RU2787722C1 - Method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and apparatus for implementation thereof - Google Patents
Method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and apparatus for implementation thereof Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787722C1 RU2787722C1 RU2021131367A RU2021131367A RU2787722C1 RU 2787722 C1 RU2787722 C1 RU 2787722C1 RU 2021131367 A RU2021131367 A RU 2021131367A RU 2021131367 A RU2021131367 A RU 2021131367A RU 2787722 C1 RU2787722 C1 RU 2787722C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vessel
- measuring
- volume
- vessels
- measured
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 74
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims 2
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 230000001066 destructive Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 33
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 8
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 5
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002522 swelling Effects 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000003449 preventive Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к неразрушающим методам измерения и может быть использовано для измерения в воздушной среде объема внутренней полости сосудов со сложной внутренней поверхностью в различных отраслях промышленного производства. The invention relates to non-destructive measurement methods and can be used to measure the volume of the internal cavity of vessels with a complex internal surface in air in various industries.
Известен способ измерения объема сосудов путем замещения искомого объема жидкостью, заливаемой в сосуд и последующего измерения объема этой жидкости мерниками, в качестве которых используются измерительные колбы, бюретки, мензурки и другие измерительные сосуды различного класса точности. К недостаткам данного способа измерения относятся низкая производительность процесса измерения и большая погрешность измерения, так как сосуд приходиться заполнять жидкостью, а затем ее сливать, при этом жидкость остается на стенках сосуда и мерников, возникает необходимость очистки сосуда от жидкости после измерения. К тому же данный способ невозможно применять для сосудов, когда контакт с жидкостью имеет вредные последствия в виде впитывания ее в поверхность сосуда, набухания, коррозии, заполнения микропор и в итоге ведет к изменению первоначального объема сосуда. Все вышеперечисленные недостатки указанного способа не позволяют применять его в условиях поточного производства сосудов и при необходимости производственного контроля объема сосуда на операциях, вызывающих его изменение и влияющих на ход последующих операций по изготовлению сосуда, например, нанесение на него покрытий или внесения во внутренний объем сосуда других конструктивных изменений, существенно меняющих объем сосуда, который в итоге должен иметь заданную контролируемую величину.There is a known method for measuring the volume of vessels by replacing the desired volume with a liquid poured into the vessel and then measuring the volume of this liquid with measuring instruments, which are measuring flasks, burettes, beakers and other measuring vessels of various accuracy classes. The disadvantages of this measurement method include the low productivity of the measurement process and a large measurement error, since the vessel has to be filled with liquid and then drained, while the liquid remains on the walls of the vessel and measuring tanks, it becomes necessary to clean the vessel from liquid after measurement. In addition, this method cannot be applied to vessels, when contact with liquid has harmful consequences in the form of its absorption into the surface of the vessel, swelling, corrosion, filling of micropores and, as a result, leads to a change in the initial volume of the vessel. All of the above disadvantages of this method do not allow it to be used in the conditions of in-line production of vessels and, if necessary, production control of the volume of the vessel at operations that cause it to change and affect the course of subsequent operations for the manufacture of the vessel, for example, applying coatings to it or introducing others into the internal volume of the vessel. constructive changes that significantly change the volume of the vessel, which in the end should have a given controlled value.
Для устранения недостатков с применением жидкости при проведении измерений объема необходимо процесс измерений проводить в воздушной среде, при этом необходимо учитывать зависимость давления Р от объема V, которая присутствует в уравнении идеального газа Клайперона-Менделеева: PV=(M/μ)RT, где: М - масса газа, μ - молярная масса газа, R - универсальная газовая постоянная, Т - абсолютная температура (Физическая энциклопедия, Т2, под редакцией A.M. Прохорова, стр. 371; Большая Российская энциклопедия, 2009 г., Т14, стр. 215).To eliminate the shortcomings with the use of liquid when measuring volume, it is necessary to carry out the measurement process in air, while taking into account the dependence of pressure P on volume V, which is present in the Claiperon-Mendeleev ideal gas equation: PV=(M/μ)RT, where: M - mass of gas, μ - molar mass of gas, R - universal gas constant, T - absolute temperature .
Это усложняет решение задачи по определению объема сосуда V в воздушной среде, поскольку могут изменяться условия проведения измерения объема сосуда: газовый состав воздушной среды (М/μ), ее температура (Т), а также соблюдение обеспечения герметичности сосудов при их измерении. Отсутствие хотя бы небольшой герметичности и изменения состояния газовой среды приводит к изменению давления во времени, что в итоге требует непрерывный контроль за их значениями и учета в формуле расчета объема.This complicates the solution of the problem of determining the volume of the vessel V in the air, since the conditions for measuring the volume of the vessel may change: the gas composition of the air (M / μ), its temperature (T), as well as ensuring the tightness of the vessels during their measurement. The absence of at least a slight tightness and a change in the state of the gaseous medium leads to a change in pressure over time, which ultimately requires continuous monitoring of their values and taking them into account in the volume calculation formula.
