Датчик отношения давлений Советский патент 1979 года по МПК G01L15/00 

Изобретение относится к измерительным средствам и может найти применение в системах управления ГТД, например в системе противопожарной защиты. Известны струйные элементы, используемые в системах регулирования двигателей для поддержания постоянного отношения давлений, в которых два входных сигнала поступают в сопла, направленные навстречу друг другу, а выходным сигналом служит давление в кольцевой камере, открытой со стороны торца сопла. Величина устанавливаюш.егося в этой камере давления зависит от расположения точки встречи струи и, следовательно, от отношения входных сигналов 1. Недостатком таких устройств является влияние давления на уровень выходного сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является датчик отношения давлений, содержащий сопло питания, соединенное с источником высокого давления, и приемное сопло, установленные в камере, соединенной с источником низкого давления 2. По давлению в приемном сопле судят об отношении входных давлений. Недостатком этого устройства является влияние давления на входе в сопло питания на уровень вы.ходного сигнала давления в приемном сопле, что снижает его точность. Целью настоящего изобретения является повышение точности датчика отношения давлений. Это достигается тем, что в нем приемное сопло выполнено в виде приемника полного давления с радильными отверстиями у глухого торца. Дополнительными отличиями датчика являются следующие: сопло питания в нем выполнено в виде сверхзвукового сопла Лаваля; с целью расширения области применения сопло питания выполнено с косым срезом, а в ка.мере установлено несколько пр грмциков полного давления; в сопле питания и приемнике полного давления установлены преобразователи температуры, соединенные по мостовой охем.е. Предложенный датчик обладает релейной характеристикой. Схемы различных вариантов выполнения датчика отношения давления представлены на фиг. -4. На фиг. 1 представлена схема датчика отношения давления; на фиг. 2 - схема датчика отношения давлений с соплом питания типа сопла Лаваля; на фиг. 3 - схема датчика отношения давлений с п-ступенчатым выходным сигналом; на фиг. 4 - схема датчика отношения давлений с применением преобразователей температуры в электрический сигнал. Датчик отношения давлений, (см. фиг. 1) состоит из соосно установленных в камере 1 сопла питания 2 и приемного сопла 3, выполненного в виде приемника полного давления, цилиндра с радиальными отверстиями 4, расположенными на некотором расстоянии от глухого торца 5. Камера 1 через отверстия б сообш,ена с источником низкого давления 7, например, с входом воздуха в компрессор, а вход сопла питания 2 сообшен с источнико.м высокого давления 8, например, с выходом воздуха из компрессора. Возможные случаи осушествления предлагаемого реле отношения давлений иллюстрируются фиг. 2, 3. На фиг. 2 в качестве сопла питания применено сверхзвуковое сопло Лаваля для уменьшения степени нерасчетности струи, истекающей из сопла питания. На фиг. 3 применено сопло питания с косым разрезом 9 и приемники полного давлс; и-,1 того, чтобы получить дат ::ик отгюшекия давлений с п-ступенчатым в ь ходом. Ма выходе в сопло питания 2 и внутри приемника полного давления 3 у глухого сю торца 5 установлены преобразователи температуры 10 и 11, в качестве которых могут быть использованы термопары (фиг. 4) или термометры сопротивления. Преобразователи 10 и 11 соединены, образуя электрический мост. Датчик отношения давлений работает следу ош,и.1 образом. Газ высокого давления, например воздух, после компрессора подводится к соплу питания 2, камера 1 сообщаетС5т с источником низкого давления, например, с выходом воздуха в компрессор. При определеккой геометрии элементов датчика, в зависимости от отношения входных давлений, внутри приемника 3 возникают пульсации давления, частота которых определяется, в ос.човком, температурой торможения и геометрическими размерами. Амплитуда пульсаций зависит от давления на входе в сопло питания и относительно, слабо от отношения давления. Возбуждение колебаний S устройстве происходит при строго определенном отношении давления, при этом автоко.зебания с большой амплитудой сохраняются в mnpoKON диапазоне изменения отношения давлений, превышающего отношение, имевшее место при возбуждении, а при меньших от.1 ошениях автоколебания отсутствук;т. Если отношение входных давлений не достигло значения отношения давлений, при котором срабатывает датчик, то сигнал на выходе отсутствует. Настройка датчика на срабатывание при определенном отношении давлений производится с помош;ью изменения расстояния от среза сопла питания 2 до открытого торца приемника полного давления 3, внутреннего диаметра приемника полного давления 3, диаметра радиальных отверстий 4 около глухого торца 5 приемника 3. Выходным сигналом датчика отношения давления является частота пульсаций. Было установлено также, что в каждом цикле через удержанную порцию газа проходит система скачков уплотнения и волн расширения. Поскольку частота колебаний высокая (1-5 кГц), то даже малое приращение температуры за один цикл приводит к быстрому нагреванию газа вблизи глухого торца 5 приемника 3, где можно установить преобразователь температуры 11. В результате повышения температуры сигнал с преобразователя 11 изменяется, происходит разбаланс Моста, на котором появляется выходной сигнал, который поступает в систему управления ГТД. Предложенный датчик отношения давлений обладает высокой помехозащищенностью, так как при малых отнощениях давлений,когда имеет место аэродинамический щум, повышения температуры не происходит и датчик не реагирует на возникшие пульсации давления. Использование предлагаемого датчика отношения давлений обеспечивает следующие преимущества по сравнению с существующим устройством: возможность получения электрического выходного сигнала, который не зависи.; от давления и температуры газа на входе в сопло питания, что создает известные удобства при использовании устройства в качестве реле степени повышения давления в компрессоре и степени расщирения в турбине и сопле; возможность получения устройства с большой помехозащищенностью, стойкостью струйных элементов к воздействию вибрации и высоких температур по сравнению с гидро.механическими элементами, например, мембранами или сильфонами. Формула изобретения 1. Датчик отношения давлений, содержащий сопло питания, соединенное с источНИКОМ высокого давления, и приемное сопло, установленные .в камере, соединенной с источником низкого давления, отличающийся тем, что с целью повышения точности датчика, в нем приемное сопло выполнено в

виде приемника полного давления с радиальными отверстиями у глухого торца.

2.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что в нем сопло питания выполнено в виде сверхзвукового сопла Лаваля.

3.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения, в нем сопло питания выполнено с косым срезом, а в камере установлено несколько приемников полного давления.

4. Датчик по п. 1, отличающийся тем, что в сопле питания и приемнике полного давления установлены преобразователи температуры, соединенные по мостовой схеме. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Великобритании Л 1195994, кл. G 3 Н, 1970.

2.Приборы и элементы автоматики. Экспресс-информация ЦНИИПИ. ЛЬ 46, 1970,

ред. 192.

РигЛ

fus.S

5 Фиг.