CN103091032B - 大压差u形差压计及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大压差U形差压计，包括左测压管（4）和右测压管（7），所述左测压管（4）的上端设置有左测压管接口（1），所述左测压管接口（1）上设置有左调节活门（2）；所述右测压管（7）的上端设置有右测压管接口（9），在右测压管接口（9）上设置有右调节活门（8）；所述左测压管（4）的下端和右测压管（7）的下端之间通过反渗透腔（5）相互连接，在反渗透腔（5）内设置反渗透膜（6）。
Description
技术领域
本发明属于压力仪表领域，尤其是一种大压差U形差压计及使用方法。
背景技术
U形管差压计是最简单的一类压差计量仪器，是利用液体压力平衡进行测量的设备之一，具有结构简单，制造容易的优点，应用十分广泛；U形管差压计在使用的时候，以管内液柱高度差来平衡U形管两个端头所接压力容器或管道的压力差，并根据液柱高度差所显示的刻度直接读数。通常其管内工质为水或水银，量程上限一般在300mm以下，所以压差测量范围有限，只能用于低压差测量场合，如通风或者空调系统。当压差大到兆帕级别时，传统的U形管测压计已不再适用，所以只能采用在结构原理上较为复杂的机械式差压计或电学差压计。专利88200206提出了一种高压空气水柱差压计，在测量大压力时，通过气门向低压侧加顶压，使得水面显示于读数尺范围内，再通过分别测量两点的压力，得到两点在读数尺上的差值，从而计算得到两点压差，但是，这种方法还是不能解决两点间的大压差测量问题。
针对上述问题，有必要提供一种液体压力平衡式差压计，使之不仅具有简单方便的特点，又能适用于兆帕级别的大压差测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大压差U形差压计及使用方法，使其实现传统U形差压计所不能满足的兆帕级别的压差测量要求。
为了解决上述技术问题，本发明提出一种大压差U形差压计，包括左测压管和右测压管，所述左测压管的上端设置有左测压管接口，所述左测压管接口上设置有左调节活门；所述右测压管的上端设置有右测压管接口，在右测压管接口上设置有右调节活门；所述左测压管的下端和右测压管的下端之间通过反渗透腔相互连接，在反渗透腔内设置反渗透膜。
作为对本发明的大压差U形差压计的改进：所述左测压管的一侧设置有读数尺。
作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进：所述左测压管和右测压管采用有机玻璃或透明硬质塑料管。
作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进：所述左测压管内的工质为无机溶液或有机溶液，所述右测压管内的工质为纯水。
作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进：所述左测压管内的工质为氯化钙溶液。
作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进：所述反渗透膜的脱盐率大于99%。
作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进：所述读数尺上的刻度为均匀刻度，所述读数尺上的读数值为从上到下依次递增。
一种大压差U形差压计的使用方法：a、先关闭左调节活门和右调节活门，将左测压管接口通过连接管道与高压侧测压点相连，将右测压管接口通过连接管道与低压测测压点相连，再打开左调节活门与右调节活门开始进行测量，此时，左测压管内所受压力为高压侧压力，右测压管内所受压力为低压侧压力；
b、当左测压管内的液面下降而右测压管内的液面上升时，表明左测压管内工质中的水分通过反渗透膜进入右测压管，所以左测压管内工质的浓度增加，渗透压加大，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值；当左测压管内的液面上升而右测压管内的液面下降时，表明右测压管内溶液中的水分进入左测压管，所以左测压管内溶液的浓度减小，渗透压降低，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值；
c、测量结束后，先将左调节活门和右调节活门关闭，再分别将连接管道从高压侧测压点和低压测测压点分离。