Известен целый ряд технических решений, позволяющих измерять объемы сосудов в воздушной среде.There are a number of technical solutions that allow you to measure the volume of vessels in the air.
Одним из способов измерения объемов сосудов является способ, основанный на измерении резонансной частоты сосуда (пат. USA 4.640.130, публ. 03.02.1987 г., МПК4 G01N 29/00, G01F 17/00; пат. RU 2131590, публ. 10.06.1999 г. МПК6 G01F 23/28), при котором определяется объем сосудов в воздушной среде. Сущность способа заключается в том, что в измеряемом внутреннем объеме сосуда возбуждают акустические колебания путем размещения внутри сосуда акустических элементов возбуждения (громкоговорителей). При этом возбуждаются акустические колебания с частотой, равной резонансной частоте измеряемого объема. По значению этой частоты по определенным формулам определяется искомый объем. Однако зависимость объема от частоты имеет сложный вид и имеет нелинейный характер и для сосудов сложной формы точность измерения резонансной частоты колеблется в широких пределах. К тому же для расчета нужно знать плотность воздушной среды, которая зависит от температуры и состава среды. Эти данные не известны, поскольку они не контролируются в данном способе измерения и поэтому не могут быть учтены, что в итоге приводит к невысокой точности измерений объема сосуда. Также существенным недостатком данного способа является сложность его технической реализации, продолжительность процесса измерения, так как для определения резонансной частоты нужно изменять частоту возбуждения акустических колебаний с определенным интервалом в определенном диапазоне частот с выдержкой времени до установления резонансных колебаний и необходимость учитывать температуру среды, которая имеет тенденцию к нагреву вследствие работы возбудителя акустических колебаний, выраженного в виде активного сопротивления обмоток возбуждения.One of the methods for measuring vessel volumes is a method based on measuring the resonant frequency of the vessel (US Pat. USA 4.640.130, publ. 02/03/1987, IPC 4 G01N 29/00, G01F 17/00; Pat. RU 2131590, publ. 06/10/1999 IPC 6
Известны способы измерения объема в замкнутых емкостях большого объема, основанных на измерении параметров истекаемого газа (пат. RU 2079112, публ. 10.05.1997 г. МПК6 G01F 17/00, пат. RU 2217721, публ. 27.11.2003 г. МПК7 G01M 3/26, G01F 17/00) и позволяющие измерять объемы сосудов сложной формы в воздушной среде. Сущность способов заключается в подаче в сосуд воздуха избыточного давления, измерении давления в сосуде и температуры среды в сосуде, выполнении операции по истечению воздуха через калибровочные отверстия, измерении интервалов падения давления и расчете на основе измерения времен, давлений и температур среды сосуда. При этом необходимо отметить, что существует зависимость объема сосуда от времени падения давления, и она не линейна. Недостатком данного способа является его использование в основном для объемов большой емкости, низкая точность измерения и достаточно длинная по времени процедура измерения, а также необходимость проведения дополнительных испытаний процесса выпускания воздуха через калиброванные отверстия с эталонным объемом и известным составом воздушной среды, характеристика которой близка к измеряемой. К недостатку данного способа также относится необходимость выполнения условий герметичности при высоких давлениях в процессе выпускания воздуха через калибровочные отверстия. Но высокие давления могут привести, при определенных условиях, к разрушению уплотняющих элементов и, в итоге, к потере герметичности. Высокая длительность процедуры измерения параметров воздушной среды, например, температура - может изменяться, а также неравномерно распределяться внутри сосуда большого объема, что сказывается на условия истечения воздуха через калибровочные отверстия и вносит неконтролируемую погрешность в результат измерения. В итоге формула для расчета объема сосуда большого объема достаточно сложна и ее составляющие зависят от многих параметров, одни из которых контролируются в процессе измерения, а другие нет. К недостатку данного способа относится также невозможность объективной оценки степени точности измерения объема.Known methods for measuring volume in closed containers of large volume, based on measuring the parameters of the outflowing gas (US Pat. RU 2079112, publ. 10.05.1997, IPC 6 G01F 17/00, Pat. RU 2217721, pub. 27.11.2003, IPC 7
Известен также способ определения объема емкости в воздушной среде по авторскому свидетельству №300766, публ. 07.04.1971 г, бюллетень №13, МПК6 G01F 5/00. В данном способе для измерения объема используют эталонную емкость. Суть этого способа измерения объема заключается в том, что создают избыточное давление в эталонной емкости, определяют массу газа в ней путем взвешивания до и после создания избыточного давления, соединяют ее с исследуемой емкостью и по измеренным начальным и конечным параметрам газа (давление и температура) и его весу определяют искомый объем по фомуле:There is also known a method for determining the volume of the container in the air according to copyright certificate No. 300766, publ. 04/07/1971, Bulletin No. 13, IPC 6
гдеwhere
PO, TO, VO - параметры нормального состояния газа;P O , T O , V O - parameters of the normal state of the gas;
Р, Т - начальные значения давления и температуры в исследуемой емкости;P, T - initial values of pressure and temperature in the investigated container;
P1, T1 - конечные значения давления и температуры в исследуемой емкости;P 1 , T 1 - final values of pressure and temperature in the investigated container;
G - вес газа в эталонной емкости после создания в ней избыточного давления.G is the weight of the gas in the reference tank after the creation of excess pressure in it.
