Устройство для автоматического измерения индекса Воббе горючих газов Советский патент 1983 года по МПК G01N25/30 

Изобретение относится к автоматизации, в частности к устройствам контроля и регулирования процессов сгорания газов.

Известно устройство для автоматического измерения индекса Воббе горючих газов, содержащее выходной преобразователь и чувствительный элемент, выполненный в виде двух вертикально расположенных коаксиальных металлических трубок, жестко соединенных между собой нижними концами, причем внутренняя трубка соединена с коротким плечом двуплечего рычага, длинное плечо которого через механическую передачу соединено с выходным преобразователем Ci.

Это устройство позволяет автоматически измерять индекс Воббе горючих газов.

Однако в чувствительнотл элементе имеет место взаимное влияние друг на друга тепловых потоков, излучаемых коаксиальными трубками, вызывающее относительное смещение трубок при изменении температуры окружающего воздуха и снижающее точность и надежность устройства.

В механической передаче, состоящей из ряда рычагов, осей штифтов и т.п.

возникают люфты и затирания, также снижающие точность и надежность устройства.

Продукты горения удаляются через внутреннюю коаксиальную трубку чувствительного элемента за счет возникающей в трубке естественной тяги, создавая ламинарный тепловой поток, на который оказывает значительное

10 влияние температура и движение окружающего (воз духа, что также снижает точность и надежность устройства.

Известно также устройство для автоматического измерения индекса

15 Воббе горючих газов, содержащее выходной преобразователь и чувствительный элемент, выполненный в виде двух вертикально расположенных коаксиальных металлических трубок, жестко

20 соединенных между собой нижними концами, причем внутренняя трубка соединена с коротким плечом двуплечего рычага длинное плечо которого через механическую передачу соединено с

25 выходным преобразователем.

Это устройство позволяет автоматически измерять индекс Воббе горют чих газов, однако имеет те же недос30татки, что и упомянутое устройство.

снижающие точность и надежность устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для автоматического измерения индекса Воббе горючих газов, содержащее выходной преобразователь и чувствительный элемент, выполненный в виде двух вертикально расположенных коаксиальных металлических трубок, жестко соединенных между собой нижними концами, причем внутренняя труба соединена с коротким плечом двуплечего рычага, длинное плечо которого через механическую передачу соединено с выходным ферродинамическим преобразователем, имеющим возвратную пружину 2 .

Это устройство позволяет автоматически измерять индекс Воббе горючих газов, однако, в связи с тем, устройстве применен ферродинамический выходной преобразователь с возвратной пружиной, которая через механическую передачу воздействует с переменным усилием на внутреннюю трубку чувствительного элемента,вызывая тем самым деформацию трубки, снижается точность и надежность устройства.

Цель изобретения - повышение точности и надежности устройства.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для автоматического измерения индекса Воббе горючих газов, содержащем выходной преобразователь и чувствительный элемент, выполненный в виде двух вертикально расположенных коаксиальных металлических трубок, жестко соединенных между собой нижними концами, причем внутренняя трубка соединена с коротким плечом двуплечего рычага, длинное плечо двуплечего рычага соединено с плунжером дифференциальнотрансформаторного преобразователя, внутренняя поверхность внутренней и наружная поверхность наружной трубок выполнены поглощающими, а наружная поверхность внутренней и внутренняя поверхность наружной трубок выполнены отражающими, внутри внутренней трубки закреплена спиралЬ; выполненная из металлической пластины толщиной не более 0,01 наружного диаметра внутренней трубки и шириной не более 1/4 его, причем шаг спирали равен половине этого диаметра.

На чертеже изображена структурная схема устройства.

Устройство содержит двуплечий рычаг 1, качающийся на ленточном шарнире 2.

Длинное плечо двуплечего рычага 1 срединено с плунжером 3 дифферен циально-трансформаторного преобргсзо

вателя.Короткое плечо двуплечего рычага 1 соединено через ленточный шарнир 5 с верхним концом внутренней трубки б чувствительного элемента 7. Нижний конец трубки 6 жестко соединен с нижним концом наружной трубки 8 чувствительного элемента 7. Верхний конец трубки 8 жестко соединен с основанием (базой) 9 устройства.

Внутренняя поверхность внутренней трубки 6 и наружная поверхность наружной трубки 8 выполнены поглощающими, например покрытыми нефтяной сажей, образующей, шероховатую поверхность .

