ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ ГЕТЕРОФАЗНОГО ПОТОКА
DEVICE FOR MEASURING PRESSURE OF HETEROPHASE STREAM

Класс международной классификации изобретения.
Область техники, к которой относится изобретение: измерительная техника; преимущественная область использования - отработка технологических режимов электродугового и газотермического методов нанесения металлопокрытия и в других случаях для измерения давления газодинамических потоков.
Известное решение, выявленное как аналоговое (патент РФ №2084950), по технической сути может быть использовано для преобразования в электрический сигнал скорости потока или жидкости.
Основным недостатком аналога по сравнению с предлагаемым устройством является наличие цилиндрического экрана, из-за которого возникают резонансы звуковых частот, которые нарушают линейность выходного сигнала - показателя скорости газа.
Наиболее близким по значению, выбранным в качестве прототипа является устройство для определения скоростей газа и частиц в нем в процессах газотермического нанесения покрытий (патент Р.Ф. №2063638). Недостатки прототипа: большая сложность конструкции и настройки; в связи с наличием в газе твердых частиц изменяются проходное сечение отверстий, что может приводить к нарушению реальных показаний скорости газа и твердых частиц;
износ отверстий приводит к искажению показаний скорости гетерофазного потока.
Технической задачей предложенного изобретения является оптимизация режимов электродуговой металлизации с целью повышения физикомеханических свойств металлизационных покрытий.
Сущность изобретения и достигаемый положительный результат заключаются в том, что датчик силы давления полностью изолирован от воздействия сил вихревого давления, неизбежно возникающих аналоговых датчиках с цилиндрическими направляющими потока и искажающими точность замеров. Поэтому в предлагаемом датчике значительно повышается точность измерений.
Устройство и работа датчика давления (см. чертеж).
Датчик давления состоит из корпуса 4 с цилиндрической секцией 8 и резьбовым гнездом 5 для соединения с внешними устройствами, в котором размещены нагрузочный диск 1 с поверхностью, взаимодействующей с гетерофазным потоком 9, который через шток 2 опирается на острие рычага 3 согласования давления с осью вращения 6. С противоположной стороны рычаг согласования 3 взаимодействует с датчиком силы давления 7.
В качестве элемента, чувствительного к изменению давления, используется мост, состоящий из 4-х резисторов, изменяющих внутреннее сопротивление в случае приложения давления.
Питание прибора осуществляется от сети переменного тока 220 В 50 Гц. Через сетевой трансформатор Т1 и выпрямительные диоды Д1-Д4 напряжение подается на плечи моста для 2-х усилителей постоянного тока на транзисторах, входными сигналами для которых является напряжение с плеч измерительного моста. При отсутствии давления разность этих напряжений равна 0, следовательно, такое состояние отображается на измерительном приборе как нулевое. При появлении силы давления она визуально наблюдается по показателю измерительного указателя, проградуированного на необходимый уровень давления от 0,02 до 20 кгс.
Датчик силы давления полностью изолирован от воздействия сил вихревого давления, поэтому значительно повышается точность измерений.
Прибор изготовлен в промышленном производстве, испытан при определении одного из первостепенного значения параметров - дистанции электродуговой металлизации, что обеспечило получение оптимальных значений физико-механических свойств металлизационных покрытий адгезионно-когезионной прочности и плотности.
Кроме этого прибор испытан при конструктивной модернизации соплового узла металлизатора, что дало возможность получить максимальное значение скорости сверхзвукового истечения гетерофазного потока. Это позволяет считать предложенное устройство соответствующим критерию «промышленная применяемость».
2
При этом скорость истечения потока определялась с использованием полученной с помощью предлагаемого прибора силы давления по формуле кинетической энергии: F=(mV)/2, где F - сила давления, кгс, m - масса потока, падающего на нагрузочный диск 1 (чертеж). Из формулы следует очевидный вывод, что сила потока прямо пропорциональна квадрату его скорости.
Проведенный авторами поиск по патентам и научно-техническим источникам не выявил прототип, характеризуемый совокупностью признаков, идентичных предлагаемому по своим свойствам и достигаемому результату, что позволяет считать предложение заявителя соответствующим критерию «изобретательский уровень».
При сравнению с прототипом предложенный прибор принципиально отличается устройством датчика, что соответствует критерию «новизна».
Источники информации
1. Патент РФ №2084900 кл В05В 7/22, опубл. 24 окт. 1997 г.
2. Патент РФ №2063638 кл G01P 5/18, опубл. 01 сент. 1995 г.
3. Патент РФ №2150706 кл G01P 5/04, опубл. 06 июля 2000 г.