Измеритель разности давлений

Измеритель разности давлений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социал истииеских

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 070778 (21) 26417 94/18-10 с присоединением заявки Но—

G 01 Ь 13/02

jG 01 L 7/16

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

{23) ПриоритетОпубликовано 250280. Бюллетень Йо 7 (53) Уд (531,787 . 3 (088.8) Дата опубликования описания 250280

А.Я.Левин, В.Н Ойвин, Э.А„Дон. Н.Г.Лукьянова и В.И. Пев знер (72) Авторы изобретения

Всесоюзный дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт им» Ф.Э.Дэержинского (71) Заявитель (54 ) ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ДАВЛЕНИЙ

Изобретение относится к области ..приборостроения, а точнее к устройствам для измерения разности давлений.

Известным прибором для измерения давлений и разности давлений является поршневой манометр. Точность и чувствительность такого манометра, в значительной степени определяются уплотнением поршня, которое должно обеспечивать его полную герметизацию при высокой степени подвижности.

В одном из известных приборов подобного типа (1) герметизация осуществлена с помощью манжетного уплот-15 нения,не обеспечивающего достаточную подвижность поршню.

Известен другой измеритель разности давлений„ содержащий корпус с установленным в нем на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим поршнем, разделяющем полости высокого и низкого давлений, преобразователь перемещения и жидкостное . уплотнение поршня (2).

В этом приборе жидкостный уплотнитель подается под напором в кольце;вую канавку корпуса вокруг боковой поверхности поршня, протекая в зазоре между поршнем и корпусом (уплотне-ЗО ние гидродинамического типа) . Недостатком его является то, что нагрузку на поршень надо относить не к истинному значению величины попереч- ного сечения поршня, а к определяемой-так называемым эффективным диаметром (с учетом зазора), который для каждого прибора находится индивидуально. Точность его измерения ограничена точностью жидкоатного ма= . нометра, по которому производится табировка прибора. Кроме того, поршневые манометры данного типа совершенно непригодны для измерения быстропеременных давлений.

Целью изобретения является повышение точности измерения давлений и перепадов давлений, в том числе и переменных во времени, вследствие исключения влияния гидродинамических сил в жидкостном уплотнении, а также эа счет более точной тарировки устройства.

Для достижения поставленной цели в измерителе разности давлений, содержащем корпус с установленным в нем на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим поршнем, разделяющем полости высокого и низкого давлений, преобразователь перемещения

3 71 7584 4 т р р и -жидкостное уйлтоетнение поршня, 1фиг,2 - узел 1 фиг.1> на фиг,3 корпус в нижней части непосредствен- один из возможных вариантов тарино под поршнем имеет внутренний коль- ровки устройства, цевой выесттуп с горизонтальнбй торцо- Иэмеритель состоит из корпуса вой поверХнбстью, обращенной к "Ггорш - " крышки 2, поршня 3, разделяющего ню, который на обращенной к выступу полоски высокого 4 и низкого Б,дав " торцовой поверхности имеет острую лений и подв,ешенного на жесткой

"кольцевую кромку с"коническим сквобом в радиальном и податливо-,упругой в с вершиной, расположенной вьпае плос» осевом направлении осесимметричной

"костй -гориэойтпальтейой тбрцовой поверх- балке 6; жидкого уплотнителя 7, разности поршня, а полость между порш- 10 мещенного в кольцевой полости 8, нем и корпусом залита жидкостью, расположенной между поршнем и корне смачивающей материалы поршня и пусом и примыкающей к выступу 9. Нижвыступа, няя часть поршня 3 имеет цилиндриКроме того, в предлагаемом йэмери- ческую наружную боковую поверхность теле упругая подвеска пбршня поме"- 10 и нижнюю горизонтальную торцовую щена в полости вйоокого давления 11 - в виде кольцевой острой кромки

15 и соедийенва с одним конг(оМ преобра- с коническим скосом вершины расователя "ггердемещМФИя," Ййп ййенногот йолможенйым выше плоскости горизонтальв виде тензопреобрдаз бвателя, другпой ной торцовой поверхности выступа 9. -: Кбнецт кбтброго укрейлен на установ- К корпусу 1 крепится рама 12, к котоленной в той же полости раме, жестко 2О рой через цилиндрический шарнир 13 и соединенной с кЬфгГ7сбй гфйчема"же- тягу 14 с регулировочными гайками 15 сткость подвески больше жесткости с помощью йластин 16 присоединяется йреобргатэбвателя- . -"----- - - - --- -: — .= упругий лепесток 17. Другим концом

Разъединение полостей высокого лепесток 17 таким же образом

- - И-ГйИЗКОГб даВЛЕНйя "ОбЕСГГЕЧИВщагЕтпСя" 25 ПрИКрЕПЛЕН К ПОРШНЮ 3. На ЛЕПЕСТОК жидкостным Уплотнением в результате 17 наклЕены тенэоггреобраэователи 18.