Наружная поверхность внутренней трубки 6 и внутренняя поверхность наружной Трубки 8 выполнены отражающими- например полированными.

Внутри внутренней трубки б закреплена спираль 10, выполненная из металлической пластины толщиной не более одной сотой доли, а шириной не более четверти наружного диаметра внутренней трубки, причем шаг спирали равен половине этого диаметра.

Устройство работает следующим образом.

Анализируемый газ сгорает в горелке (на чертеже не покс1зана) , расположенной в нижней части внутренней трубки б чувствительного элемента 7.

Тепловой поток, образующийся при сгорании газа, нагревает трубки 6 и чувствительного элемента 7, которые одновременно реагируют и на тепловой поток окружающей среды.

Относительное перемещение трубок б и 8, вызванное воздействием на них упомянутых тепловых потоков, передается от верхнего конца внутренней трубки б через двуплечий рычаг 1 плунжеру-3 дифференциально-трансформаторного преобразователя.

дифференциально-трансформаторный преобразователь 4 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный текущему значению индекса Бобба анализируемого газа, который может передаваться, например, на вторичный регистрирующий прибор (на чертеже не показан), отгргщуированный в единицах индекса Воббе.

Соединение длинного плеча двуплечего рычага непосредственно с плунжером выходного дифференциально-транформаторного преобразователя позволяет исключить люфты, трения и за счет этого повысить точность и надежность устройства.

Применение в качестве выходного преобразователя дифференциашьнотрансформаторного преобразователя, в котором отсутствует возвратная пружина, обеспечивает постоянное механическое усилие, определяемое весом плунжера, на двуплечий рычаг и, следовательно, на внутреннюю трубку чувствительного элемента, что повьпаает точность и надежность устройства. Выполнение внутренней поверхности внутренней и наружной поверхности наружной трубок поглощающими, а наружной поверхности внутренней и внут ренней поверхности наружной трубок отражающими обеспечит более полное поглощение тепла внутренней поверхности внутренней и наружной поверхностью наружной коаксиальных трубок а также уменьшит степень взаимного, влияния друг на другатепловых потоков, излучаемых трубками чувствительного элемента. Формула лучистого - теплообмена меж ду двумя серыми поверхностями в зам нутом пространстве, когда одна из поверхностей облекает другую, имеет следующий вид - (1г-)1 ifEoVl 10o| 100/ J -количество тепла переданного от внутренней поверх ности к наружной -приведенная стеT if,-) пень черноты системы тел -коэффициент излучения абсолютного черного тела} -соответственно по верхности внутре ней и наружной трубок; -соответственно а солютные темпера туры внутренней и наружной поверхностей;-.соответственно степени черноты внутренней и наружной поверхнос тей. Выполнение упомянутых поверхностей трубок отрсика1бщимн приводит к уменьшению степеней их черноты ( и, следовательно, к уменд.шению приведенной степени черноты системы коаксиальных трубок чувствительного элемента (Е) и количества тепла, передаваемого от внутренней трубки к наружной. Таким образом, степень взаимного влияния друг на друга тепловых потоков, излучаемых трубками чувствительного элемента, уменьшается, что повышает точность и надежность устройства. Введенная во внутреннюю трубку чувствительного элемента спираль турбулирует тепловой поток в трубке, повышает и делает более равномерной теплопередачу в чувствительном элементе и тем самым повышает точность устройства за счет повышения его чувствительности. Формула изобретения Устройство для автоматического измерения индекса Воббе горючих газов, содержащее выходной преобразователь и чувствительный элемент, выполненный в виде двух вертикально расположенных коаксиальных металлических трубок, жестко соединенных между собой нижними концами, причем внутренняя трубка соединена с корот- КИМ плечом двуплечего рычага, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и надежности устройства, длинное плечо двуплечего рычага соединено с плунжером дифференциально-трансформаторного преобразователя, внутЕ енняя поверхность внутренней и наружная поверхность наружной трубок выполнены поглощанвдими, а наружная поверхность внутренней к внутренняя поверхность наружной трубок выполнены отражающими, внутри внутренней трубки закреплена спираль, выполненная из металлической пластины толщиной не более 0,01 наружного диаметра внутренней трубки и шириной не более 1/4 его, причем шаг спирали равен половине этого диаметра. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 145027, кл. G 01 В 21/10, 1963. 2.Проект 45649- КБ А иМ ГиПрококса. Харьков, 1978 (прототип).