SU1080590A1 - Устройство дл измерени касательных напр жений - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, возникшощих на стенках каналов при течении в них однофазных и двухфазных сред, соде ржащёе корпус с подвод щим и отвод щим каналами, между которыми вертикально расположена цилиндрическа  втулка с кольцевым верхним выступом , установленна  с возможностью осевого перемещени  в кольцевых направл ющих , причем внутренний диаметр втулки равен диаметру подвод -, щего и отвод щего каналов, а корпус с втулкой образует кольцевую полость, заполненную жидкостью и сообщенную с источником регулируемого давлени , измеритель перепада давлений, подключенный к кольцевой полости и полости втулки с исследуемой средой, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений за счет автоматической регистрации положени  втулки и уменьшени  меха нического трени  втулки о направл ющие, в нем цилиндрическа  втулка размещена в двух направл кицих, а на нижнем § конце втулки выполнено по меньшей мере одно радиальное отверстие, поло (Л жение оси которого удовлетвор ет соотношению: h - 8 при 5 2- где Z - рассто ние от нижнего среза втулки до оси отверсти ; h - высота нижней кольцевой направл ющей; сд о - максимальный ход втулки; i;0 d - диаметр отверсти .

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике дл  исследовани  гидродинамики однофазных и двухфазных потоков и может быть использова но в теплоэнергетике, химической-, пищевой технйлоги х, машиностроении и других област х техники при необходимости знани  гидравлических сопротивлений конструктивных элементов установок при протекании через них теплоносител .

Известно устройство дл  измерени  касательных напр жений, содержащее трубу длиной 5м, которую подвешивают к коромыслу весов и уравновешивают гир ми. Касательное напр жение на стенке трубы наход т из непосредственно измеренной силы трени  действующей на внутреннюю поверхност трубы Силу трени  определ ют по по- 20 ках

казани м весов. .

Существенным недостатком этого устройства  вл етс  усреднение касательного напр жени  по всей длине рабочего канала. Устройство нельз  примен ть дл  измерений касательных напр жений при течении паровод ных . потоков высокого давлени  из-за технических трудностей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому  вл етс  устройство дл  измерени  касательных напр жений на внутренней стенке трубы при течении газожидкостных потоков, которое состоит из корпуса, внутри которого в трех направл ющих расположена втулка ,  вл юща с  продолжением рабочего канала, котора  может перемещатьс  в вертикальном направлении. Между 40 втулкой и корпусом имеетс  полость, разделенна  на две камеры средней направл ющей и кольцевым выступом на втулке. Камеры соедин ютс  импульсными трубками с гидравлической системой , управл ющей перемещением втулки и системой измерени  силы, действующей на выступ втулки. На корпусе устройства расположены два смотровых окна, в которые вставлены стекла, уплотн ющиес  прокладками и фланцами. Однако при использовании этого устройства в паровод ных потоках высокого давлени  применение смотровых окон небезопасно, так как возможен их разрыв,, и, кроме того, стекла быстро мутнеют. Визуальное наблюдение за положением втулки приводит к ошибкам при измерении касательных напр жений , поскольку нет пр мой св зи между определением положени  втулки и измерением балансировочной силы. Наличие трех посадочных мест дл  расположени  втулки, из которых одно находитс  в съемном корпусе, существенно усложн ет изготовление устройства и увеличивает силу трени , величину которой трудно проконтролировать , что снижает точность получаемых результатов.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерений за счет автоматической регистрации положени 

втулки и уменьшени  механического трени  втулки о направл ющие.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  измерени  касательных напр жений, возникающих на станфазных и двухфазных сред, содержащем корпус с подвод щим и отвод щим каналами , между которыми вертикально расположена цилиндрическа  втулка с

