Датчик скорости потока Советский патент 1981 года по МПК G01P5/02 

(54) ДАТЧИК СКОРОСТИ ШТОКА

Изобретение относится к области экспериментальной гидродинамики, а именно к средствам измерения скорости характеристик газовых или жидкост ных потоков. Изобретение предназначено для измерения скоростей водных и газовых потоков в напорных клапанах, но може быть использовано также для исследования течения жидкости в открытых руслах. Известен датчик скоростного напор и направления вектора скорости. Датчик выполнен в виде мембраны с радиальными прорезями, в центре которо жестко укреплен цилиндрический стержень с приемным элементом на конце, помещенным в поток. На мембране взаимно перпендикулярно расположены четы ре электромеханических (тензометраческих) преобразователя. Конструкция позволяет работать либо в газовом поTOKei либо в потоке жидкости со свободной поверхностью Cl. Для измерения скоростных характеристик потока жидкости в напорных водоводах датчик не приемлем, так как не исключает попадания жидкости на электромеханические преобразователи. Наиболее близким по технической сущности и достигаемом результату является датчик скорости потока на базе механотронного преобразователя, состоящего из приемного элемента, укрепленного на передаточном стержне, который в свою очередь закреплен в корпусе датчика при помощи упругой мембраны. Передаточный стержень защищен от силового воздействия со стороны потока цилиндрическим кожухом и соединен с механотронным преобразователем посредством рычажной системы, выполиенной в виде упругой пластины Г23. Однако для измерения направления мгновенной скорости и ее величины в турбулентном потоке в трубах диаметром менее 5 см и при скоростях пото38ка менее 0,3 см/сек конструкция датчика не обеспечивает необходимой чувствительности. Уменьшение толщины пружины с целью увеличения чувствительности датчика не обеспечивает необходимую точность при определении направления скорости, приводя к потере устойчивости упругого элемента. Целью изобретения является повышение чувствительности датчика. Эта цель достигается тем, что в известный датчик введены поперечная .стяжка и ригель, причем упругий элемент соединен со стороны механическо го преобразователя с помощью попереч ной стяжки, а передаточный стержень прикреплен к упругому элементу через ригель, при этом упругий элемент в с чении выполнен П-обраэным и перфорированным и установлен симметрично.от носительно передаточного стержня и стержня механотронного преобразовател На фиг. 1 изображен предлагаемый датчик; на фиг. 2 - сечение П-образного упругого элемента; на фиг. 3 П-образный упругий элемент, вид сбоку; на фиг. 4 - графики зависимости выходного Тока механотронного преобразователя от величины скорости для известного датчика и предлагаемого. Датчик включает приемный элемент 1, выполненный в виде сферы, и жестк связанный с ним передаточный стержен 2., Передаточный стержень защищен от силового воздействия со стороны потока 3 заидатным цилиндрическим .кожухом 4, жестко смонтированным с корпу сом датчика 5. Корпус датчика 5 поср ством резьбового соединения закрепле в стенкб водовода 6. Передаточньш стержень крепится к корпусу датчика через гибкую мембрану 7, впаянную по периметру в корпус. Кроме крепления передаточного стержня, впаянного в центр мембраны, она предотвращает по падание влаги в корпус датчика. Пере даточный стержень через П-образный упругий элемент 8 шарнирно связан с входным стержнем механотронного преобразователя 9. П-образиый упругий элемент, вьшолненный из перфорированной полосы фольги, соединен с кор пусом механотронного преобразователя 10 крепежными винтами 11. Для определения направления вектора скорости датчик снабжен лимбом 12, укрепленным на корпусе датчика. Поперечная стяжка 13 служит для крепления механотропа к П-образному упругому элементу. С помощью ригеля I4 передаточный стержень прикреплен к упругому элементу. Датчик работает следующим образом. Поток жидкости 3 создает усилие на приемный элемент I и отклоняет его и жестко связанный с ним передаточный стержень 2. Стержень 2 имеет точку вращения в месте соединения последнего с гибкой мембраной 7. Отклонение передаточного стержня 2 потоком передается на входной стержень механотрона 9. П-образный упругий .элемент 8 обладает максимальной чувствительностью к перемещениям передаточного стержня 2 в плоскости, в которой он лежит, В направлении, перпендикуляр. ном к плоскости П-образного упругого элемента 8, он обладает максимальной жесткостью и нечувствителен к перемещениям передаточного стержня 2. Вращая датчик в стенке водовода вокруг вертикальной оси датчика и производя отсчет по лимбу 12 относительно какойлибо фиксированной точки по максимальному отклонению передаточного стержня 2, определяют направление вектора и значение мгновенной скорости в точке. На фиг. 4 представлены зависимости скорости потока жидкости . (V) от силы тока (3) на выходных клеммах датчика. Кривая 15, полученная экспериментгшьным путем для прототипа, при диаметре приемного элемента 3 мм. Кривая 16 получена экспериментально для предлагаемого датчика с диаметром приемного элемента 3 мм. Испытания датчика скорости показали, что по сравнению с прототипом, предлагаемая конструкция увеличивает его чувствительность на 44% при скорости потока 0,2 м/сек и на 50% - для скоростей более 0,6 м/сек. Формула изобретения Датчик скорости потока, содержащий приемный элемент, укрепленный на передаточном стержне, защищенном цилиндрическим кожухом и жестко связанным с одной стороной опорной мембраны, на другой стороне которой укреплен упругий элемент и стержень механотронного преобразователя, отличаю-

587

щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности датчика, в него введены поперечная стяжка и ригель, причем упругий элемент соединен со стержнем механотронного преобразова)теля с помощью поперечной стяжки, а передаточный стержень прикреплен к упругому элементу через ригель, при этом упругий элемент в сечении вьшолнен П-обраэным и перфорированным и установлен симметрично относительно передаточного стержня и стержня механотронного преобразователя.

26

Источники инфррма1 ии, принятые во внимание при экспертизе

/

/2