Устройство для измерения скорости потока жидкости или газа Советский патент 1982 года по МПК G01P5/12 

(5) УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОТОКА ЖИДКОСТИ или ГАЗА

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зоаано для измерения скорости медленно меняющихся потоков жидкости или газа.

Известно устройство для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащее полупроводниковую термобатарею, корпус и измерительный прибор. Одни с.паи термооатареи, называемые рабочими, расположены в набегающем потоке перпендикулярно вектору скорости, а другие спаи, свобйдные, расположены в окружающем пространстве f 1 .

Недостатком этого устройства яв Л1яется зависимость показаний регистрирующего прибора от колебаний температуры потока и среды, а также низкая чувствительность.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащее обтекаемый потоком корпус

из теплоизоляционного материала, ось которого установлена вдоль на- . правления потока, термоз;1ектричес куй батарею с холодными и горячими слоями, контактирующими с потоком, источник стабилизированного напряжения и регистратор.

Нагреваемая электрическим током термоэлектрическая батарея расположена в плоскости измерителя темпе10ратуры, выполненного также в виде термоэлектрической батареи f2J.

Недостатком известного устрой - ства является его сложность, вытекающая из-за наличия двух громозд15ких термоэлектрических батарей и недостаточно высокая чувствительность ввиду малой поверхности теплообмена термобатарей с окружагацим потоком.

Цель изобретения - упрощение кон20струкции и повышение чувствительности устройства.

Поставленная цель достигается тем, что 8 устройстве, содержащем обтекаемый потоком корпус из теплоизоляционного материала, ось которого установлена вдоль направления потока, термоэлектрическую батарею с холодными и горячими слоями, контактирующими с потоком, источник стабилизированного напряжения и регистратор, термоэлектрическая батарея выполнена в виде двух брусков из полупроводникового материала различного типа проводимостей, установленных внутри корпуса параллельно его оси, при этом концы брусков соединены теплопроводниками с поверхностью корпуса.

Корпус выполнен в виде проточной камеры, внутри которой размещены вдоль оси корпуса ветви тepмoэлekтрической батареи.

На фиг, 1 представлена чувствительная часть устройства по первому вариантуJ на фиг. 2 - второй вариант устройства , на фиг. 3 - электрическая схема устройства.

В первом варианте устройства (фиг. 1) в теплоизоляционном корпусе 1 вмонтированы составные ветви, состоящие из двух брусков 2 полупроводникового материала, соединенные между собой теплопроводом 3 на меди. Концы ветвей выведены на внут реннюю поверхность корпуса. Коммутация ветвей с разной проводимостью в батарею выполнена в свободнйм объеме корпуса, через который пропускается поток. Длина теплопровода выбирается в зависимости от необходимой глубины обратной связи по тепловому потоку. Геометрические размеры полупроводниковых брусков согласуют по величине теплового потока через них.

Во втором варианте устройства (фиг, 2) ветви 4 размещены целиком в свободном пространстве изоляционного корпуса 5 вдоль оси датчика концентрично по сечению и прикреплены к корпусу с помощью коммутационных шин 6. Расстояние, на которое расположены ветви от поверхности корпуса, зависит от вязкостных свойств вещества в потоке и внутреннего поперечного сечения датчика.

Регистрирующая часть устройства (фиг. З) содержит источник 7 ста билизированного напряжения со средней точкой, схему 8 компенсации начального потока, показывающий прибор 9 переключатель 10 пределов измерения и термокомпенсатор 11. К регистрирующей части подключают концы термобатареи 12, 5 Устройство работает следующим обра зом.

Включается источник напряжения. Через термобатарею проходит постоянный электрический ток, который созo дает в измеряемой среде перепад температур между точками, удаленными друг от друга на расстояние, равное длине теплопровода. Выжидается времяустановления рабочего режима, для

$ газовых потоков его значение Не превышает 5 мин, В отсутствии газового потока стрелку показывающего прибора устанавливают на нуль с помощью переменного резистора 13, т.е.

0 производят компенсацию начального тока при скорости потока, равной нулю. Затем через устройство пропускается исследуемый поток, который нарушает тепловой режим источ5 НИКОВ тепла, и после установления стационарного состояния оценивают скорость его перемещения по отклонению стрелки прибора.

Расположение двух источников тепла, имеющих разные знаки в движущемся потоке вдоль направления его движения, создается условно, в результате действия которого один источник загружает по теплу другой, источник. Тогда движущийся поток, замыкая цепь теплового потока в датчике, выступает как элемент обратной связи по теплу.

Расположение ветвей термобатарей целиком в набегающем потоке вдоль направления его движения дает дополнительный положительный эффект, заключающийся в повышении чувствительности устройства. При прохождении электрического тока по ветвям на холодном конце термобатареи поглощается тепло, а на горячем выделяется геппо Пельтье, пропорциональное по величине электрическому току. Дополнительно на омическом сопротивлении выделяется тепло Джоуля, пропорциональное квадрату электрического тока, В случае, когда ветви термобатареи закрыты в объеме материала корпуса, тепло Джоуля передается теплопроводностью к теплообменным поверхностям (слаям) и ухудшает параметры, термобатареи. Если ветви распложены в потоке, то джоулево тепло уносится потоком газа и дополнительно нарружает холодные спаи, увеличивая крутизну выходной характеристики, т.е. тепло Джоуля становится носителем информации о скорости потока газа. Предлагаемое устройство позволит упростить конструкцию устройства за счет исключения второй термобатареи и повысить чувствительность за счет увеличения поверхности теплообмена термобатареи с потоком. Формула изобретения 1. Устройство для измерения скорости потока жидкости или газа, содержащее обтекаемый потоком корпус из теплоизоляционного материала, ос которого установлена вдоль направления потока, термоэлектрическую батарею с холодными и горячими слоями, контактирующими с потоком, источник стабилизированного напряже314ния и регистратор, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции устройства, термоэлектрическая батарея выполнена в виде двух брусков из полупроводникового материала различного типа проводимостей, установленных внутри корпуса параллельно его оси, при этом концы брусков соединены теплопроводниками с поверхностью корпуса, 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, корпус выполнен в-виде проточной камеры, внутри которой размещены вдоль оси корпуса ветви термоэлектрической батареи.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 580508, кл. G 01 Р 5/12, 1976. 2,Авторское.свидетельство СССР f k36283, кл. G 01 Р 5/12, 197 (прототип).

Фиг. 1