Процесс измерения объема емкости по данному способу весьма продолжителен по времени и технически сложен. Необходимо для каждой измеряемой емкости проходить процедуру взвешивания эталонной емкости с газом до и после создания в ней избыточного давления, перепускания газа с заданной скоростью из эталонной емкости в исседуемую, последующих измерений начальных и конечных давлений и температур в исследуемой емкости с достаточно высокой точностью и расчет искомого объема по указанной формуле. При этом в данном способе не предъявляются требования ни к герметичности соединений исследуемой емкости с эталонной емкостью, ни к необходимости контроля герметичности. Отсутствие герметичности соединений исследуемой емкости с эталонной емкостью ведет к различным значениям давлений во временном интервале в процессе измерения нескольких исследуемых емкостей, а отсутствие контроля герметичности соединений не позволяет оперативно обнаружить утечки газа, а, следовательно, падение давления повлечет существенную погрешность в измерении объема исследуемой емкости. К тому же необходимость перепускать газ из эталонной емкости в исследуемую с определенной заданной скоростью усложняет и увеличивает время процесса измерения объема. Процесс взвешивания эталонной емкости с начальными параметрами газа и после создания в ней избыточного давления также увеличивает время измерения объема.The process of measuring the volume of the container by this method is very time-consuming and technically complex. It is necessary for each measured container to go through the procedure of weighing the reference container with gas before and after creating excess pressure in it, bypassing the gas at a given speed from the reference container to the test container, subsequent measurements of the initial and final pressures and temperatures in the test container with a sufficiently high accuracy and calculating the desired volume according to the specified formula. At the same time, in this method, no requirements are imposed either on the tightness of the connections of the investigated container with the reference container, or on the need to control the tightness. The lack of tightness of the connections of the investigated container with the reference container leads to different pressure values in the time interval in the process of measuring several investigated containers, and the lack of control of the tightness of the connections does not allow you to quickly detect gas leaks, and, therefore, a pressure drop will entail a significant error in measuring the volume of the investigated container. In addition, the need to transfer gas from the reference container to the test one at a certain predetermined rate complicates and increases the time of the volume measurement process. The process of weighing the reference container with the initial parameters of the gas and after creating excess pressure in it also increases the time for measuring the volume.
Контроль за точностью измерения при данном способе также отсутствует и все зависит от точности приборов измерения давлений, температур и внимательности обслуживающего персонала, проводящего снятие данных с соответствующих приборов.There is also no control over the measurement accuracy with this method, and everything depends on the accuracy of pressure and temperature measuring instruments and the attentiveness of the attendants who take data from the corresponding instruments.
Низкая производительность процесса измерения, техническая сложность и вероятно высокая погрешность измерения не позволяет применить данный способ измерения объема в условиях поточного производственного контроля, когда требуется высокая производительность измерения и время на проведение измерений ограничено.The low productivity of the measurement process, technical complexity and probably high measurement error does not allow the use of this method of volume measurement in the conditions of in-line production control, when high measurement performance is required and the time for measurements is limited.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ определения объема емкостей различной конфигурации в воздушной среде по авторскому свидетельству №152078, опубликованному в «Бюллетене изобретений» №23 за 1962 г., класс G01F; 42е5, принятому авторами за прототип.The closest in technical essence and the achieved effect is a method for determining the volume of containers of various configurations in the air according to copyright certificate No. 152078, published in the Bulletin of Inventions No. 23 for 1962, class G01F; 42e5, taken by the authors as a prototype.