ОбраЗОВаНИя МЕНкИСКа- жндКОГО УПЛОтйй- ПОдВОд даВЛЕНИй В ПОЛОСТИ 4 H 5 ОСУеля в зазоре между торцовнМй =поверх- ществляется через трубопроводы 19 и ностями порШня" и" Вйстугга;"т. е. ис- 20. Для тйродувки полости 4 предуп0льэуются силы поверхностного натя- я смотрено отверстие в крышке 2 с жения жидкого Уплотнителя в зазоре. пробкой 21. Полость 5 содержит продуПредельный перепад давлений, выдер- вочный капилляр 22, впаянный во втулживаемый мениском жидкости, опреде- ку воздушника 23, уплотняемую сальляется по Формуле: ником 24. Пробка 25 вворачивается древе

26 еее8 в нажимной фланец сальника 26. Для яреа предотвращения попадания материала где д Варев — пределвн И перепад павле- жидкого уптлотнителя 7 в подводящий нийд------.к- - " - - - - " трубопровод 20 установлена ловушка

G - коэффициент поверхностно- 27. Для ограничения перемещения порш40 го натяжения, ня 3 вверх предусмотрены ограничи— краевой угол смачивания, тельное кольцо 28 и упорная втулка о, - "ЖКйчйна зазора. с буртиком 29, прикрепляемая к поршДля обеспечения работоспособности ню 3. В месте соединения поршня 3 устройства необходймво, чттооты ттекУщепе и Упругой балки 6 между нижней торцозначение перепада давления (ь p) "Ha вой поверхностью ее центральной " Увйлотйителекбыло всегда меньше пре- 45 втУлки и поршнем 3 установлены регу ирующи калиброванные по толщине А ." -"--- -" — прокладки 30 (см. иг.2

При заполнении устройства в случае измерения дав тепний" и перепадов давле-. нйй жйдкйХ сред в зазоре между порш- ЛеПесток 17 изготовляется из тон50 р нем и выступом со с, роны полости 5 кой металлической Фольги. обладающей низкого давления может возникнуть хорошими упРугостью и теплопроводвоздуынаряттдщ ослойка между мениском ностью, а его жесткость должна быть жидко1до УплЬтнителя и мениском изме- значительно меньше, чем жесткость ряемой же, о ® ведетр" к появле- -,Упругой балки 6. Тензопреобразованию дополнительной погрешности за „55,тe>+ll 18 наклеивается два:один — паралсчет влияния сил поверхностного натя- лелино направлению перемещения поршжения измеряемой среды. Дг я исключе- ня 3, другой - перпендикулярно. Они ния этой погрешности нижняя часть присоединяются к вторичному прибору " -йо1 @ я- выолнена с цилиндрической . по мостовой схеме,.Все несУщие конбоковой поверхностьрют со стороны jb стрУкции устройства изготовляются . жидкого -угглотнителяг и торцовой -- в . иэ одинакоВого материала или иэ виде острой кромки с коническим ско- материалов, обладающих близкими сом вйутрь ; по величине коэффициентами темпераНа Фиг. 1 изображен продольный турного расширения. Эти условия обес,раэрез описываемого устройства; íà gg петгивают независимость показаний

717584 формула изобретения тель 7 так, что выше упомянуто- 1. Измеритель разности данлений, 65 содержащий корпус с установленным

/ устройства от температуры измеряемой среды и окружающего воздуха".

Для обеспечения особо прецизионных измерений давлений и перепадов давлений для определения перемещений поршня 3 может быть применен бесконтактный датчик перемещений, устанавливаемый над поршнем, например лазерный интерферометр.

Устройство работает следующим образом. Поршень 3 подвешен на упругой балке 6 так, что между его нижней торцовой поверхностью и""го- ризонтальной поверхностью выступа

9 в случае равенства давлений в полостях 4 и 5 имеется зазор; величина которого выбирается в завйсимости от величины максимального давления или перепада давления; изме- ряемого данным устройством. С повышением. давления в полости 4 относительно полости 5 поршень

3 опускается до тех пор, пока он не придет в соприкосновение с выступом

9. При перемещении поршня 3 происходит удлинение лепестка 17, а следовательно, и наклеенных на него тенэопреобразователей 18, что приводит к изменению электрического сопротивления последних. Величина изменения сопротивления может быть изме рена известными способами, Подбирая величину базы тенэопреобразователей .

