Прибор для измерения и задания абсолютного и относителбного давления

Прибор для измерения и задания абсолютного и относителбного давления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

257084

ОП ИСАН И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союэ Советскив

Социалистическиа

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 07. I I l.1968 (№ 1224645/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 11.Х!.1969. Бюллетень ¹ 35

Дата опубликования описания 13.IV.1970

Кл. 42h, 10/01

МП1 G 011

УДК 531.787.3 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ И ЗАДАНИЯ АБСОЛЮТНОГО

И ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено в тех отраслях промышленности, где требуется автоматическое измерение и задание давления с точностью порядка 0,1>/с.

Известны грузопоршневые приборы и поршневые приборы с центробежным уравновешиванием, содержащие измерительный блок, выполненный в виде неуплотненного поршня, вращающегося в цилиндре, систему вращения измерительного блока, цифровую систему отсчета IH систему, индикации положения равновесия поршня, которые позволяют с высокой точностью производить измерение (задание) давления. 15

Однако их показания зависят от значения ускорения силы тяжести,в данной местности.

Целью изобретения является исключение зависимости показаний прибора от значения ускорения силы тяжести и расширение диапазона измерений.

Для достижения этой цели измерительный блок предлагаемого прибора расположен горизонтально в корпусе между упорным регулировочным винтом и пружиной, который связан консольно с вертикальным валом системы вращения. Центробежная сила действует на неуплотненный поршень измерительного блока и уравновешивает измеряемое давление.

На фиг. 1 изображена принципиальная схе- 30

»а описываемого прибора; на фиг. 2 — функциональная схема работы прибора в режиме измерения и режиме задания давления.

Работа призора основана па принципе силовой комнспсацс1п давления (измеряемого пл задаваемого) центробежной силой, прикладываемой к поршню. Измерительный элемент прибора — неуплотненный поршень 1 перемещается в цилиндре 2 между упорами 8, ограничпваюгцими ход поршня и расположенными на крышках 4, кзторые вместе с цилиндром 2 и поршнем 1 образуют камеры 5 и б. Измерв1тельпый блок (поршеíb 1, цилиндр 2 и крышки 4) заключен в корпус 7, служащий для размещения на нем вспомогательного оборудования, и при помощи рычага 8 и штифта 9 укреплен на валу 10, который через коническую передачу 11 связан с электродвигателем 12.

Поршень 1 включает регулирующий поясок

18, который через систему отверстий 14 связан с камерой 5; крыльчатку 15, при помощи которой поршень 1 приводится во вращеш1е сжатым воздухо.л, подаваемым через отверстия 1б в цилиндре 2; выступ 17, предназначенный для фиксации уравновешенного положения поршня 1 в цилиндре 2 прои помощи фотодатчпка, состоящего из фотосопротпвления

18, источника 19 света, оптической системы 20 и отверстий 21 в цилиндре 2.

257084

3

Цилиндр 2 содержит систему калиброванных отверстий.22 и 28, образующих вместе с пояском 18 систему авторегулирования давления; отверстия 24 и 25, которые в зависимости от схемы включения прибора связаны с компрессором (насосом) и рабочим объемом; систему смазочных канавок (поясков) 2б — 28, в которые под небольшим избыточным давлением, образуемым сильфоном 29, подается жидкость, обладающая малым коэффициентом вязкости.

Вал 10 прибора вращается в цилиндре 80, закрепленном на основании 81 прибора. Вал

10 имеет систему поясков 82 — 84 и каналов

85 — 87, а цилиндр 80 — систему отверстий 88—

40, которые позволяют передавать давление от неподвижных относительно основания 81 частей прибора к вращающемуся измерительному блоку. Для исключения нежидкостного трения при вращении вала 10 в цилиндре 80 предусмотрена смазывающая система 41, состоящая из канавок и отверстий, заполненных маловязкой жидкостью.

На валу электродвигателя 12 закреплен кодо вый диск 48, который с источником 44 света и фотоэлементом 45 представляет узел индикатора скорости вращения вала 10, являясь датчиком импульсов, поступающих на вход счетчика 4б импульсов индикатора скорости.

При задании давления ключ 47 переключается в положение П, подсоединяя к входу усилителя 48 потенциометр 49, при помощи которого может быть задана определенная скорость вращения электродвигателя 12 и, следовательно, определенное давление .в рабочем объеме. Стабилизация скорости вращения электродвигателя 12 осуществляется применением тахогенератора 50 обратной связи, сигнал которого сравнивается с сигналом от потенциометра 49 и служит управляющим сигналом для электродвигателя 12.

Скорость электродвигателя 12 фиксируется при помощи цифрового индикатора скорости (элементы 43, 44, 45) и счетчика 4б импульсов, тарированного в единицах давления.

Датчик 51 при работе прибора в данном режиме применяется для фиксации равновесного положения поршня 1, т. е. момента установления заданного давления в рабочем объеме.

Как в идно из фиг. 1,:при вращении, вала

10 (и соответственно измерительного блока) на поршень 1 действует центробежная сила

F= (>) где т — масса поршня 1;

R — расстояние от оси вращения вала 10 до центра массы поршня 1;

v — окружная линейная скорость вращения центра массы поршня 1.

Так как v=2zR и, где n — число оборотов вала, то

1 = 4л тЯп (2)

Из этой формулы следует, что сила F не зависит от широты местности, так как она опре15

4 делена массой поршня 1 и всякие изменения скорости вращения вала 10 приводят к,изменению силы F.

Прибор работает следующим образом.

