достигается тем, что стенки измерительного канала выполнены трехслойными, причем средний слой выполнен из пластическогд диэлектри ка, а наружный слой - из механически прочного материала. На чертеже представлено измерительное устройство 5 разрезе. Наружный слой является корпусом и служит для предохранения внутренних слоев от механического повреждения и восприятия усилий, возникающих при их температурном расширении. При использовании для изме рения проводимости потока проходног индукционного датчика корпус выполняется из диэлектрического материала, например стеклотекстолита. Промежуточный слой 2, выполненный из пластического материала, служит для теплозащиты корпуса и, за счет податливости материала, для компенсации температурных расширений внут реннего слоя 3 при резком контакте последнего с высокотемпературным потоком. Для исследования свойств высокотемпературных гомогенных газовых потоков внутренний слой 3, контактирующий непосредственно с движущимся потоком, обычно выполняется из высокотемпературной керамики, например алюмонитрида бора (АБН). В этом случае толщина внутреннего сло определяется технологическими соображениями в процессе изготовления, так как наружный слой имеет теплозащиту в виде промежуточного слоя 2 обладающего малой теплопроводностью Канал охватывает индукционная катуш ка 4, заключенная в экранирующий корпус 5. Работа устройства заключается в следующем. . При непосредственном контакте высокотемпературного потока газа с холодной стенкой канала в момент прекращения действия защиты на поверхность стенки со стороны газа резко воздействуют интенсивные тепл вые потоки Степловой удар )что п водит к значительному температурном расширению внутреннего слоя 3.Измен ние объема внутреннего слоя воспринимается промежуточным пластичным слоем 2, который играет роль демпфера при передаче корпусу 1 силово воздействия, обусловленного темпер турным расширением внутреннего сло 3. в то же время промежуточный сло создавая упругое противодействующе усилие, значительно снижает скорос расширения внутреннего слоя, что позволяет избежать его растре .кивания и разрушения. За счет малой теплопроводности материала промежуточного слоя значительно уменьшается уровень тепловых потоков, идущих во- время испытаний от исследуемой среды в корпус 1, который непосредственно схватывает индукционная катушка,и тем самым поддержива-ется на поверхности корпуса температура, обеспечивающая нормальную работу колебательного контура,в состав которого входит катушка, в течение всего цикла испытаний. Применение устройства позволяет надежно сохранить целостность измерительного канала при резком контакте стенок последнего с потоком высокотемпературной среды и, следовательно, получить более достоверные и надежные результаты измерений, обеспечивает пойторное использование канала в последующих испытаниях йри сохранении геометрических размеров проточной части в требуемых пределах. Применение трехслойной конструкции стенки измерительного канала позволяет повысить чувствительность устройства, так как подбором соответствующих материалов для слоев можно их толщину выбирать только исходя из технологических соображений. В этом случае общая толщина трехслойной стенки может быть значительно меньше толщины стенки однослойного канада. Формула изобретения Устройство для измерения проводимости .потока высокотемпературной среды, содержащее измерительный канал, индукционную катушку и экранирующий корпус, отличающееd я тем, что, с целью повышения надежности и точности измерения, стенки измерительного канала выполнены трехслойными, причем средний слой выполнен из пластического диэлектрика, а наружный - из механически прочного материала. Источники информации, -принятые во внимание при Э1 спертизе: 1.Известия вузов, серия Авиационная техника 4, 1974,с.84-89 2.Журнал технической физики т.ХХХП вып.9, 1962, 112-113.