Устройство для измерения давления в потоке газа Советский патент 1983 года по МПК G01L19/00 

трубки неравномерно, в отсутствие измеряемого потока, к&к правило, изм няется по параболическому закону и зависит от числа Рейнольдса продувае мой и других перечисленных выше причин. При встречном натекании измеряе мого потока (измерение полного напора) такая эпюра скоростей часто оказывается неустойчивой if деформируетс неопределенным образом, существенно влияя на величину потерь выхода. При измерении статического давления потока поле скоростей продуваемого газа на выходе из трубки не может быть равномерным в результате воздей ствия набегающего сбоку контролируемого потока на вытекающую из трубки струю продуваемого газа. Это также приводит к появлению значительных потерь выхода, которые входят состаа ной частью в измеряемый сигнал. Нестабильность этих потерь, вызванная например, нестабильностью продувки, приводит к погрешности измерени.я. При измерении статическо о давления появляется необходимость контрол ровать и регулировать расход прбдуваемой среды, что усложняет вторичные схемы. Неравномерное поле скоростей сред истекающей из трубки, наличие зон (обычно пристенных) малых скоростей способствуют попаданию в трубку частиц, транспортируемых потоком, что снижает надежность устройства. Цель изобретения - повышение точ-ности и надежности измерения за счет выравнивания поля скоростей истекающего газа. Эта цель достигается тем, что в устройстве для измерения давления в потоке газа на конце продувочной трубки выполнено сужение в виде расходомерного сопла с двумя приемниками давления в плоскостях входного и выходного сечений на его внутренней поверхности, а в линии подачи продувочного газа установлен дроссель, при этом приемники давления подключены к измерительному блоку. На чертеже схематически изображен предлагаемое устройство. Устройство содержит трубку 1,введенную в трубопровод 2, так что ее концевой участок размещен параллельно линиям тока контролируемого потока. По трубке 1 продувается газ.На концевом участке трубки 1 установлен выравниватель поля скоростей искающе среды, выполненный в виде расходомер ного сопла 3. . Вплотную к срезу концевого участк на внутренней боковой поверхности со ла 3 размещен приемник 4 давления контролируемого потока, соединенный с регистратором 5 давления, вхохищим в измерителышй блок 6. Перепад давлений на сопле, пропорциональный расходу среды через приемник 4 давления и приемник 7, подается к регистратору 8. В трубке 1 установлен дроссель 9. Для защиты трубки 1 от износа взвесью, транспортируемой потоком, служит защита 9 и 10. При измерении устройством давления торможения потока выходной конец трубки 1 устанавливается встречно потоку. В этом случае по показанию регистратора 8 контролируется постоянство расхода продувки, который в рабочих условиях поддерживается рав ным расходу, на котором проведена градуировка устройства. При использовании устройства для измерения статического давления выходной конец трубки 1 располагается в потоке спутно, струйки продуваемого газа, истекающед о из сопла 3, установленного на выходе из трубки 1, параллельны контролируемому потоку,и, следовательно, статические давления на срезе выходной кромки, и в том же сечении потока,равны. Следует лишь предупредить возможность возникновения скачков уплотнения на выходе газа из сопла 3. Это может быть достигнуто путем установки дросселя 9 с критическим сечением. Тогда при любом давлении перед дросселем 9 скорость звука на выходе из сопла 3 не будет достигнута. Наличие сопла 3 позволяет получить в выходном сечении трубки 1 равномерное поле скоростей продуваемого газа независимо от числа Рейнольдса среды в тракте продувки,диаметра, длины, местных сопротивлений, шероховатости и загрязненности тракта. Взаимодействия такой хорошо организованной струи с контролируеким потоком деформации струй являйтся более однозначными. Струя, эпюра ско- ростей которой близка к прямоугольной, более устойчива к случайным воздействиям при боковом натекаИии потока, чем струя с параболической эпюрой скоростей, образующаяся на выходе из трубки в отсутствии сопла 3. Все это стабилизирует и снижает, приближая к нулю, потери выхода продуваемого газа, которые, как отмечалось, являются составной частью сигнала, измеряемого приемником 4 давления. Тем самым повышается точность измерения по срав- нению с известными устройствами, работающими на том же принципе. В устройстве описываемой конструкции приемник 4 давления, по показаниям которого регистрируется измеряемый полный напор, размещен непосредственно у среза трубки-1, вплотную к нему. Поэтому погрешность измере;ния, вызванная потерями напора на

участке от выходной кромки трубки 1 до точки отбора давления, величина которой в известных устройствах велика и нестабильна, так как зависит от числа Рейнольдса продуваемого газа, геометрических параметров тракта, продувки и степени его загрязнения, у предлагаемого устройства близка к нулю. Это также повышает ; очность измерения. Приемник 4 давления устройства защищен продуваекем газом от непосредственного контакта с потоком, транспортирующим взвешенные частицы. На выходе из трубки 1 сопло 3 создает равномерное поле скоростей. Характерные для известных устройбтв зоны малой скорости отсутствуют. Это препятствует попаданию в трубку взвеси из потока и засорению ее. При измерении полного напора, когда трубка 1 установлен встречно контролируемому потоку, СТРУЙКИ Щ)одуваемого газа, соударяяс с потоком, растекаются симметрично относительно оси выходного конца,, омывая его внешние стенки и защищая от износа и засорения.

При измерении статического давления продуваемый газ истекает спутно контролируемому потоку, препятствуя образованию за кромкой трубки 1 и попаданию в нее загрязнений из потока.

Указанные обстоятельства делают, устройство надежным в работе.

При измерении полного напора потока расходомерное сопло используется и для измерения расхода продуваемого газа. В этом случае приемник 4 давления, расположенгалй у среза сопла, используется одновременно как для контроля расхода продуваемого газа, так и для измерения торможения контролируемого потока. Этим достигается упрощение вторичной схема предлагаемого устройства по сравнению с известными.

Еще более значительное упрощение вторичной схема и эксплуатации достигается при использовании предлагаемого устройства для измерения статического давления. В рабочих условиях ,

отпадает необходимость контролировать и поддерживать постоянным расход продуваемого газа, поскольку потери напора на участке от приемника 4 давления потока до среза сопла близки

, к нулю, и регистратор 5 фиксирует .непосредственно статическое давление потока. При этом, как указывалось, измеряемой сигнал практически не за висит от расхода продуваемого газа,

o если его сксфость на выходе из трубки 1 ниже скорости звука. Последнее достигается установкой в трубке 1 дросселя 9 с критическим перепадом давлений.

5 Устройство моя(ет найти .широкое применение в промдиленных условиях для измерения давления запыленных потоков, когда -применение известных устройств оказывается малоэффективным

0 или чрезмерно .сложным.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления 5 в потоке газа, содержащее продувочную трубку, введенную в поток, подсоединенную к линии подачи продувочного газа, и измерительный блок, отличающееся тем, что, с 0 целью пошлйения точности и надежности измерения путем выравнивания поля скоростей истекающего газа, в нем ;на конце продувочной трубки выполне но сужение в виде расходомерного сопс па с двумя приемник 1ми давления в I плоскостях входного и выходного сечений на его внутренней поверхности, а в линии подачи продувочного газа установлен дроссель, при этом приемники давления подключены к измери- .

0 тельному блоку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Повх И.Л. Аэродинакшческий эксперимент в машиностроении, М.,

5 1959, с. 157-162, „

2.Еременко А,С, и др, МетодШ экспериментального исследования аэро динамики осевых турбомашин. Киев, 1961, с, 112-113 (прототип).