Многоточечный манометр Советский патент 1979 года по МПК G01L7/06 

1

Изобретение отнорится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при аэродинамических испытаниях лопаточных машин, а также в системах автоматизации про- цесса измерений давлений с применением ЭВМ.

Известны наборы манометров для многоточечных измерений давления в

газовых потоках ij. В такой набор обыно Входят несколько деформационных манометров соответствующих диапазонов, установленных на приборном щите. Размеры щитов определялись количеством и размером мансйлетров и достигали иногда несколько квадратных MSTjxtB.

; Недостаткам и указанных наборов манометров являются громоздкость и неудобство в обслуживании.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является многоточечный электромеханический манометр, содержащий корпус, соединенные каналами с приемниками полного давления сильфоны и устройство для регистрации перемещений сильфонов 2.

Недостатком указанного манометра является необходимость вычисления средних значений давлений скоростного напора, для чего в заданном сечении неравномерного потока производят измерение полных давлений в отдельных точках, расположенных как по окружности, так и по радиусу сечения с помощью приемников полного давления и маноме-пров, а затем производят вычисление среднего значения. Например, для получения среднего давления скоростного напора в одном сечении компрессора лопаточной мащины необходимо устанавливать до 10 приемников полного давления и соответственно использовать столько же манометров. Для получения 1О осредненнь1х параметров по сечениям всей л статочной мащины необходимо иметь 100 манометров для визуального контроля и такое же количество специальных датчиков, если информацию необходимо внести автоматически в ЭВМ. Однако, в этом случае погрешность определения среднего значения может достичь величины, равной сумме погрешностей каждого измерительного канала.

Целью изобретения является повышение точности измерений среднего дав лени я и обеспечение возможности ав томатического определения среднего давления скоростного напора в потоке газа с переменным градиентом давлений по сечению. ...

Это достигается тем, что в предлагаемый многоточечный манометр, содержащий корпус, сильфоны, соединенные каналами с приемниками полного давления, и устройство для регистрашга перемещений сильфонов, введены связанные с устройством для регистрации перемещений и соединённые последовательно цилиндрические винтовые пружййыс фланцами, на которых установлены объединенные в группы и размещенные по б1фужности сильфоны, причем внутренние полости диаметрально расположенных сильфонов соединены между собой и с одним из приемников полного давления.

На фиг. 1 изображена схема многоточечного манометра; на фиг. 2 - развертка пружинного узла манометра.

Прибор содержит чувствительные элементы групп сильфонов 1 и 2, размещенHbik соответственно по окружности в четном количестве на двух послеДЬЙэигбйьно и жестко связанных пружинах 3. Группы сильфонов закреплены на фланцах 4, выполненных за одно целое с пружинами

Пружины содержат ряд параллельных , упругихвйтков, образбванньк путём на рёЗанйя многозаходных винтовых пазов на двух цилиндрических поверхностях, распрложенньгх между тремя фланцами. Штуцер 5, расположенный на неподвижном фланце 4 верхней пружины 3, служит для соединения сильфона первой групnbi с ftpkeMiFUrsoM пЬлного напора, установленного в П1ЭОТОЧНОМ тракте турбомашины. Диаметрально противоположнь1й сильфон по отнощению к сильфону, связанному с штуцером 5, соединен с ним каналом 6.

; Аналогично, штуцер 7 и э;1астичная трубка 8 служат для соединения сильфе. на второй группы и диаметрально проти-, воположного ему сильфона через канал 9 с другим приемником полного давления

705287

турбомаишны. Количество парных сильфонов в первой группе с штуцерами 5 и количество парных сильфонов во второй группе с штуцерами 7 равны между собой, а сумма их равна количеству приекшиков полного давления, установленных , в измеряемом сечении тракта турбомашины.

На нижнем подвижном фланце 4 установлен дифференциально-трансформаторный датчик положения Юс сердечником 11 с возвратной пружиной 12, которая обеспечивает контакт сердечника 11с Микрометрическим.винтом - подвижным упором 13 сердечника 11.

