Аварийный пылесигнализатор

Аварийный пылесигнализатор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

3

<9 У, 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 160680 (21) 2941011/18-25 1И1М. Rll.3 с присоединением заявки №вЂ”

G 01 N 15/00

Госуцарствеиный комитет

СССР по целам изобретений и открытий (23) Приоритет(53) УДК 539. .18(088.8) Опубликовано 070382. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070382 (72) Авторы изобретения

М.Д.Борисюк; Е.Н..Болдырев, И,A.ÒèìîÔååâ и (7 i ) Заявитель (54) АВАРИЙНЫЙ ПЫЛЕСИГНАЛИВАТОР

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения количества и .концентрации пыли в газовом потоке.

Известно устройство для определения количества пыли, содержащейся в воздухе, включающее кварцевый кристалл, установленный в пылегазовом потоке, кварцевый кристалл включен в резонансную цепь, резонансная частота которой изменяется вследствие осевшей на кристалл пыли. По величине изменения частоты электрического сигнала судят о количестве пыли,.осевшей на кварцевом кристалле (1).

Известен также анализатор пыли, содержащий пъезоэлектрический датчик, установленный в пылегазовом потоке.

Скорость газа, а следовательно, и скорость пыли в устройстве поддерживают строго постоянной. Пъезодатчик, реагируя на удары частиц, вырабатывает электрические импульсы, соответствующие количеству и массе пылинок, соприкасающихся с датчиком. Импульсы подсчитываются счетчиком.,и результаты измерения поступают на индикатор (2 ) .

К недостаткам указанных устройств ,относятся отсутствие учета абразивности пыли, влияющей на износ деталей двигателя, а также их низкая вибростойкость. Вибрации двигателя

5,при ЕгО работе создают в пъезо — и в кварцевых кристаллах шумовой фон, неотличимый .от полезного сигнала, вследствие чего эти устройства не могут быть применены на транспортных средствах.

Известно устройство, содержащее датчик и измерительную цепь. Датчик представляет собой пластину-изолятор с нанесенными на .противоположных сторрнах двух проводящих слоев,каж"

15 и из которых включен в плечо изме рительного моста. Слой, обращенный. к газовому потоку, изнашивается под воздействием пыли, и по скорости изменения сопротивления этого слоя судят о концентрации и абразивных свой ствах пыли, содержащейся в воздуховоде после прохождения воздушного фильтра двигателя (3).

25 Недостатком этого устройства является низкая точность контроля ко,личества абразивных частиц.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является

30 аварийный пылесигнализатор, содержа9ll229 щий рабочий резистор, последовательно соединенный с блоком нормирования и.преобразования, блок сравнения,выход которого соединен с индикатором, счетчик, программное устройство и тахометр. 5

При работе двигателя через сечение воздуховода, где установлен рабочий резистор, проходит некоторое количество пыли, которая изнашивает проводящий слой-и вызывает изменение 10 сопротивления рабочего: резистора.Относительное изменение сопротивления рабочего резистора сравнивается с сопротивлением эталонного резистора и в зависимости от результата сра- 5 .внения или возникает сигнал, вызывающий срабатывание сигнализирующего устройства (индикатора), или открывается выходной канал блока сравнения,по сигналу которого программное 20 устройство возвращается в исходное состояние (4).

Недостатком этого устройства является низкая достоверность контроля иэ-за ложных срабатываний, пройсходящих при работе устройства.

Ложные срабатывания .вызваны тем, что на скорость износа проводящего слоя рабочего резистора, т,е. на чувствительность устройства, влияет как общее количество абразивных частиц, воздействующих на рабочий резистор в течение определенного промежутка времени, так и кинетическая энергия этих частиц, которая пропорциональна квадрату скорости пылега- ЗУ зового потока B воэдухопроводе, и следовательно, квадрату числа оборотов двигателя.

