Стенд для статических испытаний струйного датчика температуры

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована для тарировочных испытаний струйных датчиков температуры (СДТ) на соответствие их характеристик заданным условиям.
Известна установка для поверки и градуировки датчиков температуры УПСТ-2М (см. ТУ 50-96 ДДЩ 1.270.000. Установка УПСТ-2М), содержащая печи, в которых устанавливаются и поддерживаются заданные температурные режимы при поверке и градуировке термопар и термометров сопротивления, выравнивающий никелевый блок, а также термопреобразователь образцового типа.
Недостаток данного устройства заключается в том, что оно не может использоваться для поверок и градуировок СДТ, так как в нем не предусмотрен постоянный подвод - отвод рабочего воздуха (газа), необходимого для работы СДТ.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является стенд для испытаний СДТ воздуха (газа) (см. В.П. Шорин, А.Г. Гимадиев, Н.Д. Быстров «Гидравлические и газовые цепи передачи информации».- М. Машиностроение, 2000, с. 312-315), содержащий последовательно установленные вентиль подачи сжатого воздуха, нагреватель (охладитель) воздуха, трубопровод подвода воздуха, снабженный средствами измерения давления и температуры, и СДТ с чувствительным элементом и устройством преобразования пульсаций давления в выходной электрический сигнал, частота которого пропорциональна корню квадратному из температуры воздуха на входе в СДТ, с вентиляционным каналом, соединенным с трубопроводом отвода воздуха от СДТ к источнику низкого давления, снабженным средствами измерения давления и температуры.
Известный стенд позволяет проводить испытания СДТ при повышенных температурах, однако он имеет большую погрешность в градуировке СДТ из-за большой неравномерности поля температур воздуха, окружающего СДТ.
Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является получение в процессе испытаний определенных температурных режимов, позволяющих повысить точность градуировки СДТ.
Для достижения указанного технического результата в состав стенда, содержащего последовательно установленные вентиль подачи сжатого воздуха, нагреватель (охладитель) воздуха, трубопровод подвода воздуха, СДТ с чувствительным элементом, устройством преобразования пульсаций давления в выходной электрический сигнал и вентиляционным каналом, соединенным с трубопроводом отвода воздуха, введена испытательная камера, выполненная из трех секций, установленных одна в другой, с обеспечением зазора между ними, отверстия подвода и отвода воздуха которых расположены на противоположных сторонах секций, причем отверстие выхода первой секции служит входом во вторую, отверстие выхода второй секции служит входом в третью, а отверстие выхода из третьей секции через трубопровод и вентиль подсоединено к источнику низкого давления, при этом в третьей секции расположен чувствительный элемент СДТ, средство измерения температуры и канал для подсоединения средства измерения давления.
Отличительным признаком заявленной полезной модели является введение испытательной камеры, выполненной из трех секций, установленных одна в другой, с обеспечением зазора между ними, отверстия подвода и отвода воздуха которых расположены на противоположных сторонах секций, причем отверстие выхода первой секции служит входом во вторую, отверстие выхода второй секции служит входом в третью, а отверстие выхода из третьей секции через трубопровод и вентиль подсоединено к источнику низкого давления, при этом в третьей секции расположен чувствительный элемент СДТ, средство измерения температуры и канал для подсоединения средства измерения давления. Это позволяет в процессе испытаний, при прохождении воздуха через секции, практически устранить влияние температуры окружающей среды, и обеспечить высокую точность градуировки СДТ.
Принципиальная схема предлагаемого стенда для статических испытаний струйных датчиков температуры представлена на чертеже и описана ниже.
Стенд содержит источник сжатого воздуха (не показан), вентиль 1 подачи сжатого воздуха, нагреватель (или охладитель) воздуха 2, трубопровод 3 со средствами измерения 4 и 5, соответственно давления и температуры. Первая 6, вторая 7 и третья 8 секции испытательной камеры 9 с отверстиями подвода и отвода воздуха 10, 11, 12 и 13, расположенными на противоположных сторонах каждой секции. Испытываемый СДТ 14 установлен в третьей секции 8, в которой также расположено образцовое средство измерения температуры 15 и имеется канал 16 для подсоединения средства измерения давления 17. Вентиляционный канал СДТ 14 соединен трубопроводом 18 отвода воздуха через вентиль 19 к источнику низкого давления (не показан). Трубопровод 18 так же снабжен средством измерения давления 20. Выходное отверстие 13 третьей секции 8 соединено трубопроводом 21 через вентиль 22 с источником низкого давления (не показан). Трубопровод 21 так же снабжен средствами измерения 23 и 24, соответственно давления и температуры.
Стенд работает следующим образом.
Сжатый воздух через вентиль 1 и через нагреватель (или охладитель) 2 поступает в первую секцию 6 испытательной камеры 9 через отверстие подвода 10. Далее воздух проходит по зазору, образованному стенками первой 6 и второй 7 секций, к выходному отверстию 11, расположенному на противоположной стороне первой секции 6, относительно входного отверстия 10. При этом температура воздуха, проходящего по первой секции 6, изменяется в зависимости от разности температур воздуха на входе в первую секцию 6 и температуры среды, окружающей испытательную камеру 9. Выходное отверстие 11 первой секции 6 является одновременно и входным отверстием второй секции 7. Далее воздух проходит между стенками второй 7 и третьей 8 секций от отверстия 11 до выходного отверстия 12. При этом температура воздуха, проходящего по второй секции 7, изменяется в зависимости от разности температур воздуха на входе во вторую секцию 7 и неравномерного поля температур в первой секции 6. Затем воздух через отверстие 12 входит в третью секцию 8. При этом температура воздуха, входящего в третью секцию 8, незначительно отличается от температуры стенки третьей секции 8, так как первая 6 и вторая 7 секции существенно снижают тепловые потоки между третьей секцией 8 и окружающей средой. Это позволяет получить в третьей секции 8 достаточно стабильное (в пространстве и во времени) поле температур.
Такое техническое решение позволяет получить в процессе испытаний определенные температурные режимы, при которых повышается точность градуировки СДТ.
Работоспособность заявленного технического решения подтверждена испытаниями, которые показали, что в трехсекционной испытательной камере неравномерность поля температур (по объему испытательной камеры) не превышала 3°С при температуре рабочего воздуха (внутри камеры) 600°С. В односекционной испытательной камере неравномерность поля температур по объему камеры достигала несколько десятков градусов. Так же в трехсекционной камере рабочая температура более стабильна во времени - небольшие изменения температуры (от регулятора режима стенда) сглаживаются корпусными деталями трех секций.