Акустический датчик кипения

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 15.12,81 СССР о делам изооретеии и открытий) АКУСТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК КИПЕНИЯ Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения акустических шумов в жидкостях, нагретых до высоких температур.Известны акустические датчики, содержащие пьезоэлемент и мембрану, закреп ленные в корпусе 11. Применение таких датчиков при высоких температурах невозможно из-за низкой теплостойкости пьезокерамических материалов. Замена пьезокерамики теплостойкими кристаллами кварца приводит к резкому снижению чувствительности, вследствие чего напряжение, снимаемое с датчика, при реги страции слабых акустических шумов кипения теплоносителя соизмеримо с уровнем собственных шумов усилительной аппаратуры, что затрудняет его использование.Известны датчики, в которых для сохранения работоспособности в высокотемпературной среде пьезоэлемент помещают в гильзу, выполненную в форме стакана, омываемую охлаждающей жидкостью, например водой, подаваемой под давлениемв несколько атмосфер 21,Однако быстрые изменения условий теплоподвода к датчику, например, из-за скачкообразного увеличения (или уменьшения) температуры теплоносителя приводят к резкому расширению (сжатию) конструкционных элементов датчика, которое воздействует на пьезоэлемент и искажает результаты измерений.Наиболее близким по технической сущносги к предлагаемому является акустический датчик давления, включающий корпус с каналами для охлаждающей жид кости, в котором размещена гильза, выполненная в виде стакана, с размещенными в ней мембраной, пьезоэлементом и тепловым экраном для компенсации кратковременных пиковых изменений темпера туры 31.В этих датчиках охлаждающая жидкость омывает внутреннюю сторону тонкостенной мембраны, а теплоноситель - внешнюю. При этом, в случае использова.20 ния датчика в высокотемпературной турбулизированной среде, приток тепла через тонкостенную мембрану к охлаждающей жидкости может быть столь велик, что возникает пристенное кипение на мембра не, хотя среднесмешанная температураохлаждающей жидкости значительно ниже температуры насыщения. Возникающие при кипении пульсации давления воздействуют на пьезоэлемент, вследствие чего З 0 резко понижается эффективная чувстви 548128тельность датчика, так как отношение полезныи сигнал (шум кипения в теплоносителе)/помеха (шум, вызываемый пульсациями давления в охлаждающей жидкости) резко уменьшается. Это приводит к б дополнительным трудностям при выделении акустических шумов, возникающих при кипении теплоносителя.Целью настоящего изобретения являет ся повышение чувствительности датчика 1 О за счет предотвращения,кипения охлаждающей жидкости.Поставленная цель достигается за счет того, что датчик снабжен дополнительной мембраной, закрепленной на корпусе па Б раллельно основной мембране, образуя с ней полость, выполненную сообщающейся со средой кипения.Сущность изобретения поясняется чертежом, где показан акустический датчик 20 кипения в разрезе.Датчик состоит из корпуса 1, снабженного пазами 2 для протока охлаждающей жидкости, в который помещена гильза 3 с пьезоэлементом 4 и мембраной 5 и теп. 25 ловым экраном б. Дополнительная мембрана 7 прикреплена к корпусу со стороны среды кипения и имеет отверстие Я, обеспечивающее сообщение полости между мембранами со средой кипения. ЗОЛииьидация,непосредственного омывания теплоносителем основной мембраны сводит к минимуму приток тепла к охлаждающей жидкости вследствие очень малого коэффициента теплоносителя по сравне нию с металлом. Выбором оптимального расстояния между мембранами достигается полное устранение конвективного теплообмена при сохранении достаточно,малой теплопроводности. 40Так как полость между мембранами сообщается со средой кипения и давление в ней равно давлению теплоносителя, дополнительная мембрана не несет статической нагрузки и может быть выбрана 45 достаточно тонкой. При этом чувствительность датчика практически не снижается. В предлагаемом датчике теплоноситель, находящийся в зазоре между мембранами, выполняет функцию дополнительного теплового экрана, обладающего вследствие малости коэффициента теплопроводности жидкости значительно большей эффектив. постыл по сравнению с металлическим экраном такой же толщины, В то же время тонкостенная мембрана практически не препятствует прохождению акустических колебаний.Устранение пристенного кипения охлаждающей жидкости на мембране гозволяет улучшить условия для регистрации слабых акустических шумов кипения теп лоносителя в зоне энерговыделения водо- водяных ядерных реакторов, что делает возможным значительно упростить электронную аппаратуру для обработки сигналов, поступающих с датчика, а также надежно регистрировать различные фазы кипения в зоне энерговыделения.Формула изобретенияАкустический датчик кипения, включающий корпус с каналами для охлаждающей жидкости, внутри которого размещена гильза, выполненная в виде стакана, с размещенными в ней мембраной, пьезоэлементом и тепловым экраном, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности за счет предотвращения кипения охлаждающей жидкости, он снабжен дополнительной мембраной, закрепленной на корпусе параллельно основной мембране, образуя с ней полость, выполненную сообщающейся со средой кипения.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Авторское свидетельство СССР М 164149, кл. 601 1. 23/10, 1963,2, Авторское свидетельство СССР Ьго 236860 кл 6 01 1. 23/10 19673, Патент ФРГ Мо 1573680, кл, 43 К 18/02, 1974 (прототип).348128 Редактор Н. КолядаТехред Л, Куклина Корректор С, файнЗаказ 1624/1229 Изд, М 604 Тираж 915 Подписное НПО Поиск Государственного комитета СССР по делам иэобретеннй и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4/5Тип, Харьк. фил. пред. сПатент