Данный способ основан на сравнении параметров измеряемого и эталонного объемов, частично решающий поставленную задачу, так как позволяет измерять объем сосуда со сложной внутренней поверхностью с достаточной чувствительностью, заключающийся в том, что из калиброванной емкости с известным объемом и давлением газа последний перепускают в испытуемую емкость и после установления равновесия давлений в них математическим путем рассчитывают объем испытуемой емкости по формуле, предварительно сняв показания давлений с соответствующих приборов в обеих емкостях:This method is based on comparing the parameters of the measured and reference volumes, which partially solves the problem, since it allows measuring the volume of a vessel with a complex inner surface with sufficient sensitivity, which consists in the fact that from a calibrated container with a known volume and pressure of gas, the latter is passed into the test container and after establishing an equilibrium of pressures in them, mathematically calculate the volume of the test container according to the formula, having previously taken pressure readings from the corresponding instruments in both containers:
где VO - объем газа в калиброванной емкости;where V O is the volume of gas in a calibrated container;
PO - давление газа в калиброванной емкости;P O - gas pressure in a calibrated container;
P1 - давление газа после перепуска газа в испытуемую емкость.P 1 - gas pressure after bypassing the gas into the test container.
Основным недостатком этого способа является низкая точность измерений, обусловленная тем, что состав воздушной среды и ее температура в обеих емкостях не контролируются и могут быть различны, то есть в данном случае сравниваются давления для различных исходных значений состава воздушной среды и ее температуры, которая соответствует другим условиям состояния и объемам в уравнении Клайперона-Менделеева, что приводит к довольно высокой погрешности измерения искомого объема.The main disadvantage of this method is the low accuracy of measurements, due to the fact that the composition of the air medium and its temperature in both containers are not controlled and can be different, that is, in this case, pressures are compared for different initial values of the composition of the air medium and its temperature, which corresponds to others. conditions of state and volumes in the Klaiperon-Mendeleev equation, which leads to a rather high measurement error of the desired volume.
Для измерения объемов испытуемых емкостей различных объемов необходимо иметь фиксированный объем калибровочной емкости, равный объему самой большой по размерам испытуемой емкости, при этом чем больше разница в объемах обеих емкостей, тем больше возрастает погрешность измерения, а в некоторой степени увеличивается и время измерения. К тому же необходимо отметить, что при данном способе измерения объема испытуемой емкости манипулируют большими объемами газа (воздухом), находящиеся в калиброванной и испытуемой емкостях и в пневмосистеме в целом, а абсолютное давление в емкостях измеряют манометрами, что приводит к снижению чувствительности и точности измерений.To measure the volumes of test containers of different volumes, it is necessary to have a fixed volume of the calibration container, equal to the volume of the largest test container, while the greater the difference in the volumes of both containers, the more the measurement error increases, and to some extent the measurement time also increases. In addition, it should be noted that with this method of measuring the volume of the test container, large volumes of gas (air) are manipulated in the calibrated and tested containers and in the pneumatic system as a whole, and the absolute pressure in the containers is measured by pressure gauges, which leads to a decrease in the sensitivity and accuracy of measurements. .
Также к недостаткам данного способа необходимо отнести отсутствие контроля герметичности соединений испытуемой емкости в устройстве, на котором проводятся измерение объемов, и отсутствие возможности контроля точности проведения операций по измерению объемов искомых емкостей, а также достаточно большое время измерения, связанное со сбором информации с манометров, показывающих величину давлений в калибровочной и испытуемых емкостях с последующим внесением этих данных в соответствующую формулу для расчета объема испытуемой емкости и в итоге исключает возможность измерения объема испытуемой емкости в условиях поточного производственного контроля при серийном производстве емкостей (сосудов).Also, the disadvantages of this method include the lack of control of the tightness of the connections of the tested container in the device on which the volumes are measured, and the inability to control the accuracy of operations to measure the volumes of the desired containers, as well as a rather long measurement time associated with collecting information from pressure gauges showing the value of pressures in the calibration and test containers, followed by entering these data into the appropriate formula for calculating the volume of the test container and, as a result, excludes the possibility of measuring the volume of the test container under conditions of in-line production control in the serial production of containers (vessels).