Режим задания избыточного давл е н и я. В исходном положении вал 10 не вращается; поясок 18 поршня 1 находится между отверстиями 22 и 28 в цилиндре 2; на отверстие 23 и lб подано давление от компрессора через каналы (88, 82, 8б); отверстие 22 соединено с атмосферой; камера б через отверстие 25 соединена с атмосферой;,камера 5 через отверстие 23 и систему каналов (35, 38, 89) соединена с рабочим объемом, л котором устанавливается заданное давление. В начальный момент вращения вала 10 с установившейся скоростью поршень 1 под действием центробежной силы F перемещается вправо до упора 8, при этом совместятся поясок 18 поршня

1 и отверстие 28 цилиндра 2, и сжатый воздух под давлением заполняет камеру 5 через канал 14. На поршень 1 начнет действовать сила

Q, определяемая давлением в камере 5, умно>кенным на эффективную площадь поршня 1.

Направление силы Q противоположно направлению центробежной силы F, поэтому перемещение поршня 1 .вправо прекратится в тот момент, когда сила F будет уравновешена сило" Q.

Однако это ра вновесие пока неустойчиво, так как камера 5 соединена с источником давления через открытые каналы (23, 13, 14), поэтому давление в камере 5 начинает превосходить равновесное давление благодаря тому, что сила Q становится больше центробежной силы F.

Поршень 1 перемещается влево к положению равновесия, перейдет это положение и приоткроет своим пояском 13 отверстие 22, связанное с атмосферой, т. е. сбросит избыток давления из камеры 5 в атмосферу. Затем возвращается к положению равновесия и, если демпфирование системы осуществлено прав ильно, останавливается в этом равновесном поло>кении, соответствующем вполне определенному, заданному заранее давлению в рабочем объеме.

Указанный процесс установления требуемой величины давления по заданной скорости вращения вала 10 происходит автоматически.

Всякое изменение давлен ия (например, утечки в камере 5 и, следовательно, в рабочем объеме) выводит поршень 1 из положения равновесия вправо, тем самым соединяя компрессор с рабочим объемом системой каналов 14, в результате чего в рабочем объеме устанавливается давление, определяемое значением установившейся стабилизированной скорости вращения вала 10.

Режим задания абсолютного давл е н и я. Работа прибора в случае задания абсолютного давления аналогична работе прибора при задании избыточного давления. Отличие состоит лишь в том, что перед работой в камере б создается при помощи форвакуумно257084 о насоса, подключенного к камере б системой аналов (25, 37, 34, 40), разрежение порядка ,01 — 0,1 мм рт. ст., а отверстие 22 так же подлючается в форвакуумному насосу. Тогда при адани и в рабочем объеме и в камере 5 аосоютного давления отсчет ведется от условного уля, равного 0,01 — 0,1 мм рт. ст.

Режим измерения избыточного а в л е н и я. Перед измерением избыточного авления необходимо камеру б соединить с ат:осферой; в камеру 5 подать через соответстующие каналы измеряемое давление; отвертия 22 и 28 цилиндра 2 соединить друг с друом (при этом поясок 13 поршня 1 исключаетя из работы) и ключ 47 переключить в поло<ение 1. При подаче давления в камеру 5 оршень 1 перемещается влево от положения авновесия. Это нарушение равновесия фиксиуется фотодатчиком 51 нулевого положения, оторый на вход усилителя 48 посылает сигал, заставляющий двигатель вращаться с таой скоростью, чтобы центробежная сила F компенсировала бы силу Q, обусловленную

:змеряемым давлением.

Q=R S,ô, (з) де R — измеряемое давление;

5„,— эффективная площадь поршня I.

Таким образом, при F=Q число оборотов ала 10 однозначно определяет величину измеяемого давления. Зная число оборотов (по ифровому индикатору скорости), из уравнеий (2) и (3) получим

Р =4 —. л R. .—" (4)

8эф ! этой формуле переменной величиной являетя п — число оборотов двигателя. Поэтому ин;икатор скорости можно тарировать прямо в .д иницах давления.

Режим измерения абсолютногс д а в л е н и я. Измерение абсолютного давления аналогично измерению избыточного давления, за исключением того, что в камере б следует создать вакуум порядка 0,01 — 0,1 мм. рт. ст., а все остальные соединения оставить прежним. Таким путем исключается влияние изменения давления дня (барометрическое давление) на показания прибора.

Прибор можно использовать для измерения разности давлений, если в режиме измерен|ия в камеры 5 и б подавать давления Р» и Ру, причем необходимым условием правильности измерений является выполнение условия:

Р .оР, В пр иборе предусмотрено изменение диапазона измеряемых и задаваемых давлений, что осуществляется изменением расстояния от оси вращения вала 10 до центра массы поршня 1 путем перемещения цилиндра 2, опирающегося на пружину, регулировочным,винтом 52.

Предмет изобретения

Прибор для измерен|ия и задания абсолютного и относительного давления, содержащий измерительный блок, выполненный в виде неуплотненного поршня, вращающегося в ци° ® линдре, систему вращения измерительного блока, цифровую систему отсчета и систему индикации положения равновесия поршня, отличающийся тем, что, с целью исключения влияния ускорения силы тяжести .на процесс измерения и расширения диапазона измерений, измерительный олок расположен горизонтально в корпусе между упорным регулировочным винтом и пружиной, который связан консольно с вертикальным валом системы враще40 ния.

257084

7 7

Фиг. 7 г 2

Составитель О. В. Палев

Редактор С. И, Хейфиц Техред А, А, Камышникова Корректор Л, А, Царькова

3 аказ 7127 9 Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комигета по делам изобретений и отхрытий при Совете Министров CCCP

Москва Я(-35, Раушская наб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2