Микрометрический винт 13 соединен скользящей муфтой 14с сельсином 15, соеданенным синхронной передачей с сельсином 16, указательной стрелкой 17 и Через передачу 18 - с потенциометром дистанционной передачи 19. Датчик пол;ржения 1О связан с электронным усилителем 20 и исполнительным двигателем 21, который соединен с селсином 15.

Работа прибора осуществляется следующим образом. При подключении приёора через штуцера 5 и 7 к. приемник;ам полного давления, установленным в сечении тракта турбомашины, в сильфонах первой и второй грзгппы создают- ,ся давления.

В полость сильфонов первой группы подаются полные давления Р, Ро... Р/ а в йолость сильфонов второй группы полные давления , Рп... Рп ,

В этом случае пружины 3 деформирук гся пропорционально суммарной сила Которую создаёт каждая группа сильфо- нов под действием давления. При этом сила, создаваемая первой группой сильфонов, воспринимается верхней пружиной и она равна,:

Sr -i- W--V

где Т - эффективная площадь одного.

сильфона,

П - число .замеряемых давлений сильфонами первой группы. Аналогично, сила, создаваемая второ группой сильфонов, воспринимается нижней пружиной, которая равна:

5г(Р Р2- Р - ---Ри 2Рь Под действие.м силы. S верхняя пружина переместится на величину Д. В этом случае средний фланец пружины . совместно с сильфонами второй группы переместится также на величину AI . Под действием давле1шя в сильфонах второй группы нижний фланец пружины переместится относительно среднего фланца на величину Aj. сторону от точ ки опоры, т.е. от верхнего неподвижног , Тогда свободный конец пружин, связанный с датчиком положения 10, бу дет иметь перемещение, равное сумме частных перемещений, т.е. Это перемещение передается дифференциально-трансформаторному датчику Положения 10, который смещается относительно сердечника 11, В этом случае в обмотках датчика возникает сигнал рассогласования, который поступает на вход электронного усилителя 20 и далее на исполнительный мотор 21, который приводит в движение сельсин 1 указательную стрелку 17, потенциометр дистанционной передачи 19, синхронную передачу сельсина 15, микрометричесг кий винт 13, сердечник 11 до установгления равновесия на входе усилителя 20 Таким образом, угол поворота микромет рического винта 13, стрелки 17 и пбте циоме-гра 19 проториионален суммарному перемещению упругого узла маномет ра. Поскольку градуировка манометра дол на производиться при подаче одинакового контроль.ного давления во все измерительные точки манометра, то может быть установлена однозначная зависимость между средний давлением и суммарным перемещением измерительной системы. Применение одного многоточечного манометра для измерения среднего йаВдения по одному сечению тракта турбомащины непосредственно в десяти точках позволяет исключить использование деС ЯТИ обычных манометров для визуального контроля и десйти специальных датчиков для (автоматического ввода данных в ЭВМ, так как данный манометр обеспечивает непосредственный отсчет показаний и выдачу необходимого сигнала для ЭВМ. Учитывая, что турбомащины имеют порядка десяти ступеней и около ста приемников полного давления, то для измерения средних значений полных давлений по сечениям этих ступеней потребует десять таких приборов вместо 100 обычных манометров и 100 специальных датчиков давления. Формула изобретения Многоточечный манометр, содержащий корпус, сильфоны, соещшенные каналами с приемниками полного давления, и ус- ройство для регистрации перемещений сильфонов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения среднего давления, в него введены связанные с устройством для регистрации перемещений и соединенные последовательно шшйн(ические винтовые пружины с фланцами, на которых установлены объединенные в группы и размещенные по окружйости сильфоны, причем внутренние полости диаметрально расположенньрс свльфсжов соединены между собой и с одним из приёмников полного давления. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Горлин С. М. и др. Аэромеханические измерения. М., Наука, 1964, с. 371.« 2.Петунин X Н. Измерение параметров газового потока, М,, Мащипостроение, 1974, с. 67-1ОО (прототип).