В предлагаемом авторами способе измерения внутреннего объема сосудов различных объемов со сложной внутренней поверхностью исключены недостатки, отраженные в описании способа измерения объема, выбранного авторами за прототип, то есть техническим результатом изобретения является: возможность измерения объема сосудов различных типоразмеров; возможность проводить измерение объема сосудов в условиях поточного производственного контроля; обеспечение герметичности соединений и контроль герметичности соединений устройства; упрощение процесса измерения; обеспечение возможности проверки точности измерения; сокращение времени измерения; повышение точности и достоверности измерения; обеспечение высокой чувствительности и надежности измерения.In the method proposed by the authors for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface, the disadvantages reflected in the description of the volume measurement method chosen by the authors as a prototype are eliminated, that is, the technical result of the invention is: the ability to measure the volume of vessels of various sizes; the ability to measure the volume of vessels in the conditions of in-line production control; ensuring tightness of connections and control of tightness of device connections; simplification of the measurement process; ensuring the possibility of checking the accuracy of the measurement; reduction of measurement time; improving the accuracy and reliability of measurements; ensuring high sensitivity and reliability of measurement.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана структурная схема пневмосистемы устройства, реализующего предлагаемый способ измерения, а на фиг. 2, 3, 4, 5 и 6 показаны общий вид устройства и упрощенные общие виды его основных узлов. Показанная на фиг. 1 структурная схема пневмосистемы устройства включает в себя блок управления 1 с комплектом пневмоклапанов 2, подающий сжатый воздух стабилизированного давления 2…2,2 кг/см2 в измерительную ветвь 3, включающую в себя питающую емкость 4, измерительный блок 5 с регулируемой емкостью и измеряемый или эталонный сосуд 6, а также эталонную ветвь 7, включающую в себя питающую емкость 8 и регулируемую контрольную емкость 9 произвольного объема. Кроме этого от блока управления подается сжатый воздух в эжекционный контур 10, включающий в себя эжектор 11 с мановакууметром 12, и объединяющий участок измерительной ветви с измеряемым или эталонным сосудом и измерительным блоком с участком эталонной ветви, включающий в себя регулируемую контрольную емкость. Обе пневматические ветви устройства, измерительная и эталонная, объединены дифференциальным манометром 13, позволяющим с высокой точностью определить разницу ΔV в объемах эталонного и измеряемого сосудов и по формуле Vu=Vэ±ΔV см3 определить объем измеряемого сосуда.The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a block diagram of the pneumatic system of the device that implements the proposed measurement method, and Fig. 2, 3, 4, 5 and 6 show a general view of the device and simplified general views of its main components. Shown in FIG. 1 block diagram of the pneumatic system of the device includes a
При данном способе измерения объема в качестве эталонных сосудов используют любой сосуд из числа измеренных и взятых из производственного потока каждого типоразмера и измеренного с высокой точностью (погрешность не более 0,04%) его внутреннего объема методом заполнения сосуда жидкостью с измерением ее объема мерниками высокого класса точности или другим способом при соблюдении равного температурного режима жидкости и измеряемого эталонного сосуда. Это исключает необходимость создания специального эталонного сосуда необходимого типоразмера, являющегося неотъемлемой частью устройства, а при условиях измерения большой номенклатуры типоразмеров сосудов, обусловленных спецификой технологического процесса операционного изготовления сосудов, например, измерение внутреннего объема сосуда после механической обработки и затем последовательного измерения объемов после нанесения разнотолщинного изоляционного покрытия с обеспечением выполнения заданного объема, вызывает необходимость создания эталонных сосудов различных размеров и конструктивную возможность их оперативной установки в устройство. Это усложняет конструкцию устройства и увеличивает трудоемкость его изготовления.With this method of volume measurement, any vessel from among those measured and taken from the production flow of each standard size and measured with high accuracy (error not more than 0.04%) of its internal volume is used as reference vessels by filling the vessel with liquid with measuring its volume by high-class measuring instruments accuracy or in another way, subject to equal temperature conditions of the liquid and the measured reference vessel. This eliminates the need to create a special reference vessel of the required size, which is an integral part of the device, and under the conditions of measuring a large range of vessel sizes, due to the specifics of the technological process of the operational production of vessels, for example, measuring the internal volume of the vessel after mechanical processing and then sequentially measuring the volumes after applying a different thickness of insulating coatings to ensure the fulfillment of a given volume, necessitates the creation of reference vessels of various sizes and the constructive possibility of their operational installation in the device. This complicates the design of the device and increases the complexity of its manufacture.
