RU168076U1

RU168076U1 - Volume tightness control device

Info

Publication number: RU168076U1
Application number: RU2016116976U
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Кузнецов; Данила Владимирович Прокопьев; Максим Давидович Мауэр
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Компания Чистая вода"
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2016-04-29
Publication date: 2017-01-17

Abstract

Полезная модель относится к устройствам для контроля герметичности объема. Сущность: устройство содержит герметичный резервуар (1), соединенный с атмосферой через отверстие (2) с запорным устройством (3). Одним концом (5) в резервуар (1) введена вертикально ориентированная трубка (4), заполненная рабочей жидкостью, другой конец (6) которой соединен с измеряемым объемом (10). В трубку (4) на разной высоте вставлены два электрических контакта (7, 8). Рабочая жидкость является электропроводящей, причем ее объем составляет не менее чем объем внутри трубки (4) между электрическими контактами (7, 8). Конец (5) трубки (4), введенный в резервуар (1), находится на таком расстоянии от его дна, чтобы часть рабочей жидкости постоянно находилась в трубке (4). Технический результат: обеспечение высокоскоростного контроля герметичности любых закрытых объемов. 1 ил.The utility model relates to devices for controlling the tightness of a volume. Essence: the device contains a sealed tank (1) connected to the atmosphere through an opening (2) with a locking device (3). At one end (5), a vertically oriented tube (4) is introduced into the tank (1), filled with a working fluid, the other end (6) of which is connected to the measured volume (10). Two electrical contacts (7, 8) are inserted into the tube (4) at different heights. The working fluid is electrically conductive, and its volume is not less than the volume inside the tube (4) between the electrical contacts (7, 8). The end (5) of the tube (4), introduced into the tank (1), is located at such a distance from its bottom that a part of the working fluid is constantly in the tube (4). Effect: providing high-speed control of the tightness of any closed volumes. 1 ill.

Description

Техническое решение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании промышленных и бытовых приборов для контроля изменений давления в замкнутых объемах.The technical solution relates to the field of instrumentation and can be used to create industrial and household appliances for monitoring pressure changes in confined spaces.

Для измерений перепадов давления используют приборы, называемые дифференциальными манометрами. Данные манометры имеют различное устройство, например, существуют жидкостные и механические дифманометры.To measure pressure drops, instruments called differential pressure gauges are used. These pressure gauges have a different device, for example, there are liquid and mechanical differential pressure gauges.

Жидкостные дифференциальные манометры в общем случае представляют собой U-образную трубку, заполненную рабочей жидкостью, один из концов которой сообщается с атмосферой, а в другой подают измеряемое давление (см., например, http://www.ngpedia.ru/id622lp1.html).Liquid differential pressure gauges in the general case are a U-shaped tube filled with a working fluid, one end of which communicates with the atmosphere, and the measured pressure is supplied to the other (see, for example, http://www.ngpedia.ru/id622lp1.html )

К достоинствам жидкостных дифманометров относятся высокая точность и надежность, простота конструкции и хорошая ремонтопригодность.The advantages of liquid differential pressure gauges include high accuracy and reliability, simplicity of design and good maintainability.

Однако они инерционны и имеют недостаточную степень успокоения, показателем чего является колебательное (хотя и затухающее) движение столба жидкости в приборе при внезапном изменении перепада давления.However, they are inertial and have an insufficient degree of sedation, an indicator of which is the oscillatory (although decaying) movement of the liquid column in the device with a sudden change in pressure drop.

Известен жидкостный барометр в виде «трубки Торричелли», то есть наполненной рабочей жидкостью U-образной трубки, на которую нанесена измерительная шкала, один конец трубки сообщается с измеряемой средой (в общем случае с атмосферой), а другой герметично закрыт. При этом в объеме между рабочей жидкостью и герметично закрытым концом трубки разрежение, близкое к вакууму.A liquid barometer is known in the form of a “Torricelli tube”, that is, a U-shaped tube filled with a working fluid, on which a measuring scale is applied, one end of the tube communicates with the medium being measured (in general, with the atmosphere), and the other is hermetically sealed. Moreover, in the volume between the working fluid and the hermetically sealed end of the tube, a vacuum close to vacuum.