В действительности, на износ.деталей двигателя влияет только коли- 40 чество абразивных частиц, попадаю-. щих в двигатель за определенный интервал времени, которое пропорцио- . нально суммарному числу оборотов двигателя. 5

Таким образом, скорость изменения сопротивления рабочего резистора в известном устройстве пропорциональна числу оборотов двигателя в третьей степени, в то время как количество абразивной пыли, попадающей внутрь двигателя и проводящей к его аварий- . ному износу, пропорционально суммар" ному числу оборотов.

Действительно, экспериментально установлено, что величина yâåëè÷åíêÿ сопротивления и связанная с ней величина уменьшения проводимости рабочего резистора dY за время dt определяется формулой

°

H) =KEY (t)d N =K K ß у (1 )

Я» ) где К вЂ чувствительность датчика; (m — масса одной частицы ы) h — число частиц, прошедших через сечение воэдухопровода за время dt)

dm — масса всех частиц,прошедших через сечение воздухопровода за. время dt;

U(t) — скорость частиц в пылегаэовом потоке в место установления датчика, равная скорости воздушного потока в этом же месте;. п — частота вращения компрессора (коленвала);

К вЂ” коэфФициент объемного

2 расхода воздуха,зависящий от оборотов воздушного компрессора;. концентрация пыли на входе двигателя.

Чувствительность датчика определяется Формулой ъ

= и(, j, (г) где К = К+К

Иэ Формулы (2) видно, что чувст1 вительность датчика зависит нв только от концентрации пыли на входе двигателя (3), но и от режима работы двигателя (И ),. что значительно снижает точность измерения и может приводить к ложным срабатываниям индикатора.

Цель изобретения — повышение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в известный аварийный пылесигнализатор, содержащий рабочий резистор, последовательно соединенный с блоком нормирования и преобразования, блок сравнения выход которого соединен с . индикатором, счетчик, программное устройство и тахометр дополнительно введены блок памяти и устройство возведения s третью степень, причем вйход тахометра соединен со входом счетчика, выход которого подключен ко входу устройства возведения в третью степень, при этом выход устройства возведения в третью степень соединен с .входом программного устройства, один из выходов которого подключен.к индикатору, а .другойк первому входу блока памяти, ко второму входу которого подключен один из выходов блока нормирования и преобразования, другой выход которого соединен с первым входом блока сравнения, а второй вход блока сравнения, соедийен с выходом блока памяти.

На чертеже представлена блок-схема аварийного пылесигналмзатора.

Аварийный пылвсигиализатор содер" жит рабочий резистор 1,блок 2 нормирования и преобразования, программное устройство 3, тахометр 4,счетчик 5 числа оборотов, устрОйство 6 воэве911229 дения в третью степень, блок 7 памяти, блок 8 сравнения и индикатор 9.

Рабочий резистор 1. последовательно соединен с блоком 2 нормирования И преобразования, первых вход которого соединен с вторым входом блока 7 памяти, а второй выход — с первым входом блока 7 памяти. Последователь но соединены тахометр 4,счетчик 5, устройство б возведения в третью степень, программное устройство З.Пер.— вый выход программного устройства подключен к индикатору 9,вход которого соединен с выходом блока 8 срав,нения, а второй выход — к первому входу блока 7 памяти.

Устройство работает следующим об- l5 разом.

Пои подаче питания на рабочий резистор 1 блок 2 нормирования и преобразования преобразовывает величину 2Q сопротивления проводящего слоя рабочего резистора, изнашываемого под воздействием пыли, в напряжение, кото-. рое запоминается блоком 7 памяти.

,Одновременно программное устройство 3 5 начинает интегрировать значение куба частоты вращения,коленвала,получаемого с тахометра 4, счетчика, 5 числа оборотов коленвала и устройства 6 возведения в третью степень.

При достижении наперед заданного значения интеграла, программное ус- тройство 3 выдает командный импульс на блок 7 памяти, который запоминает новое значение напряжения на выходе блока 2. В дальнейшем возможны два режима работы.