18, можно изменять чувствительность устройства. Пределы измерения устройства можно изменять, варьируя жесткость балки 6, величину зазора между нижней торцовой поверхностью порщня

3 и выступом 9 и материал жидкого уплотнителя 7 с разными коэффициентами поверхностного натяжения. Ограничительное кольцо 28 и втулка с буртиком 29 предусмотрены для того, чтобы в случае ошибки при подсоединении устройства к измеряемому объекту и превышении давления н полости 5 относительно полости 4 ограничйть перемещение вверх поршня 3 так, чтобы деформация балки 6 оставалась в области упругости.

При сборке устройства сначала с помощью прокладок 30 добиваются, чтобы при плотно присоединенной к корпусу 1 упругой балке 6 поршень

3> подвешенный на ней, соприкасался с выступом 9. Затем удаляются часть прокладок 30. Толщина удаленных прокладок равна устанавливаемому зазору между нижней торцовой поверхностью поршня 3 и выступом 9 °

Величину зазора измеряют оптическим катетометром по перемещению поршня 3 от исходноro положения до соприкосновения с выступом 9

Затем в кольцевую выбОрку 8 ЭаЛйвают жидкий уплотни бы его уровень был го зазора.

Тарировку устройства проиэнодят следующим образом (см.фиг.1 и 3): удаляют втулку воздушника 2 3 с впаянным н нее капилляром 22 и через отверстие в корпусе 1 в поршень 3 вворачинают стержень 31 с тарелкой

32, н а которой размещают стандартные разновесы 33 и, таким образом„ получают зависимость сигнала вторичного прибора непосредственно от силы, действующей на поршень 3. Зная геометрические размеры поршня 3, которые можно измерить с большой точностью, и силу, действующую на него, можно точно протарировать устройство.

Достоинством описываемого устройства является нысокая точность измерений, достигаема(я благодаря замене гид15одинамического уплотнения поршня жидкостным уплотненйем, исИ пользующим силы поверхностного натяжения и действующим между торцовыми поверхностями поршня и выступа, что обеспечивает воэможность введения истиной величины площади сечения

25 поршня. Преимуществом предложенного устройства является также независимость его показаний от абсолютного данления измеряемой среды и ее температуры, а также температуры окРУ$Q жающего воздуха. Независимость показаний от давления осуществляется тем, что лепесток с тенэопреобразователями крепится к разгруженной от одностороннего давления раме.

Кроме того, все тензопреобразонатели находятся при одинаковом давлении и при включении по мостовой схеме зависимость их сопротивления от давления, ощутимая при высоких давлениях, самокомпенсируется. Большим достоинством устройства является его применимость для измерения переменных во времени давлений и перепадов давлений, в том числе и быстропеременных.

45 Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства состоит в повышении точности изм рения давлений и перепадов давлений. Так, данное устройство с тензоЯЯ преобразователями, которое можно применять для технических измерений, позволяет получить точность порядка

0,1%, а устройство с лазерным . интерферометром, которое можно при менять как эталонное, позволяет получить точность порядка 0,001Ъ. Такая .точность достигается тем,.что измерение сводится к определению массы, линейных размеров и линейных перемещений, т.е. величин, которые можно измерять с наибольшей точностью.

717584

1 в нем на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим поршнем, разделя- ющем полости высокого и низкого давлений, преобразователь перемещения и жидкостное уплотнение поршня, о т л и ч а ю щ и и -с я . тем, что, / с целью повышения точности измерений, корпус в нижней части непосредственно под поршнем имеет внутренйище кольцевой выступ,-с горизойтальной торцовой поверхностью, обрашенной к поршню, который на обращенной к выступу торцовой поверхности имеет острую кольцевую кромку с коническим скосом вершиной, расположенной вйше плоскости горизонтальной торцовой поверхности поршня, а полость между поршнем и корпусом залита жидкостью, яе смачивающей материалы поршня .2. Измеритель по п.l, о т л и ч а ю шийся тем, что упругая подвеска поршня помещена в полости высокого давления и соединена с одним койцом преобразователя перемещения, выполненного в виде тензопреобразо вателя, другой конец которого укреплен на установленной в той же полости раме, жестко соединенной с корпусом, причем жесткость подвески больше жесткости тензопреобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Патент СССР Р 354676, 15 кл. G 01 L 7/16, 1969.

1. Граменицкий В.Н. Грузопоршне вые измерительные приборы. М., Издательство стандартов, 1973, с.79 (прототип).

717584

Z7 zz

Фиг.1

Составитель A. íoêóðîâ

Редактор Л,Бибер Техред H.Ковалева Корректор О.Ковинская

Заказ 9826/57 Тираж 1019 ПодписнОе

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениЯ и открытий

113035, Москва, F.-35, Раущская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4