CS269239B1

CS269239B1 - Piston-type pressure sensor

Info

Publication number: CS269239B1
Application number: CS881979A
Authority: CS
Inventors: Jiri Ing Nozicka; Tomas Ing Beran; Hana Legnerova
Original assignee: Nozicka Jiri; Tomas Ing Beran; Hana Legnerova
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1990-04-11
Also published as: CS197988A1

Abstract

Řešeni se týká pětiotvorového tlakového čidla určeného ke zjišťováni vektoru rychloeti proudícího media, čidlo Je vhodné pro měřeni ve vnitřním průtočném průřezu rotačních lopatkových strojů například turbokompresorů. Oe tvořeno vstupní a výstupní části tělesa, které jsou na sebe kolmé a obsahuji po petici vývrtfl v každé části. Vývrty Jsou též na sebe kolmé a jsou symetricky uspořádány kolem středního vývrtu, který Je ve vstupní části s její osou souosý, tvar vstupní části je známého tvsru - komolý kužel přecházející ve válcový tvar. Výstupní čéet mé tvar komolého hranolu Jehož vrcholový úhel Je menši než vrcholový úhel vstupního komolého kužele. Základna hranolu a jeho čelo jeou kolmé na oeu čidla. S výhodou Jeou spojovací vývrty na vstupní části situovány tak, že oba boční spojovací vývrty, které jeou napojeny na oba boční impulsní vývrty jaou umlstény u základny hranolu výstupní čáetl v úrovni spojovacího vývrtu, který Je nepojen ne dolní impulsní vývrt v blízkosti základny hranolu.The solution concerns a five-hole pressure sensor designed to detect the velocity vector of a flowing medium, the sensor is suitable for measurement in the internal flow cross-section of rotary blade machines, for example turbocompressors. It consists of inlet and outlet parts of the body, which are perpendicular to each other and contain a plurality of bores in each part. The bores are also perpendicular to each other and are symmetrically arranged around a central bore, which is coaxial with its axis in the inlet part, the shape of the inlet part is of a known shape - a truncated cone passing into a cylindrical shape. The outlet part has the shape of a truncated prism whose apex angle is smaller than the apex angle of the inlet truncated cone. The base of the prism and its face are perpendicular to the sensor body. Preferably, the connecting bores on the inlet part are situated such that the two lateral connecting bores, which are connected to the two lateral impulse bores, are located at the base of the prism of the outlet part at the level of the connecting bore, which is not connected to the lower impulse bore near the base of the prism.

Description

Vynález se týká pětiotvorového tlakového čidla, určeného ke zjišťování vektoru rychlosti proudícího média, které Je vhodné zejména pro měřeni ve vnitřním průtočném průřezu rotačních lopatkových strojů, například turbokompresorů.The invention relates to a five-hole pressure sensor intended for detecting the velocity vector of a flowing medium, which is particularly suitable for measurement in the internal flow cross-section of rotary blade machines, for example turbocompressors.

Při zjiéfování vektoru rychlosti proudících tekutin ee běžně používá tzv. pStlotvorové tlakové Sídlo, provedené obvykle z pěti impulsních trubiček spojených do jednoho svazku tak, že prostřední trubička mé čelo seříznuté kolmo ke své podélné ose a čtyři boční impulsní trubičky jsou k ní symetricky uchyceny tek, že podélné osy vSech pěti trubiček jsou rovnoběžné a Sela bočních trubiček jsou seříznuta Šikmo, zhruba pod stejným úhlem. Teto čidlo se při MSřenl nastaví přibližně do předpokládaného směru, kterým měřená tekutina proudí. Prostřední trubička potom měří celkový tlak proudící tekutiny. Boční impulsní trubičky snímají shodný tlak pouze v případě, že čidlo je naataveno přesně do směru vektoru rychlosti měřené tekutiny. Pokud tomu tak není, liSí se tlaky měřené v jednotlivých trubičkách od sebe a na záladě předchozího cejchování čidla se dá z naměřených rozdílů určit prostorový vektor rychlosti. Svazek Šikmo seříznutých trubiček je možno také nahradit vstupní části ve tvsru komolého kužele, respektive jehlanu do jehož kuželové plochy, respektive Šikmých ploch jehlanu jsou provedeny impulsní vývrty symetricky rozložené kolem středního vývrtu. Teprve ha tyto vývrty jsou nepojeny impulsní trubičky.When measuring the velocity vector of flowing fluids, a so-called pressure sensor is commonly used, usually made of five impulse tubes connected into one bundle so that the middle tube has its front cut perpendicular to its longitudinal axis and the four side impulse tubes are symmetrically attached to it so that the longitudinal axes of all five tubes are parallel and the ends of the side tubes are cut obliquely, approximately at the same angle. This sensor is set approximately in the assumed direction in which the measured fluid flows. The middle tube then measures the total pressure of the flowing fluid. The side impulse tubes sense the same pressure only if the sensor is set exactly in the direction of the velocity vector of the measured fluid. If this is not the case, the pressures measured in the individual tubes differ from each other and, based on the previous calibration of the sensor, the spatial velocity vector can be determined from the measured differences. A bundle of obliquely cut tubes can also be replaced by an inlet part in the shape of a truncated cone or pyramid, into whose conical surface or inclined surfaces of the pyramid are made impulse bores symmetrically distributed around the central bore. Only after these bores are the impulse tubes connected.