Известный барометр позволяет измерять давление воздуха либо (при условии соединения открытого конца трубки) давление в требуемом объеме, однако с его помощью проблематично производить измерение разности давлений, особенно за короткий период времени в случае, когда это необходимо.The well-known barometer allows you to measure air pressure or (provided that the open end of the tube is connected) the pressure in the required volume, but using it is problematic to measure the pressure difference, especially for a short period of time when necessary.

Наиболее близким по конструкции и принципу действия к заявляемому техническому решению является барометр (см. патент RU 2139507, МПК G01L 7/18, G01L 7/20, опубликован 10.10.1999 г.), содержащий герметичный резервуар переменного объема с размещенным в нем компенсатором температурных погрешностей и газом, выполненный с возможностью соединения/разъединения с атмосферой, и присоединенную одним концом к резервуару капиллярную трубку с масляным индикатором и шкалой давления, при этом другой конец капиллярной трубки соединен с атмосферой.The closest in design and operating principle to the claimed technical solution is a barometer (see patent RU 2139507, IPC G01L 7/18, G01L 7/20, published 10.10.1999), containing a sealed tank of variable volume with a temperature compensator in it errors and gas, made with the possibility of connection / disconnection with the atmosphere, and a capillary tube with an oil indicator and a pressure scale connected at one end to the reservoir, while the other end of the capillary tube is connected to the atmosphere.

Барометр работает следующим образом.The barometer works as follows.

Предварительно устанавливают необходимый объем рабочей полости резервуара, при котором обеспечивается компенсация температурных погрешностей. Делается это, как правило, один раз при установке прибора. После установки рабочего объема устанавливают масляный индикатор в рабочее положение.Pre-set the required volume of the working cavity of the tank, which provides compensation for temperature errors. This is done, as a rule, once when installing the device. After setting the working volume, set the oil indicator in the working position.

Необходимо отметить, что при всем этом шкала барометра должна быть отградуирована с использованием эталонного либо другого прибора. В процессе измерения атмосферного давления воздушная среда через открытый конец капиллярной трубки действует на масляный индикатор и перемещает его в канале капиллярной трубки до тех пор, пока давление газовой среды в рабочей полости резервуара не будет соответствовать истинному значению атмосферного давления, отсчитываемому по шкале. При этом компенсатор температурных погрешностей корректирует объем резервуара в зависимости от действующей температуры.It should be noted that for all this, the barometer scale should be calibrated using a reference or another device. In the process of measuring atmospheric pressure, the air through the open end of the capillary tube acts on the oil indicator and moves it in the channel of the capillary tube until the gas pressure in the working cavity of the tank corresponds to the true value of atmospheric pressure, measured on a scale. In this case, the temperature error compensator corrects the volume of the tank depending on the current temperature.

Известный барометр прост, надежен и обеспечивает достаточно высокую точность измерения.The well-known barometer is simple, reliable and provides a sufficiently high measurement accuracy.

Однако с его помощью невозможно измерение перепада давления в измеряемой среде в течение короткого (порядка нескольких десятых частей секунды) промежутка времени, что является существенным, поскольку чем дольше время проверки, тем больше вероятность влияния внешних факторов (процесс перестает быть изотермическим).However, with its help it is impossible to measure the pressure drop in the measured medium for a short (of the order of several tenths of a second) period of time, which is significant, since the longer the test time, the greater the probability of the influence of external factors (the process ceases to be isothermal).

Задачей заявляемой полезной модели является создание жидкостного манометра, обеспечивающего скорость измерений перепада давления в замкнутом объеме не более 0,5 с.The objective of the claimed utility model is to create a liquid manometer that provides a measurement speed of the differential pressure in a closed volume of not more than 0.5 s.

Техническим результатом полезной модели является возможность высокоскоростного определения перепада давления в замкнутом объеме.The technical result of the utility model is the possibility of high-speed determination of the pressure drop in a closed volume.

