CS212165B1 - Zařízení ke kalibraci pneumatických sond v nestacionárním proudovém poli - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je vytvořit proudová pole, která odpovídá proudovému poli se rotory lopatkových strojů, tak aby bylo mošno stanovit střední hodnoty parametrů tohoto pole v měřeném! místě s dostatečně vysokou přesností bez použití nákladných přístrojů. Uvedeného účelu se dosáhne tím, že pneumatické sonda 6 je umístěna v referenčním místě za generátor nestacionárního proudového pole, jež je tvořen turbínkou 1 vloženou do výstupu dýzy 2 upravené pro odfukovéní mezní vrstvy Štěrbiinou 3, přičemž hřídel 4 turbínky 1 je uložen na valivých ložiskách 5, která jsou uložena v nosná části rámu. Celková tlaky a změny absolutní rychlosti proudu pracovního média na výstupu z turbínky 1 se stanoví teoreticky v rozmezí jedné rozteče lopatek turbínky I v referenčním místě kalibrování a tyto hodnoty se integrují, přičemž z rozdílu přímo naměřených hodnot pneumatickou sondou 8 a teoreticky stanovených hodnot ee vytvoří kalibrační diagramy. Pro teoretický výpočet jsou měřeny staticky ztráty celkového tlaku v rozmezí úplavu proudu za lopatkou turbínky. Vynálezu je možná využít při měření proudových polí v lopatkových strojích, např. kompresorech, ventilátorech, turbínách a čerpadlech.

Description

Vynález se týká zařízení ke kalibraoi pneumatických sond v nestacionárním proudovém poli.

Pro měření vektorů proudu, to znamená velikosti rychlostí a jejich směrů v lopatkových strojích, se ve velká míře používá pneumatických sond. Ze zkuěeností je však známo, že údaje tlaků i směrů proudu měřených za rotory lopatkových strojů (kompresorů, turbín, ventilátorů i čerpadel) pneumatickými sondami neodpovídají skutečným středním hodnotám měřených parametrů. V podstatě je toto způsobeno tím, že sondy jsou obvykle kalibrovány ve stacionárním proudu za výstupem dýzy, avšak sanda při měření aa lopatkováním rotorů je ve skutečnosti vystavena nestacionárnímu proudovému poli - a pak integruje tlaky - a směru proudu nesprávným způsobem.

Tyto poznatky plynou z vlastní zkušenosti a jsou uváděny v odborné literatuře. Například z měření proudových polí pneumatickými sondami za oběžnými koly turbín vyplývá, že přeteklé množství pracovního média integrovaná v celém průtočném průřezu bylo zpravidla větší o 5 až 15 než proteklá množství naměřená ve zkušební trati clonkou, dýzou nebo Venturiho trubicí. Odchylky byly různá v závislosti na typu použitá sondy, typu stupně turbíny a na vzdálenosti měření od odtokových hran oběžných lopatek turbíny.

Nepřesnost měření parametrů proudu pneumatickými sondami v nestacionárním proudovém poli je také způsobena ovlivněním proudem vlastní velikosti sondy, která sama do jistá míry uškrtí průtočný průřez a při měření proudového pole s velkým rychlostním gradientem se mohou dostat jednotlivé odběry tlaků sondy v nehomogením rychlostním poli do míst se značně různými hodnotami tlaků, a tak údaje sondy zkreslují skutečné hodnoty parametrů proudu v referenčním místě. Z citovaných údajů jsou známy pokusy o kálibrovéní pneumatických sond v neustáleném proudovém poli generovaná různými způsoby.

Například nestacionarita proudového pole byla způsobena rotujícím tělesem vloženým za dýzu, které střídavě odkrývalo a zakrývalo proud média, vystupující z dýzy. Toto bylo realizováno otáčející se provrtanou trubkou, vloženou napříč do proudu. Změnou otáček bylo možné měnit frekvenci pulsujícího proudu. Obdobný způsob byl realizován rotujícími kolíky, uspořádanými radiálně v rotora, který byl opět vložen ze výstup dýzy. Tato a jiná uspořádání však negenerujl pulsující proudové pole, která odpovídá charakteristickému proudovému poli, které se vytváří za rotující mříží stupňů lopatkových strojů.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny zařízením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pneumatické sonda je umístěna v referenčním místě za generátor nestacionárního proudového pole, jež je tvořen turbínkou vloženou do výstupu dýzy, upravené pro odfukování mezní vrstvy štěrbinou, přičemž hřídel turbínky je uložen na valivých ložiskách, které jsou uloženy v nosná části rámu.