Pokud se jedná o měření vektoru rychlosti v místech s dostatečným prostorem, nevznikají v podstatě žádné problémy. Podstatně složitějSÍ situace však nastane, má-li být měřeni prováděno v extrémně omezených podmínkách, například uvnitř průtočné části stroje, zejména v mezerách mezi jednotlivými lopatkovými mřížemi axiálního turbokompresoru. Impulsní trubičky po ohnutí kolmo na směr proudění měřené tekutiny v těsné blízkosti čela čidla značně ovlivňují proudění v okolí čidla, a tím i přesnost měření. Navíc není tento vliv jednoznačný} u každého čidla'je jiný a cejchování jednotlivých čidel je velmi složité.If the velocity vector is measured in places with sufficient space, there are essentially no problems. However, a significantly more complicated situation occurs if the measurement is to be carried out in extremely limited conditions, for example inside the flow part of the machine, especially in the gaps between the individual blade grilles of an axial turbocompressor. Impulse tubes, after being bent perpendicular to the direction of flow of the measured fluid in close proximity to the sensor face, significantly affect the flow in the vicinity of the sensor, and thus the accuracy of the measurement. Moreover, this effect is not unambiguous; it is different for each sensor and the calibration of individual sensors is very complicated.

Uvedené nedostatky známých řešeni jsou z valné části odstraněny provedením pětiotvorového tlakového čidla podle vynálezu. Podstatou řešení je, že výstupní část tělesa čidla, mající tvar komolého hranolu, který je uložen kolmo na válci vstupní části. Výstupní část je souměrná podle svislé roviny proložené osou tělesa čidla. Základna komolého hranolu a jeho čelo jsou kolmé na osu tělesa čidla. Boční stěny spolu svírají úhel, který je menši než vrcholový úhel kužele vstupní části· Ve výstupní části je vytvořeno pšt spojovacích vývrtů, z nichž osy tři spojovacích vývrtů leží ve svislé rovině souměrnosti tělesa čidla a osy dalších dvou spojovacích vývrtfl v rovině k ní kolmé. Jednotlivé spojovací vývrty, jejichž osy leží ve svislé rovině souměrnosti tělesa čidla jsou propojeny s odpovídajícími Impulsními vývrty, jejichž osy leží v téže rovině· Pravý boční spojovací vývrt je propojen kolmo s pravým impulsním vývrtem, levý boční spojovací vývrt potom kolmo s levým impulsním vývrtem. S výhodou leží osy bočních spojovacích vývrtů v rovině rovnoběžné se základnou hranolu, přičemž tato rovina prochází současně osou zadního spojovacího vývrtu.The above-mentioned shortcomings of known solutions are largely eliminated by implementing a five-hole pressure sensor according to the invention. The essence of the solution is that the output part of the sensor body, having the shape of a truncated prism, which is placed perpendicularly on the cylinder of the input part. The output part is symmetrical according to the vertical plane interspersed with the axis of the sensor body. The base of the truncated prism and its face are perpendicular to the axis of the sensor body. The side walls together form an angle that is smaller than the apex angle of the cone of the input part. Five connecting bores are formed in the output part, of which the axes of three connecting bores lie in the vertical plane of symmetry of the sensor body and the axes of the other two connecting bores in the plane perpendicular to it. The individual connecting bores, whose axes lie in the vertical plane of symmetry of the sensor body, are connected to the corresponding impulse bores, whose axes lie in the same plane. The right side connecting bore is connected perpendicularly to the right impulse bore, the left side connecting bore then perpendicularly to the left impulse bore. Preferably, the axes of the side connecting bores lie in a plane parallel to the base of the prism, and this plane also passes through the axis of the rear connecting bore.