В предлагаемом авторами устройстве, реализующем разработанный способ измерения, вместо всех эталонных сосудов предлагается использовать регулируемую в процессе измерения контрольную емкость произвольного объема, при этом объем контрольной емкости должен быть равен или больше максимальному внутреннему объему единичного измеряемого сосуда из всей номенклатуры объемов измеряемых сосудов.In the device proposed by the authors, which implements the developed method of measurement, instead of all reference vessels, it is proposed to use a control container of arbitrary volume, adjustable during the measurement process, while the volume of the control container must be equal to or greater than the maximum internal volume of a single measured vessel from the entire range of volumes of the measured vessels.
К тому же по окончанию обработки партии сосудов одного типоразмера, либо промежуточной операции в ходе технологического процесса, сосуд, взятый из производственного потока с измерением его внутреннего объема и используемый в качестве эталонного сосуда, может быть изъят из числа эталонных и передан по окончанию работ в число плановой партии изготавливаемых сосудов, либо для последующей обработки на следующую операцию по ходу технологического процесса изготовления сосуда данного типоразмера.In addition, at the end of the processing of a batch of vessels of the same size, or an intermediate operation in the course of the technological process, the vessel taken from the production flow with the measurement of its internal volume and used as a reference vessel can be withdrawn from the number of reference vessels and transferred at the end of work to the number a planned batch of manufactured vessels, or for subsequent processing for the next operation in the course of the technological process of manufacturing a vessel of a given size.
В предлагаемом авторами способе измерения внутреннего объема сосудов различных объемов со сложной внутренней поверхностью предлагается сравнивать известный объем эталонного сосуда Vэ, в качестве которого используется сосуд, взятый из производственного потока и объем которого измерен с погрешностью не более 0,04%, сравнивается с объемом измеряемого сосуда Vu путем фиксации (переноса) величины внутреннего объема эталонного сосуда Vэ в регулируемую контрольную емкость Vк произвольного размера. При этом объем эталонного сосуда переводят и фиксируют его в регулируемую контрольную емкость Vк произвольного размера.In the method proposed by the authors for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface, it is proposed to compare the known volume of a reference vessel Ve, which is used as a vessel taken from the production flow and whose volume is measured with an error of no more than 0.04%, compared with the volume of the measured vessel Vu by fixing (transferring) the value of the internal volume of the reference vessel Ve into an adjustable control vessel Vk of arbitrary size. In this case, the volume of the reference vessel is transferred and fixed in an adjustable control vessel Vk of arbitrary size.
После фиксации величины внутреннего объема эталонного сосуда последний в процессе измерения объемов измеряемых сосудов не принимает участия, а используется впоследствии только для периодической плановой проверки величины объема эталонного сосуда в контрольной емкости и для корректировки этой величины.After fixing the value of the internal volume of the reference vessel, the latter does not take part in the process of measuring the volumes of the measured vessels, and is subsequently used only for periodic scheduled checks of the volume of the reference vessel in the control vessel and for adjusting this value.
Перенос величины внутреннего объема эталонного сосуда Vэ и его фиксация в регулируемой контрольной емкости Vк осуществляется следующим образом.The transfer of the value of the internal volume of the reference vessel Ve and its fixation in an adjustable control vessel Vk is carried out as follows.
Устанавливают эталонный сосуд на устройство в измерительную ветвь пневмосистемы, вводят в сосуд компенсаторы, герметизируют сосуд в процессе его закрепления, устанавливают указатель измерительного блока на ноль шкалы измерения, подают сжатый воздух стабилизированного давления порядка 2…2,2 кг/см2, который вначале попадает в эжектор, в результате в эжекционном контуре измерительной и эталонной ветвях и соответственно регулируемой емкости измерительного блока и эталонном сосуде, а также в регулируемой контрольной емкости создается вакуум порядка -0,7 кг/см2 на непродолжительное время (около 4…5 с), достаточное для полного удаления воздуха из обеих ветвей. При этом блок управления устройства одновременно отрабатывает команду на наполнение воздухом стабилизированного давления обеих питающих емкостей 4 и 8 в измерительной и эталонной ветвях. Обе емкости имеют абсолютно одинаковые объемы.A reference vessel is installed on the device in the measuring branch of the pneumatic system, compensators are introduced into the vessel, the vessel is sealed in the process of its fixing, the pointer of the measuring unit is set to zero of the measurement scale, compressed air of a stabilized pressure of the order of 2 ... 2.2 kg / cm 2 is supplied, which first enters into the ejector, as a result, a vacuum of the order of -0.7 kg / cm 2 is created in the ejection circuit of the measuring and reference branches and, accordingly, in the adjustable capacity of the measuring unit and the reference vessel, as well as in the adjustable control capacity for a short time (about 4 ... 5 s), sufficient to completely remove air from both branches. In this case, the control unit of the device simultaneously fulfills the command to fill with air at a stabilized pressure of both
Процесс вакуумирования эжекционного контура, его окончание и процесс полного заполнения воздухом питающих емкостей отслеживает оператор по показаниям мановакуумметра.The process of evacuation of the ejection circuit, its completion and the process of complete filling of the supply tanks with air are monitored by the operator according to the readings of the manometer.