本发明的大压差U形差压计结构简单、制造容易、安装方便并且携带容易，而在测量的时候，原理简单，当左测压管内的液面下降而右测压管内的液面上升时，表明左测压管内工质中的水分通过反渗透膜进入右测压管，所以左测压管内工质的浓度增加，渗透压加大，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值；当左测压管内的液面上升而右测压管内的液面下降时，表明右测压管内溶液中的水分进入左测压管，所以左测压管内溶液的浓度减小，渗透压降低，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值。通过渗透压的测量，准确度高，而简单的结构，可尽量的保证测量结果的准确性，而与现有U形差压计相比，可实现兆帕级别的压差测量。
附图说明
图1是本发明的大压差U形差压计的主要结构示意图。
具体实施方式
实施例1、图1给出了一种大压差U形差压计及使用方法，包括读数尺3、左测压管4、反渗透腔5、反渗透膜6、右测压管7、左调节活门2、右调节活门8、左测压管接口1、右测压管接口9、后挡板10和侧挡板11。
以上所述的左测压管4的一侧设置读数尺3，在左测压管4的上端固定左测压管接口1，在左测压管接口1上设置左调节活门2；在右测压管7的上端固定右测压管接口9，在右测压管接口9上设置右调节活门8。左测压管4的下端和右测压管7的下端之间通过反渗透腔5相互连接，在反渗透腔5的正中间设置反渗透膜6。
左测压管4和右测压管7采用耐压级别较高的有机玻璃或透明硬质塑料管，由于本发明的大压差U形差压计需要对较大的压差环境下工作，要承受兆帕级别的压力，所以需要采用耐压级别较高的材料。在左测压管4和右测压管7的后侧面上固定后挡板10，在后挡板10的左右两端分别固定侧挡板11。通过后挡板10以及左右两端的侧挡板11，进行三面保护，在使用大压差U形差压计的时候，能从正面看清左测压管4、右测压管7以及反渗透腔5内溶液的流动情况，不影响工作效率，且有效的阻止了大压差U形差压计掉落的瞬间，左测压管4、右测压管7以及反渗透腔5直接与地面相接触，从而增加了防震的效果，避免本发明的大压差U形差压计非正常使用时的损坏。
在左测压管4内的工质为无机溶液或有机溶液，如可采用氯化钙溶液，溶液的质量浓度可根据测量要求进行搭配，在右测压管7内的工质为纯水。为了减少测量时的误差，反渗透膜6的脱盐率应大于99%，而为增加测量时的响应速度，可将反渗透膜6进行折叠安装以增加其渗透面积。而由于在左测压管4内的工质为无机溶液或有机溶液，在右测压管7内的工质为纯水，所以在使用的时候，需要将左测压管4接入高压侧测压点，将右测压管7接入低压侧测压点。当高压侧和低压侧的压力差大于左测压管4内溶液所对应的渗透压时，左测压管4内工质中的水通过反渗透膜6被压入右测压管7内，所以此时，左测压管4内工质的液面降低，右测压管7内纯水的液面升高，由于左测压管4内的工质中的其他物质无法通过反渗透膜6，所以左测压管4内的工质的浓度越来越大，根据渗透压公式可以得知，溶液的浓度越高，渗透压就越大，当该渗透压增大到所测量的高压侧和低压侧的压力差时，则达到新的平衡，此时左测压管4内工质的液面和右测压管7内纯水的液面保持不变。由于左测压管4内工质的液面高度与其浓度变化一一对应，因此通过左测压管4内工质的液面高度即可计算其对应的工质浓度，从而推算出其渗透压，该渗透压即为所要测量的压差值（由于所测量的压差达到兆帕级别，因此可忽略右测压管7内纯水的液面高度变化对测量所带来的影响）。反之，当高压侧和低压侧的压力差小于左测压管4内溶液所对应的渗透压时，右测压管内工质中的水将通过反渗透膜6被压入到左测压管4内，与此同时，右测压管7内的液面降低，左测压管4内的液面升高，左测压管4内的工质的浓度越来越小，当其渗透压减小到所测量的高压侧和低压侧的压力差时，则达到新的平衡，此时该渗透压即为两侧所测的压差。
以上所述的读数尺3上的刻度为均匀刻度，但读数值为从上到下非均匀递增，左测压管4内工质水平稳定的状态时，根据工质水平面的位置，在读数尺3上读取的数值即为压差读数，即液体水平稳定的时候，液体水平面对应的读数尺3的刻度即为压差读数。根据本发明的大压差U形差压计的原理，在本发明的大压差U形差压计使用的时候，左测压管4内的工质的水平面越高，则相对应的压强值就越小，所以读数尺3上的刻度位置越高，则对应的数值就越小。读数尺3的刻度标定需要根据左测压管4内的工质种类和压差量程范围来共同确定。