Výhodou provedení pětiotvorového tlakového čidla podle vynálezu je, že jeho funkce je minimálně ovlivněna tou částí čidla, která slouží pouze k převodu impulsů k měřicímu zařízení. Pokud se projeví nepatrný vliv, například při velkém odklonu osy čidla od směru proudění, je tento vliv naprosto jednotný u všech čidel stejného tvaru a rozměrů. Zvlášť výhodné řešení, kdy oay bočních apojovaclch vývrtů leží ve stejné rovině jako osa zadního spojovacího vývrtu v blízkosti základny hranolu, umožňuje při dodržení minimální hloubky čidla dosáhnout žádoucího minimálního vrcholového úhlu komolého hranolu výstupní části. Další výhodou řešeni podle vynálezu je, že umožňuje strojní výrobu celé činné části čidla. Při dostatečně přesném provedeni, například ve spojeni s přesnými výrobními. metodami, umožňuje dosáhnout úplné shodnosti parametrů všech Čidel vyrobených podle stejných výkresů. Pak stačí provést cejchování pouze u kontrolního vzorku, u všech ostatních čidel se velmi složité a pracné cejchování ušetří.The advantage of the five-hole pressure sensor according to the invention is that its function is minimally influenced by that part of the sensor which serves only to transfer impulses to the measuring device. If a slight influence is manifested, for example, in the case of a large deviation of the sensor axis from the flow direction, this influence is absolutely uniform for all sensors of the same shape and dimensions. A particularly advantageous solution, where the axes of the side connecting bores lie in the same plane as the axis of the rear connecting bore near the base of the prism, allows, while maintaining the minimum depth of the sensor, to achieve the desired minimum apex angle of the truncated prism of the output part. Another advantage of the solution according to the invention is that it allows the machine production of the entire active part of the sensor. With a sufficiently precise design, for example in conjunction with precise manufacturing methods, it allows to achieve complete uniformity of the parameters of all sensors manufactured according to the same drawings. Then it is enough to perform calibration only for the control sample, for all other sensors a very complex and laborious calibration is saved.

Přiklad provedení pětiotvorového tlakového čidla podle vynálezu je znázorněn naAn example of a five-hole pressure sensor according to the invention is shown in

CS 269 239 Bl připojených výkresech, kde na obr. 1 je nekreslen svislý řez převážné části čidla v rovině jeho osy symetrie, na obr* 2 je čelní pohled na čidlo, na obr. 3 je jeho půdorys, ns obr. 4 jo horizontální řez v rovině osy vstupní části čidle a na obr. 5 je deteil vstupní části čidla ve svislém řezu.CS 269 239 Bl attached drawings, where Fig. 1 shows a vertical section of the main part of the sensor in the plane of its axis of symmetry, Fig. 2 shows a front view of the sensor, Fig. 3 shows its plan view, Fig. 4 shows a horizontal section in the plane of the axis of the input part of the sensor and Fig. 5 shows a detail of the input part of the sensor in a vertical section.

