RU2093806C1

RU2093806C1 - Sensor measuring fast-changing pressure in high-temperature objects

Info

Publication number: RU2093806C1
Application number: RU94040199A
Authority: RU
Inventors: В.В. Гайдученко; Л.Г. Генин; В.Г. Свиридов
Original assignee: Акционерное общество "Центр автоматизации теплофизических исследований" CATI
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1997-10-20
Also published as: RU94040199A

Abstract

FIELD: measurement technology, specifically, measurement of pressure of combustion products in cylinders of Diesel engines. SUBSTANCE: sensor includes pressure transducer 1, adapter 2 manufactured in the form of tube 3 with ribbed outer surface, conical nipple 4 for connection to indication cock, nut 5 where pressure transducer is screwed in, pusher 6 presenting thin-walled tube 7, plug 8, threaded union 9. Tube 7 is installed in body of adapter 2 with ring clearance 10, clearance 11 is located between threaded union 9 and pressure transducer 1. Clearances should not exceed several tenths of fraction of millimeter. EFFECT: enhanced functional authenticity and stability. 1 dwg

Description

Изобретение относится к средствам измерительной техники и предназначено для измерения быстроизменяющихся давлений в высокотемпературных объектах в таких областях техники, как автомобильная, судостроительная, сельскохозяйственного машинострения, в научных исследованиях, например измерения давлений продуктов сгорания в цилиндрах дизелей. The invention relates to measuring equipment and is intended for measuring rapidly varying pressures in high-temperature objects in such fields as automotive, shipbuilding, agricultural engineering, in scientific research, for example, measuring the pressure of combustion products in diesel cylinders.

Известен датчик давления с переходником для измерения давлений в судовых дизелях, выполненным в виде патрубка с оребренной наружной поверхностью [1]
К недостатку такого датчика относится его неэффективность при измерении быстроизменяющихся давлений.Known pressure sensor with an adapter for measuring pressure in marine diesels, made in the form of a pipe with a finned outer surface [1]
A disadvantage of such a sensor is its inefficiency in measuring rapidly changing pressures.

Ближайшим аналогом изобретения является датчик давления, снабженный переходником в виде оребренного патрубка длиной 30 мм, присоединяемого накидной гайкой к объекту измерения индикаторному крану цилиндра дизеля [2]
Недостатком датчика является его неэффективность при измерении быстроизменяющихся давлений.The closest analogue of the invention is a pressure sensor equipped with an adapter in the form of a finned tube 30 mm long, connected with a union nut to the measuring object of the indicator crane of the diesel cylinder [2]
The disadvantage of the sensor is its inefficiency in measuring rapidly changing pressures.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение надежности измерений и расширение диапазона рабочих температур при измерении давления и сохранении точности измерений. The technical result from the use of the invention is to increase the reliability of measurements and expand the range of operating temperatures when measuring pressure and maintaining the accuracy of measurements.

Это достигается тем, что датчик для измерения быстроизменяющихся давлений в высокотемпературных объектах, снабженный переходником в виде оребренного патрубка, присоединяемого к объекту измерения, снабжен вытеснителем, помещенным во внутренний канал оребренного патрубка и выполненным в виде тонкостенной трубки, один конец которой, обращенный к объекту измерения, снабжен заглушкой, а второй резьбовым штуцером для его крепления в переходнике, причем трубка установлена в оребренном патрубке с коаксиальным зазором. This is achieved by the fact that the sensor for measuring rapidly varying pressures in high-temperature objects, equipped with an adapter in the form of a finned pipe connected to the measurement object, is equipped with a displacer placed in the inner channel of the finned pipe and made in the form of a thin-walled tube, one end of which is facing the measurement object , equipped with a plug, and a second threaded fitting for mounting it in the adapter, and the tube is installed in a finned pipe with a coaxial gap.

При быстроизменяющихся давлениях основную роль в подводе тепла к датчику играет конвективный перенос тепла горячими газами. Так, например, при снятии индикаторной диаграммы дизельного двигателя давление продуктов сгорания в цилиндре изменяется от 1 до 50-60 бар несколько раз в секунду. Вследствие этого газ, заполняющий внутреннюю полость переходника, также сжимается и расширяется в 50-60 раз и соответственно внутренняя полость переходника несколько раз в секунду заполняется свежей порцией горячих продуктов сгорания. Таким образом, решающую роль в подводе тепла к холодному концу переходника начинает играть не теплопроводность по стенкам переходника, а конвективный перенос тепла горячими газами, и "холодный" конец переходника в течение нескольких минут достигает высокой температуры, что отрицательно влияет на работу датчика давления. Для ослабления этого эффекта необходимо уменьшить объем газа во внутренней полости переходника. At rapidly varying pressures, the main role in the heat supply to the sensor is played by convective heat transfer by hot gases. So, for example, when removing the indicator diagram of a diesel engine, the pressure of the combustion products in the cylinder changes from 1 to 50-60 bar several times per second. As a result, the gas filling the internal cavity of the adapter is also compressed and expanded 50-60 times and, accordingly, the internal cavity of the adapter is filled several times per second with a fresh portion of hot combustion products. Thus, the decisive role in the supply of heat to the cold end of the adapter is not played by the thermal conductivity along the walls of the adapter, but by the convective heat transfer by hot gases, and the “cold” end of the adapter reaches high temperature within a few minutes, which negatively affects the operation of the pressure sensor. To attenuate this effect, it is necessary to reduce the volume of gas in the internal cavity of the adapter.