По окончанию процесса вакуумирования и заполнения питающих емкостей оператор дает команду на подачу сжатого воздуха из питающих емкостей в обеих ветвях пневмосистемы в эталонный сосуд и в регулируемую емкость измерительного блока, а также в регулируемую контрольную емкость измерительного блока Vк эталонной ветви. Для надежного заполнения сжатым воздухом эталонного сосуда и регулируемых емкостей в обеих ветвях блоком управления устройства осуществляется выдержка по времени заполнения 6…8 с, после чего оператор плавно открывает клапан выходов дифманометра, объединяющего обе ветви, для исключения возможного гидроудара и выплеска жидкости в одну из ветвей пневмосистемы. Это неминуемо приведет к разборке и механической чистки с высушиванием полостей сети пневмосистемы, куда попала жидкость. Если оператор начнет открывать клапан раньше указанной выдержки времени, то в пневмосистеме, в обеих ветвях, не установится равное давление, что покажет дифманометр. В этом случае процесс вакуумирования эжекционного контура и заполнения питающих емкостей необходимо выполнить повторно.At the end of the evacuation process and filling the supply tanks, the operator gives a command to supply compressed air from the supply tanks in both branches of the pneumatic system to the reference vessel and to the adjustable tank of the measuring unit, as well as to the adjustable control tank of the measuring unit Vto the reference branch. For reliable filling of the reference vessel and adjustable containers in both branches with compressed air, the control unit of the device holds the filling time for 6 ... pneumatic systems. This will inevitably lead to disassembly and mechanical cleaning with drying of the cavities of the pneumatic system network, where the liquid has entered. If the operator starts to open the valve before the specified time delay, then in the pneumatic system, in both branches, equal pressure will not be established, which will be shown by the differential pressure gauge. In this case, the process of evacuating the ejection circuit and filling the supply tanks must be repeated.
Оператор перемещением плунжера в регулируемой контрольной емкости эталонной ветви выравнивает давление в измерительной и эталонной ветвях пневмосистемы, что очень хорошо видно по уровням жидкости в трубках дифманометра. При равенстве давлений в обеих ветвях пневмосистемы оба столбика жидкости в трубках дифманометра должны располагаться на одном уровне друг с другом. Убеждаются, что с течением непродолжительного отрезка времени уровни жидкости в трубках дифманометра не изменяются друг относительно друга, после чего фиксируют положение плунжера в регулируемой контрольной емкости эталонной ветви и не нарушают эту фиксацию на протяжении измерения всей партии сосудов за исключением плановой проверки устройства или при применении другого эталонного сосуда. При невозможности выровнять давление в измерительной и эталонной ветвях говорит о том, что в пневмосистеме идет утечка сжатого воздуха, которую необходимо найти и устранить. Это исключает возможность появления ошибки при проведении измерений объемов сосудов по предлагаемому способу измерений и позволяет контролировать герметичность соединений в измерительной и эталонной ветвях пневмосистемы, включая и герметизацию измеряемых сосудов, что отсутствует в способе, принятом за прототип.By moving the plunger in the adjustable control tank of the reference branch, the operator equalizes the pressure in the measuring and reference branches of the pneumatic system, which is very clearly visible from the liquid levels in the differential pressure gauge tubes. With equal pressures in both branches of the pneumatic system, both columns of liquid in the tubes of the differential pressure gauge should be at the same level with each other. They make sure that over a short period of time the liquid levels in the tubes of the differential pressure gauge do not change relative to each other, after which the position of the plunger in the adjustable control tank of the reference branch is fixed and this fixation is not violated during the measurement of the entire batch of vessels, with the exception of a routine check of the device or when using another reference vessel. If it is impossible to equalize the pressure in the measuring and reference branches, it indicates that there is a compressed air leak in the pneumatic system, which must be found and eliminated. This eliminates the possibility of errors when measuring the volume of vessels according to the proposed measurement method and allows you to control the tightness of the connections in the measuring and reference branches of the pneumatic system, including the sealing of the measured vessels, which is not in the method adopted as a prototype.