PStlotvorové tiskové čidlo sestává z tělesa 1 čidla a pěti impulsních trubiček 2 vyvedených k měřicímu zařízení (neznázorněno). Těleso 1 čidla je tvořeno vstupní částí 3 ve tvaru komolého kužele 4 e vrcholovým úhlem, přecházejícího ve tvar válce 5. Nedílnou navazující součástí tělesa 1 je výstupní část 6* Výstupní část 6 má tvar komolého hranolu, souměrného podle svislé roviny proložené podélnou osou 7 čidla a jeho záklednou 8 a čelo 9 jeou kolmé na osu 7» Boční etěny komolého hranolu výetupní části 6 svírají spolu úhel, který je meněi než vrcholový úhel vstupní části 3. Délka L čela 9 hranolu výstupní části 6 je v příkladu provedeni etejná jako průměr D válce 5 vstupní části 3. Vs vstupní části 3 je rovnoběžně s osou 7 vytvořeno pět neprůchozích impulsních vývrtů 10, 11. 12, 13. 14. Horní impulsní vývrt 10. dolní impulsní vývrt 11, s ve směru proudění vzdušiny pravý impulsní vývrt 12 s levý impulsní vývrt 13. Všechny čtyři impulsní vývrty 10, 11, 12, 13 jsou symetrické vůči střednímu impulsnímu vývrtu 14 souosému s osou 7 čidle. Ve výstupní části 6 je provedeno pět spojovecích vývrtů 15, 16, 17, 18, 19, které jsou vytvořeny ve dvou ne sebe kolmých rovinách. Ve svislé rovině souměrnosti tělesa 1 čidla procházející osou 7 čidla jsou vytvořeny přední spojovací vývrt 15, napojený na horní impulsní vývrt 10. dále střední spojoveci vývrt 16 nepojený ns střední impulsní vývrt 14 a zadní spojovací vývrt 17 napojený na dolní impulsní vývrt 11. Osy dalších dvou spojovacích vývrtů 18. 19 leží v rovině rovnoběžné se záklednou 8 hranolu, která prochází osou zadního spojovacího vývrtu 17. Pravý spojovací vývrt 18 je propojený s pravým impulsním vývrtem 12 a levý spojovací vývrt 19 s levým impulsním vývrtem 13. Toto propojeni je umožněno tim, že impulsní vývrty 12, 13 jsou protaženy do stejné vzdálenosti od základny 8 komolého hranolu výetupní části 6 jako dolní impulsní vývrt 11» Vs spojovecích vývrtech 15, 16, 17, 18, 19 jsou zapojeny impulsní trubičky 2. U středního impulsního vývrtu 14 je provedeno čelní zahloubení 20.The hole-punch print sensor consists of a sensor body 1 and five impulse tubes 2 led to the measuring device (not shown). The sensor body 1 is formed by an input part 3 in the shape of a truncated cone 4 with an apex angle, passing into the shape of a cylinder 5. An integral connecting part of the body 1 is the output part 6. The output part 6 has the shape of a truncated prism, symmetrical according to a vertical plane interspersed with the longitudinal axis 7 of the sensor and its base 8, and the face 9 is perpendicular to the axis 7. The side faces of the truncated prism of the output part 6 make an angle together that is smaller than the apex angle of the input part 3. The length L of the face 9 of the prism of the output part 6 is, in the example embodiment, the same as the diameter D of the cylinder 5 of the input part 3. In the input part 3, five impassable impulse bores 10, 11. 12, 13. 14 are formed parallel to the axis 7. Upper impulse bore 10. Lower impulse bore 11, with a right impulse bore 12 in the direction of air flow and a left impulse bore 13. All four impulse bores 10, 11, 12, 13 are symmetrical to the middle impulse bore 14 coaxial with the sensor axis 7. Five connecting bores 15, 16, 17, 18, 19 are made in the output part 6, which are formed in two non-perpendicular planes. In the vertical plane of symmetry of the sensor body 1 passing through the sensor axis 7, a front connecting bore 15 is formed, connected to the upper impulse bore 10. Furthermore, a middle connecting bore 16 is not connected to the middle impulse bore 14, and a rear connecting bore 17 is connected to the lower impulse bore 11. The axes of the other two connecting bores 18, 19 lie in a plane parallel to the base 8 of the prism, which passes through the axis of the rear connecting bore 17. The right connecting bore 18 is connected to the right impulse bore 12, and the left connecting bore 19 is connected to the left impulse bore 13. This connection is made possible by the fact that the impulse bores 12, 13 are extended to the same distance from the base 8 of the truncated prism of the output part 6 as the lower impulse bore 11» Vs The impulse tubes 2 are connected to the connecting bores 15, 16, 17, 18, 19. The central impulse bore 14 has a front countersink 20.