кольцевым верхним выступом, установленна  с возможностью осевого перемещени  в кольцевых направл ннцих, причем внутренний диаметр втулки равен диаметру подвод щего и отвод щего .каналов , а корпус с втулкой образует кольцевую полость, заполненную жидкостью и сообщенную с источником регулируемого давлени , измеритель перепада давлений, подключенный к кольцевой полости и полости втулки с исследуемой средой, цилиндрическа  втулка размещена в двух направл ющих, а на нижнем конце втулки выполнено по меньшей мере одно радиальное отверсканалов при течении в них однотие , положение оси которого удовлетвор ет соотношению: f f, Z h - S где Z - рассто ние от нижнего среда втулки до оси отверсти ; h - высота нижней кольцевой направл ющей ; О - максимальный ход втулки; d - диаметр отверсти . На чертеже изображено устройство дл  измерени  касательных напр жений , общий вид. Устройство дл  измерени  касательных напр жений имеет корпус 1, в котором расположена цилиндрическа  етулка 2 с кольцевым выступом 3, причем внутренний диаметр D, втулки 2 jpaBeH внутреннему диаметру Dt канала Втулка расположена в двух направл ющих 5 и 6, которые выполнены в корпусе в виде кольцевых выступов.. Между втулкой 2 и корпусом 1 образована камера 7,, котора  соединена каналами с гидравлической системой 8, из которой через.вентиль 9 подаетс  жидкость , и измеритель 10 периода давлений , измер ющий разность давлений между камерой.7 и, каналом с исследуемой средой. На боковой, поверхности втулки 2 выполнено отверстие 11, причем центр отверсти  находитс  от нижнего конца втулки на рассто нии, равном Z h - S при - . Устройство работает следующим о разом. :Если силы, приложенные к втулке 2 и обусловленные воздействием на нее потока, уравновешивают вес втулки, то она будет плавать, т.е. будет находитьс  в статически сбалан сированном положении. В этом случае касательное напр жение на внутренней поверхности втулки 2 наход т из баланса сил. Однако при малой величине касательных напр жений втулка 2 не подниметс , а при большой будет подн та в верхнее положение, т.е. ба ланса действующих на втулку 2 сил не будет. Баланса сил можно достичь вве дением контролируемой бала:нсировочной силы. Тогда уравнение баланса сил запищетс  таким образом: - Ф ISCflDl 0, tF + Г tF - балансировочна  сила; 1 - длина втулки; S - поперечное сечение втулки С - касательное напр жение на поверхности втулки; внутренний диаметр втулки Г - вес втулки; ЛР - градиент давлени . Балансировочна  сила в зависимос ти от требуемого направлени  создаетс  путем повышени  или понижени  давлени  в камере 7 по сравнению с потоком гидравлической системой 8. Дл  подъема втулки 2 давление в камере 7 повышаетс  за счет подачи в нее небольшого расхода жидкости из системы 8. Разница давлений между камерой 7 и потоком действует на сечение кольцевого выступа 3 втулки 2. При некотором значении перепада давлени , соответствующем моменту равновеси  сил, втулка 2 начнет вспльтать в направл ющих 5 и 6, отверстие 11 откроетс , соединит камеру 7 с потокЪм, и произойдет сброс давлени  из камеры 7 в поток. После сброса давлени  втулка 2 опуститс , отверстие 11 закроетс  направл ющей 6, и втулка вновь начнет подниматьс , так как в камеру 7 идет непрерывна  подача жидкости из гидравлической системы 8. При подъеме втулки 2 отверстие 11 снова откроетс , и произойдет сброс давлени  из камеры 7. После нескольких подобных манипул ций перепад давлени  между камерой 7 и потоком установитс  посто нным за счет протечки жидкости через отверстие 11, втулка 2 -займет сбалансированное плавающее положение, а установившийс  перепад давлени  (балансировочна  сила), необходимый дл  вычислени  касательного напр жени  из приведенного уравнени , фиксируетс  измерителем 10. Дл  опускани  втулки 2 из верхнего положени  в камере 7 создаетс  пониж.енное давление за счет отбора из нее небольшого количества жидкости. Характер измерений остаетс  прежним. Предлагаемое устройство позвол ет измер ть касательные напр жени  при течении как однофазных, так и двухфазных паровод ных потоков высоKOJo давлени . Наличие отверсти  на боковой поверхности втулки позвол ет поддерживать ее в сбалансированном . положении автоматически и фиксировать это положение не визуально, через смотровые окна, а по установившемус  перепаду давлени , что повышает точность измерений, позвол ет автоматизировать процесс измерений, делает устройство безопасным. Размещение втулки в двух направл ющих (вместо трех) существенно упрощает изготовление устройства, уменьшает трение между втулкой и корпусом приблизительно на 30%, что также повьш1ает точность измерений. Предлагаемое устройство позвол ет непосредственно измерить локальные значени  касательных напр жений,таккак длина втулки много меньше длины канала.

Исспедиемыи rromoK

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ, возникающих на стенках каналов при течении в Них однофазных и двухфазных сред, содержащее корпус с подводящим и от- г водящим каналами, между которыми вертикально расположена цилиндрическая втулка с кольцевым верхним выступом, установленная с возможностью осевого перемещения в кольцевых направляющих, причем внутренний диа метр втулки равен диаметру подводя-, щего и отводящего каналов, а корпус с втулкой образует кольцевую полость, заполненную жидкостью и сообщенную с источником регулируемого давления, измеритель перепада давлений, подключенный к кольцевой полости и полости втулки с исследуемой средой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений за счет автоматической регистрации положения втулки и уменьшения механического трения втулки о направляющие, в нем цилиндрическая втулка размещена в двух направляющих, а на нижнем конце втулки выполнено по меньшей мере одно радиальное отверстие, положение оси которого удовлетворяет соотношению:

   . Z = h - 8 при J > j , где Z - расстояние от нижнего сре’за втулки до оси отверстия;

   h - высота нижней кольцевой направляющей;

   8 максимальный ход втулки; d - диаметр отверстия.