EA025951B1

EA025951B1 - Струйный генератор

Info

Publication number: EA025951B1
Application number: EA201401158A
Authority: EA
Inventors: Евгений Викторович Ушаков; Евгений Дмитриевич Хрулёв
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Элехант"
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2017-02-28
Also published as: WO2015012712A1; EA201401158A1

Abstract

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении расхода и объема жидкой, газовых сред и пара в теплоэнергетической, газовой, химической и других отраслях промышленности. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обеспечение высокой чувствительности устройства на малых расходах, что позволяет повысить уровень полезного сигнала при минимальных расходах, и снижение минимального порога чувствительности, что позволяет снизить минимальный расход, при котором начинается генерация. Указанный технический результат достигается тем, что в струйном генераторе, содержащем струйный дискретный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, образованную внутренними стенками двух направляющих, отклоняющимися наружу от среза сопла, и разделитель с вогнутым дефлектором, на каждой из направляющих с ее наружной стороны выполнен П-образный вырез, стороны которого образуют с касательной к направлению движения потока в каналах обратной связи угол не более 90°. При этом угол между направляющими может составлять от 15 до 40°, предпочтительно 30°, а сопло питания может быть выполнено с конфузором.

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении расхода и объема жидкой, газовых сред и пара в теплоэнергетической, газовой, химической и других отраслях промышленности.

Предшествующий уровень техники

Из уровня техники известны различные конструкции струйных датчиков расхода. В частности, известен струйный автогенератор с внешней обратной связью, раскрытый в патенте И8 3902367, опубликованном 02.09.1975, содержащий струйный бистабильный элемент, имеющий сопло, выходящее в рабочую камеру, где находятся боковые стенки рабочей камеры, клинообразный разделитель, расположенный на противоположной по отношению к соплу стороне рабочей камеры, каналы сброса, приемные каналы, примыкающие к разделителю и каналу сброса.

Недостатком известного устройства является высокий нижний предел рабочих расходов, обусловленный тем, что работа струйного элемента построена на использовании эффекта притяжении струи к плоской стенке, в соответствии с которым струя притягивается к стенке только при достаточно больших числах Рейнольдса.

Кроме того, известен струйный автогенераторный расходомер-счетчик, раскрытый в патенте КИ 2390731, опубликованном 27.05.2010, содержащий струйный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, два сопла управления, два приемных канала, разделитель с вогнутым дефлектором, два сливных канала, два канала обратной связи, соединяющие приемные каналы с соплами управления, а также преобразователи пульсаций струи в электрический сигнал, выходы которых соединены с устройством выделения сигнала, пропорционального частоте пульсаций, отличающийся тем, что на входе сопла питания выполнено локальное расширение, заканчивающееся уступом, при этом угол наклона расширения к оси сопла питания составляет 30-45°, а высота уступа выполнена не меньше половины ширины сопла питания.

Недостатками данного устройства является способность формировать импульсы только сравнительно высокой частоты.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному устройству является струйный автогенератор, описанный в патенте КИ 2120066, опубликованном 10.10.1998, содержащий струйный дискретный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, образованную внутренними стенками двух направляющих, отклоняющимися наружу от среза сопла, и разделитель с вогнутым дефлектором.

Недостатком данного технического решения является низкая чувствительность на малых расходах при достаточно высоком минимальном пороге чувствительности.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное изобретение, является обеспечение высокой чувствительности устройства на малых расходах, что позволяет повысить уровень полезного сигнала при минимальных расходах, и снижение минимального порога чувствительности, что позволяет снизить минимальный расход, при котором начинается генерация.

Указанный технический результат достигается тем, что в струйном генераторе, содержащем струйный дискретный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, образованную внутренними стенками двух направляющих, отклоняющимися наружу от среза сопла, и разделитель с вогнутым дефлектором, на каждой из направляющих с ее наружной стороны выполнен П-образный паз, стороны которого образуют с касательной к направлению движения потока в каналах обратной связи угол не более 90°. Данные пазы служат для отвода газа к выходным отверстиям. Стенки пазов наклонены для того, чтобы уменьшить потери при прохождении скачка давления мимо паза, т.е. для отражения скачка давления от противоположной направлению потока стенки обратно в канал обратной связи, что позволяет увеличить коэффициент обратной связи и, соответственно, уменьшить минимальный расход, регистрируемый устройством. При этом угол между направляющими может составлять от 15 до 40°, предпочтительно 30°, поскольку при больших углах происходит отрыв потока от стенок направляющих, а значительное уменьшение угла нежелательно, т.к. поток, примкнувший к стенке направляющей, при движении вдоль нее расширяется и должен полностью попадать в промежуток между стенкой и разделителем.