1. При низкой концентрации пыли на входе двигателя (« 3 мГ/кГ),когда за промежуток времени между.тактовыми импульсами программного устрой- 40 ства 3 сопротивление рабочего резистора 1 не успевает измениться на величину, большую наперед заданного значения, блок 8 сравнения не включает индикатор 9 у аварийный сигнал 45 не подается.

2. При высокой (аварийной) концентрации пыли на входе двигателя (3 мГ/кГ),, когда за промежуток времени между тактовыми импульсами программного устройства 3 сопротив.ление рабочего резистора 1 успевает измениться на величину, большую наперед заданного значения блока 8 сравнения, момент достижения этого значения блок 8 сравнения включает индикатор 9, который выдает сигнал Авария .

При этом, в режиме низкого числа оборотов двигателя кинетическая энергия частиц незначительна и неэначи- gp тельно их количество, попадающее на рабочую поверхность датчика, что не .влияет на чувствительность устройства. Время между командными импульсами сравнительно велико. 65

П ри увеличении числа оборотов двиП гателя (при том же уровне входной з аыленности) чувствительность устройства воэраотает,а время между командными импульсами уменьшается,так как онс определяется временем достижения наперед заданного значения интеграла куба скорости вращения коленвала. .Таким образом, предлагаемое. устройство позволяет существенно повысить точность измерения за счет устранения влияния на чувствительность устройства числа оборотов двигателя в тре-, тьей степени. Действительно продифференцировав выражения (1) по независимой переменной, приращение которой соответствует просуммированному во время фиксированному значению числа оборотов двигателя в третьей степени,получаем

22 +2, 62= jgz = j И (-)86

Zq

dz=H de = (e) где

Формула иэобретейия

Аварийный пылесигнализатор, содержащий рабочий резистор, последовательно соединенный с блоком нормироТогда выражение (1) принимает вид:

dg =pj s (4) " =Ч (5)

Из уравнения (5) видно, что в предлагаемом устройстве чувствительность датчика зависит только от кон-. центрации пыли на входе двигателя,,что существенно повышает точность измерения.

Если в известном устройстве,настроенном, например, на срабатывание при достижении аварийного уровня запыленности с х и оборотах компрессора (коленвала) И., число оборотов увеличится в два раза, срабатывание индикатора будет происходить уже при значении 0,125$ gy.Это подтверждается экспериментальными исследованиями.

Предлагаемый аварийный пылесигнализатор может быть использован в системе аварийной защиты теплового двигателя от абразивного износа пылью при нарушении фильтрации воздуха, поступающего на вход двигателя.

Внедрение предлагаемого устройства в, народное хозяйство даст по предварительным подсчетам экономический эффект не менее 30000 рублей в год на каждые 100 эксплуатируемых двигателей, вследствие уменьшения трудоемкости обслуживания двигателя,вызванного необходимостью замены рабочего резистора, из-за существенного изменения толщины проводящего слоя рабочего резистора..

911229

Составитель В.Алексеев

Редактор Т.Киселева Техред М.Рейвес

Корректор Н.Стец

Подписное

«»»

Заказ 1105/26 Тираж 883

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 зания и преобразования, блок сравнения, выходы которого соединены с индикатором, счетчик, программное устройство и та;:ометр, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в устройство дополнительно введены блок памяти и устройство возведения в третью степень, причем выход тахометра соединен с входом .счетчика, выход которого подключен ко входу. устройства воз

Ведения в третью степень, при этом выход устрой возведения в третью степень соединен с входом программного устройства, один из выходов которого подключен к индикатору, а .другой — к первому входу блока памяти, ко второму входу которого йодключен один из выходов блока нормирования и преобразования, другой вы ход которого соединен с первым входом блока сравнения, а второй вход блока сравнения соединен с выходом блока памяти.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3715911,кл.73-28, 10 1973 °

2. Патент США Р 3805691,кл.73-28, 1973.

3. Авторское свндетельство СССР

9 584232, кл. G 01 N 15/02, 1975.

4 ° Авторское свидетельство СССР

9 655936, кл. G 01 N 15/00, 1976 (прототип).