Устройство для измерения пульсаций давления газа Советский патент 1982 года по МПК G01L7/00 

Изобретение относится к измерен - ям пульсирующих давлений и может най ти применение для измерения пульсаций давления, например, в воздушногазовом тракте ГТД при исследовании газодинамической устойчивости компре сора, поля пульсаций давления в камере сгорания перед турбиной, а так же в форсажной камере сгорания. При измерении пульсацийдавления в условиях дестабилизирунадих факторов (высоких и низких температур, больших виброперегрузок и. скоростей обтекания) датчик пульсирующих давлений выносится из зоны действия этих факторов и подсоединяется к точ ке измерения при помощи подводяиего канала. Одним из основных требований предъявляемых к такому устройству (подводящий канал - датчик является высокая динамическая точность, которая может быть обеспечена при равномерной передаче динамического давления со входа в-канал к датчику при различных уровнях среднего давления. Это требование выполняется при установке на выходном конце нодводящего трубопрювода согла.сованной акустической нагрузки, обеспечивающей режим бегугаих воли в трубопроводе. Известно устройство, содержащее приемный патрубок, переходник с датчиком давления и пог.потитель колебаний, выполнёиный в виде, отрезка трубопровода, заполненного пористым материсшом 1 . Однако устройство имеет большие габариты и вес и не может быть использовано для измерения пульсаций давления при различных уровнях среднего давления. Известно устройство, содержащее датчик давления с присоединенным каналом, проточную камеру с дросселирующим отверстием и пневматические сопротивления внутри нее 2. Однако устройство может работать с достаточной точностью лишь в узких пределах изменения среднего давления, что связано с возникновением критических режимов течения газа и появлением существенных динамических искажений. Цель изобретения - повышение точности измерения. Указанная цель достигается- тем, что устройство снабжено вакуумированным подпружиненным сильфоном, один торец которого жестко закреплен в корпусе, а ко второму прикреплен торец цилиндрической обоймы, внутри ко торой со стороны другого торца запрессован дросселирующий элемент, вы полненный в виде пористой, втулки, причем в обойме между пористой втулкой и сильфоном выполнены радиальные отверстия,конец подводящего трубопровода выполнен заглушенным, снабжен радиальными отверстиями и пропущен сквозь пористую втулку в полость обо мы. Па чертеже изображена конструктивная схема устройства для измерения пульсаций давления газа. Устройство состоит из герметичного цилиндрического корпуса 1, внутри которого с одной стороны при помоци заглушки 2 закреплен вакуумированный сильфон 3, а с другой стороны приварен корпус датчика 4. Свободная п лость внутри корпуса 1 составляет объем расширительной камеры. Через корпус датчика 4 проходит вовнутрь корпуса 1 ПОДВОДЯЩИЙ трубопровод 5, который заглушен на выходном конце и прикреплен сваркой к корпусу датчика 4. В корпусе датчика 4.установлен датчик б пульсаций давления, к которому подводится измеряемое давление из подводящего трубопровода 5 через высверленный канал 7, Внутри сильфона 3 установлена пружина 8, упираю щаяся в торцы сильфона, а к свободно му торцу сильфона прикреплена сваркой цилиндрическая обойма 9, внутри которой запрессована и заглушена с наружного торца дросселирующая порис тая втулка 10. В обойме 9 между пори той втулкой 10 и сильфоном 3 выполнены радиальные отверстия 11. Порис тая втулка 10 установлена на подвиж ной посадке на заглушенный конец по водящего трубопровода 5, причем на одном из сечений трубопровода , охв тываемом пористой втулкой 10, выпол нены радиальные отверстия 12. Эффективная поперечная площадь и жесткость сильфона 3, жесткость пру жины 8 и осевое положение пористой втулки 10 относительно радиальных отверстий 12 подводящего трубопрово да 5 подобраны таким образом, что обеспечивается равенство сопротивле ния пористой втулки 10 волновому со ротивлению подводящего трубопровода 5. Соотношение указанных параметров элементов устройства может быть получено, если рассмотреть уравнение равновесия сил, действующих на нару ный торец сильфона Р-ЗЭФ ль(СС+СПР) , ( где Р - среднее давление; 5гф - эффективная поперечная площадь сильфона; Сс - жесткость сильфона; СПР. жесткость пружины; uL - деформация сильфона под действием давления Р. Из равенства (1) получаем (2) СС+СПР Сопротивление, пористой втулки 10 пропорционально ее длине R К.дь,(3) где К - сопротивление пористой втулки, приходящееся на единицу ее длины. Подставляя в соотношение (3) вместо параметра дЬ его выражение (2), получаем R Р« Из этого равенства следует, что сопротивление пористой втулки 10 пропорционально среднему давлению Р. Приравнивая сопротивление пористой втулки R волновому сопротивлению Z подводящего трубопровода 5, получаемСС+СПР ЗФ После сборки устройства производят его настройку при помощи резьбовой заглушки 2, которая после настройки контрится винтом 13. При этом пористую втулку 10 устанавливают относительно радиальных отверстий 12 подводящего трубопровода 5 с такой длиной дросселирования L, что при заданном давлении обеспечивается равенство сопротивления пористой втулки 10 волновому сопротивлению подводящего трубопровода 5. Устройство работает следующим образом. При изменении среднего давления, при его увеличении, вакуунапримермированный сильфон 3 сжимается и перемещает вместе с обоймой 9 пористую втулку 10. При этом увеличивается. длина дросселирования газа в пористой втулке пропорционально увеличению среднего давления. Это, в свою очередь, приводит к пропорциональному увеличению сопротивления пористой втулки (за счет увеличения длины дросселирования) и автоматическому выполнению равенства сопротивления пористой втулки волновому сопротивлению подводящего трубопровода. Предлагаемое устройство дпя измерения пульсаций давления газа обладает высокой динамической точностью при различных уровнях среднего давления и надежностью, достигнутой за счет устранения постоянного протока гаЭа через дросселирующий элемент. Исключаются затраты на аварийно-восстановительные работы, связанные с загрязнением устройства, повышается ресурс устройства.