Технический результат достигается тем, что в устройстве контроля герметичности объема, содержащем герметичный резервуар с возможностью его соединения с атмосферой, введенную одним концом в резервуар вертикально ориентированную заполненную рабочей жидкостью трубку, соединяемую другим концом с измеряемым объемом, в трубку на разной высоте вставлены два электрических контакта, рабочая жидкость является электропроводящей, ее объем составляет не менее чем объем внутри трубки между электрическими контактами, а конец трубки, введенный в резервуар, находится на таком расстоянии от его дна, чтобы часть рабочей жидкости постоянно находилась в трубке.The technical result is achieved by the fact that in the device for monitoring the tightness of the volume, containing a sealed tank with the possibility of its connection with the atmosphere, a vertically oriented tube filled with working fluid inserted at one end into the tank, connected at the other end to a measured volume, two electrical contacts are inserted into the tube at different heights , the working fluid is electrically conductive, its volume is not less than the volume inside the tube between the electrical contacts, and the end of the tube introduced into p reservoir of, located at a distance from its bottom to a part of the working fluid constantly in the tube.

Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, на котором представлена схема работы устройства (в разрезе).The claimed technical solution is illustrated by the drawing, which shows the scheme of the device (in section).

Устройство контроля герметичности объема состоит из резервуара 1, соединяемого с атмосферой через отверстие 2 с запорным устройством 3, трубки 4 с нижним и верхним концами 5 и 6, соответственно вставленными в нее верхним и нижним электрическими контактами 7 и 8 соответственно, и размещенной в ней электропроводящей рабочей жидкости 9. Помимо этого на чертеже представлен контролируемый объем 10, компрессор 11 с клапаном 12 и устройство 13 управления.The volume tightness control device consists of a tank 1 connected to the atmosphere through an opening 2 with a locking device 3, a tube 4 with lower and upper ends 5 and 6, respectively inserted into it by the upper and lower electrical contacts 7 and 8, respectively, and placed in it electrically conductive working fluid 9. In addition, the figure shows a controlled volume 10, a compressor 11 with a valve 12 and a control device 13.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Изначально резервуар 1 кратковременно соединяют с атмосферой через отверстие 2, открыв запорное устройство 3, создавая в нем атмосферное давление, после чего запорное устройство 3 перекрывают. Электрические контакты 7 и 8 подключают к источнику напряжения устройства 13 управления. Верхний конец 6 трубки 4 соединяют с контролируемым объемом 10 через компрессор 11, после чего при помощи устройства 13 управления открывают клапан 12 и начинают откачивать воздух (создавать разрежение) одновременно из объема 10 и объема трубки 4, расположенного над рабочей жидкостью 9. При этом уровень рабочей жидкости 9 в трубке 4 поднимается в направлении верхнего конца 6, постепенно заполняя объем между электрическими контактами 7 и 8. Достигнув верхнего контакта 7, жидкость 9, являясь электропроводящей, замыкает контакты 7 и 8 между собой в электрическую цепь, за счет этого устройство 13 управления перекрывает клапан 12, отсекая систему от компрессора 11. В случае негерметичности контролируемого объема 10 в него из внешней среды начинает «подсасываться» воздух, давление в системе повышается, и уровень жидкости 9 в трубке 4 падает, размыкая контакты 7 и 8. Сигнал о размыкании контактов 7 и 8 фиксируется устройством 13 управления (либо каким-либо другим устройством), указывая на то, что контролируемый объем негерметичен (имеет трещины или отверстия в стенках). В случае герметичности объема 10 изменения давления в системе после отключения ее от компрессора 11 не происходит и контакты 7 и 8 остаются замкнутыми.Initially, the tank 1 is briefly connected to the atmosphere through the opening 2, opening the shut-off device 3, creating atmospheric pressure in it, after which the shut-off device 3 is closed. Electrical contacts 7 and 8 are connected to a voltage source of the control device 13. The upper end 6 of the tube 4 is connected to the controlled volume 10 through the compressor 11, after which, using the control device 13, open the valve 12 and begin to pump out air (create a vacuum) simultaneously from the volume 10 and the volume of the tube 4 located above the working fluid 9. The level the working fluid 9 in the tube 4 rises in the direction of the upper end 6, gradually filling the volume between the electrical contacts 7 and 8. Having reached the upper contact 7, the liquid 9, being electrically conductive, closes the contacts 7 and 8 with each other in the electric a circuit, due to this, the control device 13 closes the valve 12, cutting off the system from the compressor 11. In the event of a leak in the controlled volume 10, air begins to “suck” into it from the external environment, the pressure in the system rises, and the liquid level 9 in the tube 4 drops, opening contacts 7 and 8. The signal about opening of contacts 7 and 8 is fixed by the control device 13 (or some other device), indicating that the monitored volume is leaky (has cracks or holes in the walls). In the case of the tightness of the volume 10, the pressure in the system does not change after disconnecting it from the compressor 11 and the contacts 7 and 8 remain closed.