Таким образом, техническая задача направлена на уменьшение объема газа, находящегося в переходнике. Эта задача решается тем, что во внутреннюю полость переходника вставляют специальный вытеснитель. Thus, the technical problem is aimed at reducing the volume of gas in the adapter. This problem is solved by the fact that a special displacer is inserted into the internal cavity of the adapter.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено конструктивное выполнение переходника, используемого при снятии индикаторных диаграмм на судовых дизельных двигателях. The invention is illustrated by the drawing, which shows the structural design of the adapter used when removing indicator diagrams on marine diesel engines.

Датчик давления 1 соединен с переходником 2, выполненным в виде трубки 3 с оребренной наружной поверхностью, снабженной на одном конце коническим ниппелем 4 для присоединения к индикаторному крану, а на другом конце гайкой 5, в которую вворачивают датчик давления 1. Во внутреннюю полость переходника устанавливают вытеснитель 6, представляющий собой тонкостенную трубку 7, один конец которой снабжен заглушкой 8, а к второму приварен резьбовой штуцер 9, с помощью которого вытеснитель устанавливают в переходнике. Трубка 7 установлена в корпусе переходника 2 с кольцевым зазором 10, а между резьбовым штуцером 9 и датчиком давления 1 имеется зазор 11. Зазоры не должны превышать нескольких десятых долей миллиметра. The pressure sensor 1 is connected to the adapter 2, made in the form of a tube 3 with a finned outer surface, equipped at one end with a conical nipple 4 for connection to the indicator valve, and at the other end with a nut 5, into which the pressure sensor 1 is screwed. The adapter is installed in the internal cavity displacer 6, which is a thin-walled tube 7, one end of which is equipped with a plug 8, and a threaded fitting 9 is welded to the second, with which a displacer is installed in the adapter. The tube 7 is installed in the adapter housing 2 with an annular gap 10, and between the threaded fitting 9 and the pressure sensor 1 there is a gap 11. The gaps should not exceed several tenths of a millimeter.

Датчик давления, например, для измерения давления в судовых дизелях, цилиндры которого являются высокотемпературными объектами (температуры до 500-600^oC) с быстроизменяющимся давлением, работает следующим образом.A pressure sensor, for example, for measuring pressure in marine diesels, the cylinders of which are high-temperature objects (temperatures up to 500-600 ^o C) with rapidly changing pressure, works as follows.

Переходник с помощью ниппеля 4, снабженного накидной гайкой, укрепляют на индикаторном кране цилиндра, в котором необходимо производить измерение давления. На "холодном" конце переходника устанавливают датчик давления 1. В процессе измерения давление в цилиндре передается через каналы 10 и 11 на датчик и преобразуется в электрический сигнал. Диаметр трубки 7 вытеснителя на 0,1-0,15 мм меньше внутреннего диаметра переходника трубки 2. Высота резьбового штуцера 9 такова, что зазор 11 также не превышает 0,1-0,2 мм. Небольшие размеры каналов 10 и 11 уменьшают объем газа внутри переходника примерно в 20-30 раз по сравнению с переходником без вытеснителя. В результате подвод тепла к датчику за счет конвекции горячими газами значительно снижен и тем самым обеспечено эффективное охлаждение датчика. The adapter using a nipple 4, equipped with a union nut, is mounted on the indicator valve of the cylinder, in which it is necessary to measure pressure. At the "cold" end of the adapter, a pressure sensor 1 is installed. During the measurement, the pressure in the cylinder is transmitted through channels 10 and 11 to the sensor and converted into an electrical signal. The diameter of the displacer tube 7 is 0.1-0.15 mm smaller than the inner diameter of the tube adapter 2. The height of the threaded fitting 9 is such that the gap 11 also does not exceed 0.1-0.2 mm. The small dimensions of the channels 10 and 11 reduce the volume of gas inside the adapter by about 20-30 times compared with the adapter without a propellant. As a result, the supply of heat to the sensor due to convection by hot gases is significantly reduced, and thereby the sensor is effectively cooled.

Испытания переходника с вытеснителем на работающих дизелях подтвердили его эффективность. Температура на "холодном" конце переходника не поднималась выше 40-50^oC, что позволяло проводить измерения давлений в цилиндрах дизелей с помощью стандартных датчиков неограниченно долгое время.Tests of the adapter with a displacer on working diesels have confirmed its effectiveness. The temperature at the "cold" end of the adapter did not rise above 40-50 ^o C, which made it possible to carry out pressure measurements in diesel cylinders using standard sensors for an unlimited time.

Claims

A sensor for measuring rapidly changing pressures in high-temperature objects, equipped with an adapter in the form of a finned pipe connected to the measurement object, characterized in that a displacer is inserted into it, placed in the inner channel of the ribbed pipe and made in the form of a thin-walled tube, one end of which is turned to the side the measurement object is equipped with a plug, and a second threaded fitting for mounting the tube in the adapter, and the tube is installed in a finned pipe with a coaxial gap.