Význam zahloubení 20 středního impulsního vývrtu 14 spočívá v tom, že zvyšuje požadovanou směrovou necitlivost, při snímání celkového tlaku na širší odchylky nastavení čidla vůči směru proudění měřenou média.The significance of the recess 20 of the central impulse bore 14 lies in the fact that it increases the required directional insensitivity when sensing the total pressure over wider deviations of the sensor setting relative to the flow direction of the measured medium.

Středním impulsním vývrtem 14 se měří celkový tisk proudící vzdušiny měřeným strojem. Ostatní čtyři impulsní vývrty 10, 11,,12, 13 slouží jednak ke stanovení statického tlaku proudu vzdušiny /jako aritmetický průměr těchto bloků/ a jednak k indikaci směru proudu vzdušiny /rozdíly tlaků v protilehlých dvojicích impulsních vývrtů, tj. v horním impulsním vývrtu 10 a dolním impulsním vývrtu 11 a v pravém impulsním vývrtu 12 a levém impulsním vývrtu 13/· Vyhodnoceni potom probíhá běžným způsobem podle kalibračních závislosti sondy.The middle impulse bore 14 measures the total pressure of the air flowing through the machine being measured. The other four impulse bores 10, 11, 12, 13 serve both to determine the static pressure of the air stream /as the arithmetic mean of these blocks/ and to indicate the direction of the air stream /the difference in pressures in opposing pairs of impulse bores, i.e. in the upper impulse bore 10 and the lower impulse bore 11 and in the right impulse bore 12 and the left impulse bore 13/. The evaluation then proceeds in the usual manner according to the calibration dependences of the probe.

Vlastní běžná kalibrace se provádí tak, že pro několik předem známých eměrú proudů vzdušin vůči sondě se zjisti hodnoty tlaků v jednotlivých impulsních vývrtech 10, 11. 12. 13, 14. Takto získané hodnoty tlaků se sestaví do tabulek. Při vlestnim měřeni se sondou se potom použije opačného postupu. V předem sestavených tabulkách a pro změřené hodnoty tleků v impulsních vývrtech 10. 11, 12, 13, 14 se neleznou příslušné hodnoty úhlů směru proudu vzdušiny.The actual normal calibration is carried out in such a way that for several previously known air flow measurements relative to the probe, the pressure values in the individual impulse bores 10, 11. 12. 13, 14 are determined. The pressure values thus obtained are compiled into tables. When measuring with the probe, the opposite procedure is then used. In the previously compiled tables and for the measured pressure values in the impulse bores 10. 11, 12, 13, 14, the corresponding values of the air flow direction angles are not found.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A five-hole print sensor, consisting of a sensor body and five impulse tubes, led to a measuring device, in which the input part of the sensor body has the shape of a truncated cone, passing into the shape of a cylinder with four impulse bores symmetrically distributed around the central impulse bore, which is formed in the longitudinal axis of the sensor, characterized in that the output part (6/, of the sensor body /1/ has the shape of a truncated prism formed perpendicular to the cylinder of the input part /3/ and symmetrical according to the vertical axis

CS 269 239 Bl 3 wires interspersed with the longitudinal axis /7/ of the sensor, wherein the base /8/ of the prism and its face /9/ are perpendicular to the axis /7/ and the side walls together form an angle /beta/ which is smaller than the apex angle /ob alpha/ of the cone /4/ of the input part /3/, while in the output part /6/ five connecting bores /15, 16, 17, 18, 19/ are formed, of which the axes of three connecting bores /15, 16, 17/ lie in the vertical plane of symmetry of the body /1/ of the sensor and the axes of the other two connecting bores /18, 19/ in the plane perpendicular to it, while the individual connecting bores /15, 16, 17/ whose axes lie in the vertical plane of symmetry of the body /1/ of the sensor are connected perpendicularly to the corresponding impulse bores /10, 14, 11/, the axes of which lie in the same plane, with the right side connecting bore /18/ being connected perpendicularly to the right impulse bore /12/ and the left side connecting bore /19/ being connected to the left impulse bore /13/.

2. A five-hole pressure sensor according to item 1, characterized in that the axes of the side connecting bores /18, 19/ lie in a plane parallel to the base /8/ of the prism, this plane simultaneously passing through the axis of the rear connecting bore /17/.