Следует отметить, что наличие в резервуаре 1 изначально атмосферного давления обеспечивает одновременно отсутствие инерционности и высокую степень успокоения (полное отсутствие колебаний столба жидкости 9), присущие обычным жидкостным дифманометрам, поскольку с увеличением объема резервуара 1 (за счет перемещения жидкости 9 в трубке 4) в нем также создается разряжение (аналогичное разряжению в системе), обеспечивающее равновесное состояние столба жидкости 9 в каждый момент времени.It should be noted that the presence of initially atmospheric pressure in the tank 1 provides both a lack of inertia and a high degree of calm (complete absence of oscillations of the liquid column 9) inherent in conventional liquid differential pressure gauges, since with an increase in the volume of the tank 1 (due to the movement of liquid 9 in the tube 4) it also creates a vacuum (similar to the discharge in the system), ensuring the equilibrium state of the liquid column 9 at any time.

Нахождение нижнего конца 5 трубки 4 на определенном расстоянии от дна резервуара 1 необходимо для того, чтобы объем воздуха в резервуаре 1 всегда был отсечен жидкостью 9 от верхнего конца 6 трубки 4, а общее количество жидкости 9 в устройстве должно быть достаточным, чтобы обеспечить замыкание контактов 7 и 8.The lower end 5 of the tube 4 must be located at a certain distance from the bottom of the tank 1 so that the volume of air in the tank 1 is always cut off by the liquid 9 from the upper end 6 of the tube 4, and the total amount of liquid 9 in the device should be sufficient to ensure contact closure 7 and 8.

Применение заявляемого устройства особенно перспективно в случаях, когда необходимо массово (поточно) проверять герметичность, например, тары для различных жидкостей, поскольку время контрольного измерения с его помощью не превышает 0,2 с, а одновременно возможен контроль нескольких тарных изделий.The use of the inventive device is especially promising in cases where it is necessary to massly (in-line) check for leaks, for example, containers for various liquids, since the time of the control measurement with it does not exceed 0.2 s, and at the same time it is possible to control several packaging products.

Кроме того, следует заметить, что использование в способе контроля разряжения вместо избыточного давления является более привлекательным, а в некоторых случаях (например, когда к таре предъявляются высокие требования по стерильности) единственно возможным.In addition, it should be noted that the use of the vacuum control method instead of overpressure is more attractive, and in some cases (for example, when high sterility requirements are imposed on the container) is the only possible one.

Заявляемое устройство является простым по конструкции, надежно в эксплуатации и обеспечивает высокоскоростной контроль герметичности любых закрытых объемов.The inventive device is simple in design, reliable in operation and provides high-speed control of the tightness of any closed volumes.

Claims

A volume tightness control device comprising a sealed reservoir configured to be connected to the atmosphere and a vertically oriented tube filled with a working fluid inserted at one end into the reservoir and connected at the other end to a measured volume, characterized in that two electrical contacts are inserted into the tube at different heights , the working fluid is electrically conductive, its volume is not less than the volume inside the tube between the electrical contacts, and the end of the tube introduced into the tank, It is located at such a distance from its bottom that part of the working fluid is constantly in the tube.