Кроме того, сопло питания может быть выполнено с конфузором.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид струйного дискретного элемента струйного генератора; на фиг. 2 - схема движения потока;

на фиг. 3 - диаграмма нарастания давления в канале обратной связи.

Лучший вариант осуществления изобретения

Струйный генератор содержит струйный дискретный элемент (1), включающий сопло питания (2), рабочую камеру (3), образованную внутренними стенками (4) и (5) соответственно двух направляющих (6) и (7), отклоняющихся наружу от среза сопла (2), и разделитель (8) с вогнутым дефлектором (9). На направляющих с их наружной стороны выполнены П-образные пазы (10) и (11) и выхода (12) и (13).

- 1 025951

Пространство между наружными стенками направляющих (6) и (7) и стенками рабочей камеры (3) формирует каналы обратной связи (14) и (15). Датчик (16), регистрирующий перепады давления, подключен к местам съема давления (17) и (18).

Струя входного потока А (измеряемая среда) проходит через сопло (2) в рабочую камеру (3), где под действием эффекта Коанда примыкает к стенке (5) направляющей (7). В конце траектории В поток тормозится о заднюю стенку рабочей камеры (3) в области (18). В момент торможения возникает скачок давления, который поступает на датчик (16), и распространяется вдоль канала обратной связи (15) по траектории С. Этот перепад давления на выходе канала обратной связи (15) смещает входной поток А, заставляя его примкнуть к стенке (4) второй направляющей (6) вдоль траектории Е. Тем временем остаток потока В идет по траектории И на выход струйного генератора (13) через вырез (11). Затем процесс повторяется во второй половине рабочей камеры.

Разделитель (8) служит для локализации области торможения потока и направления его в канал обратной связи. Острый угол между концом траектории В и началом траектории И способствует повышению давления в области (18) и, соответственно, повышению уровня сигнала на выходе датчика.

Стенки П-образных вырезов (10) и (11) направлены под обратным углом к движению потока в каналах обратной связи, что снижает падение давления в районе выходов (12) и (13) и, соответственно, повышает коэффициент обратной связи.

При наличии дефлектора, т.е. при вогнутом торце разделителя, значительная часть потока не разделяется на две части, а отражается от дефлектора в центр рабочей камеры и не попадает одновременно в каналы обратной связи.

Нарастание давления в канале обратной связи происходит резче, что значительно уменьшает дрожание фронтов генерируемого сигнала.

Колебания потока фиксируются чувствительным элементом средства восприятия колебательных импульсов, например датчиком. Датчик может представлять собой любой чувствительный к разности давления прибор, подключенный к средству преобразования колебательных импульсов в цифровой сигнал, например дифференциальный манометр.

Датчик преобразует импульсы давления в электрические импульсы, частота которых пропорциональна объемному расходу текучей среды через сопло питания, а их амплитуда пропорциональна плотности среды. Электрические импульсы поступают в средство преобразования импульсов в цифровой сигнал, в котором согласно исходно заданному алгоритму частота и амплитуда импульсов преобразуется в цифровую информацию в удобном для пользователя виде.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Струйный генератор, содержащий струйный дискретный элемент, включающий в себя сопло питания, рабочую камеру, образованную внутренними стенками двух направляющих, отклоняющимися наружу от среза сопла, и разделитель с вогнутым дефлектором, отличающийся тем, что на каждой из направляющих с ее наружной стороны выполнен П-образный паз, боковые стороны которого образуют с касательной к направлению движения потока в каналах обратной связи угол не более 90°.
2. Струйный генератор по п.1, отличающийся тем, что угол между направляющими составляет не более 30°.
3. Струйный генератор по п.1, отличающийся тем, что сопло питания выполнено с конфузором.