综上所述，本发明的大压差U形差压计具有结构简单、制造容易、安装方便且携带容易的特点，而与现有的U形差压计相比，更是可实现兆帕级别的压差测量。
在实际测量时，可按照如下的步骤进行：
一、测量前的准备：
1、先关闭左调节活门2和右调节活门8；
2、将左测压管接口1通过连接管道与高压侧测压点相连，将右测压管接口9通过连接管道与低压测测压点相连；
3、打开左调节活门2与右调节活门8开始进行测量，此时，左测压管4内所受压力为高压侧压力，右测压管7内所受压力为低压侧压力。
二、开始测量（此时，左测压管4内所受压力为高压侧压力，右测压管7内所受压力为低压侧压力）：
测量的时候有两种情况：
情况一，当左测压管4内的液面下降而右测压管7内的液面上升时，表明左测压管4内工质中的水分通过反渗透膜6进入右测压管7，但是由于反渗透膜6的作用，左测压管4内工质中的其他物质无法通过反渗透膜6进入右测压管7，所以左测压管4内工质的浓度增加，渗透压加大（由渗透压公式可得，浓度越大，渗透压越大），当左测压管4内溶液的液面稳定时，从读数尺3读取相应刻度即可知道压差值；
情况二，当左测压管4内的液面上升而右测压管7内的液面下降时，表明右测压管7内溶液中的水分进入左测压管4，从而使得左测压管4内溶液的浓度减小，渗透压降低，当左测压管4内溶液的液面稳定时，从读数尺3读取相应刻度即可知道压差值。
三、测量结束：
先将左调节活门2和右调节活门8关闭，再分别将连接管道从高压侧测压点和低压测测压点分离。
以上所述实施实例1的计算参数见表1。以上所述的实际操作步骤中，左测压管4内的溶液为氯化钙溶液，左测压管4和右测压管7的管长均为30CM，左测压管4对应的读数尺3长度范围为20CM，自上而下刻度范围内的压差读值见表1，在20CM的范围内其压差量测范围为11.44-56.9bar，跨度45.45bar，压差量测的变化趋势是读数尺3位置越高，压差值越小，反之则越大，且越往上，相同刻度的读数值变化越小（这是由渗透压随浓度的非线性变化所引起的）。
实际实施过程中，可根据具体的量测范围选择合适的工质、管长和读数尺3长度等设计参数。
表1 采用氯化钙溶液的大压差U形差压计
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (1)
1.大压差U形差压计的使用方法，基于一种大压差U形差压计实现，该大压差U形差压计包括左测压管(4)和右测压管(7)，所述左测压管(4)的上端设置有左测压管接口(1)，所述左测压管接口(1)上设置有左调节活门(2)；所述右测压管(7)的上端设置有右测压管接口(9)，在右测压管接口(9)上设置有右调节活门(8)；所述左测压管(4)的下端和右测压管(7)的下端之间通过反渗透腔(5)相互连接，在反渗透腔(5)内设置反渗透膜(6)；所述左测压管(4)的一侧设置有读数尺(3)；所述左测压管(4)和右测压管(7)采用有机玻璃或透明硬质塑料管；所述左测压管(4)内的工质为无机溶液或有机溶液，所述右测压管(7)内的工质为纯水；所述左测压管(4)内的工质为氯化钙溶液；所述反渗透膜(6)的脱盐率大于99％；所述读数尺(3)上的刻度为均匀刻度，所述读数尺(3)上的读数值为从上到下依次递增；其特征是：a、先关闭左调节活门(2)和右调节活门(8)，将左测压管接口(1)通过连接管道与高压侧测压点相连，将右测压管接口(9)通过连接管道与低压侧测压点相连，再打开左调节活门(2)与右调节活门(8)开始进行测量，此时，左测压管(4)内所受压力为高压侧压力，右测压管(7)内所受压力为低压侧压力；
b、当左测压管(4)内的液面下降而右测压管(7)内的液面上升时，表明左测压管(4)内工质中的水分通过反渗透膜(6)进入右测压管(7)，所以左测压管(4)内工质的浓度增加，渗透压加大，一旦左测压管(4)内介质的液面稳定，从读数尺(3)读取相应刻度即可知道压差值；当左测压管(4)内的液面上升而右测压管(7)内的液面下降时，表明右测压管(7)内溶液中的水分进入左测压管(4)，所以左测压管(4)内溶液的浓度减小，渗透压降低，一旦左测压管(4)内介质的液面稳定，从读数尺(3)读取相应刻度即可知道压差值；
c、测量结束后，先将左调节活门(2)和右调节活门(8)关闭，再分别将连接管道从高压侧测压点和低压侧测压点分离。
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