Na výstupu z volně se otáčející turbínky je imitováno proudová pole, které velmi dobře odpovídá proudovému poli za rotory lopatkových strojů a zároveň je možno stanovit střední hodnoty parametrů proudu tohoto pole v měřeném místě s dostatečně vysokou přesností bez použití nákladných přístrojů.

Na obrázcích je znázorněno zařízení ke kalibraci pneumatických sond v nestacionárním proudovém poli. Na obr. 1 je celé sestávaní a na obr. 2 je řez A-A tímto zařízením, z něhož je patrno olopatkovéní turbínky.

Pneumatická sonda 8 (obr. 1) je umístěna za generátor nestacionárního proudového pole, jenž je tvořen turbínkou 1 vloženou do výstupu dýzy £, která je upravena pro odfukování mezní vrstvy štěrbinou J. Hřídel £ turbínky J. je uležen na valivých ložiskách které jsou uložena v nosné části 6 rámu 2· Turbínka 2 přemáhá pouze ztráty třením při průchodu pracovního média olopatkovéním a ložiskové ztráty, které jsou malé a zakřivení proudu při průtoku turbínkou 1 je tedy rovněž malé.

Listy lopatek js proto možno provést z nakrouceného plechu. Kalibrace pneumatické sondy 8 spočívé v porovnání přímo neměřených hodnot tlaků a směrů proudu pneumatickou sondou 8 za turbínkou £ se středními hodnotami těchto parametrů stanovených teoreticky. Je nutná stanovit rychlostní trojúhelníky v rozmezí lopatek na příslušná radiále v místě měření parametrů proudu pneumatickou sondou 8. K tomu je nutná měřit celkový tlak, statický tlak a celkovou teplotu pracovního prostředí před turbínkou £, otáěky turbínky £, stanovit ztrátový soušinitel olopatkování v rozsahu úplavu za lopatkou a stanovit statický tlak za turbínkou £.

Úplav za lopatkou se proměří staticky a statickým měřením se rovněž urči hodnoty ztrátových součinitelů v rozsahu úplavu. Integrací vypočtených hodnot celkových tlaků a směrů absolutního proudu za turbínkou v rozmezí rozteče lopatek se stanoví střední hodnoty celkového tlaku a směru proudu, která by měla pneumatické sonda 8 ukázat. Z rozdílu těchto hodnot od hodnot pneumatickou sondou přímo naměřených se stanoví kalibrační diagramy.

Z výše uvedeného je zřejmé, že vhodnou volbou počtu lopatek v turbínoe £ a jejich otáček je možno měnit lopatkovou frekvenci. Vliv poměrné rozteče lopatek na údaj pneumatické sondy 8 je možno realizovat posouváním pneumatická sondy 8 po radiále za turbínkou £, kde směrem k vnějšímu průměru se hodnota poměrná rozteče lopatek zvyšuje, při konstantní .hloubce tětivy profilu lopatky, po její dálce. Pro jistou zvolenou frekvenci je ovšem nutno zhotovit vždy novou turbínku £ s příslušné nakroucenými listy lopatek.

Claims (1)

1. Zařízení ke kalibraci pneumatických sond v nestacionárním proudovém poli, vyznačené tím, že pneumatické sonda (8) je umístěna v referenčním místě za generátor nestacionárního proudového pole, jenž je tvořen turbínkou (1) složenou do výstupu dýzy (2), upravené pro odfukování mezní vrstvy štěrbinou (3), přičemž hřídel (4) turbínky (1) je uložen na valivých ložiskách (5), která jsou uložena v nosné části (6) rámu (7).