Таким образом объем регулируемой контрольной емкости Vк будет равен объему Vэ эталонного сосуда с учетом объема компенсатора произвольного размера, являющегося постоянной величиной и не учитываемой при расчете объема измеряемого сосуда Vu.Thus, the volume of the adjustable control tank Vк will be equal to the volume Ve of the reference vessel, taking into account the volume of the compensator of arbitrary size, which is a constant value and is not taken into account when calculating the volume of the measured vessel Vu.
После достижения равных давлений в измерительной и эталонной ветвях закрывают клапан выходов дифманометра, стравливают воздух из пневмосистемы, выводят компенсаторы из эталонного сосуда и снимают эталонный сосуд с устройства.After reaching equal pressures in the measuring and reference branches, the differential pressure gauge output valve is closed, air is bled from the pneumatic system, the compensators are removed from the reference vessel, and the reference vessel is removed from the device.
Таким образом устройство готово к замеру внутреннего объема партии сосудов, аналогичных эталонному сосуду.The device is thus ready to measure the internal volume of a batch of vessels similar to the reference vessel.
Процесс измерения сосуда на подготовленном устройстве, то есть с зафиксированным в регулируемой контрольной емкости эталонной ветви объемом эталонного сосуд, осуществляется следующим образом.The process of measuring the vessel on the prepared device, that is, with the volume of the reference vessel fixed in the adjustable control container of the reference branch, is carried out as follows.
Вместо эталонного сосуда в измерительную ветвь пневмосистемы устройства устанавливают измеряемый сосуд. Вводят в сосуд компенсаторы, имеющие произвольный объем, но постоянный для данного устройства. Герметизируют измеряемый сосуд в процессе его закрепления. Устанавливают указатель измерительного блока в измерительной ветви на ноль шкалы измерения измерительного блока. Подают сжатый воздух стабилизированного давления 2…2,2 кг/см2 в эжекционный контур, который вначале попадает в эжектор, в результате чего в эжекционном контуре измерительной и эталонной ветвей пневмосистемы и соответственно в регулируемой емкости измерительного блока и измеряемом сосуде, а также в регулируемой контрольной емкости создается вакуум порядка -0,7 кг/см2 на небольшой отрезок времени 4…6с. Этого времени достаточно для полного удаления воздуха из обеих ветвей эжекционного контура и входящих в них емкостей и измеряемого сосуда.Instead of a reference vessel, a measured vessel is installed in the measuring branch of the pneumatic system of the device. Compensators are introduced into the vessel, having an arbitrary volume, but constant for a given device. The measured vessel is sealed in the process of its fixing. The pointer of the measuring unit in the measuring branch is set to zero of the measurement scale of the measuring unit. Compressed air of a stabilized pressure of 2 ... 2.2 kg/cm 2 is supplied to the ejection circuit, which first enters the ejector, as a result of which, in the ejection circuit of the measuring and reference branches of the pneumatic system and, accordingly, in the adjustable container of the measuring unit and the measured vessel, as well as in the adjustable control capacity creates a vacuum of the order of -0.7 kg / cm 2 for a short period of
Одновременно с подачей воздуха в эжекционный контур воздух стабилизированного давления подается в питающие емкости измерительной и эталонной ветвей и наполняет их.Simultaneously with the supply of air to the ejection circuit, air of stabilized pressure is supplied to the supply tanks of the measuring and reference branches and fills them.
Процесс вакуумирования, его окончание и процесс полного заполнения воздухом питающих емкостей отслеживает оператор по показаниям мановакуумметраThe process of evacuation, its completion and the process of complete filling of the supply tanks with air are monitored by the operator according to the readings of the manometer.
По окончанию процесса вакуумирования и заполнения питающих емкостей оператор дает команду на подачу сжатого воздуха стабилизированного давления из питающих емкостей в обеих ветвях пневмосистемы уже в измеряемый сосуд, помещенный в измерительную ветвь, и в регулируемую емкость измерительного блока, а также в регулируемую контрольную емкость измерительного блока Vк эталонной ветви.At the end of the evacuation process and filling the supply tanks, the operator gives a command to supply compressed air of stabilized pressure from the supply tanks in both branches of the pneumatic system to the measured vessel placed in the measuring branch, and to the adjustable tank of the measuring unit, as well as to the adjustable control tank of the measuring unit Vк reference branch.
Для надежного заполнения сжатым воздухом измеряемого сосуда и регулируемых емкостей в обеих ветвях пневмосистемы системой автоматического управления устройства осуществляется выдержка по времени заполнения порядка 6…8с после чего оператор плавно открывает клапан выходов дифманометра. При этом в зависимости от точности изготовления измеряемого сосуда по отношению к эталонному сосуду дифманометр может показать равенство давлений в измерительной и эталонной ветвях, то есть жидкость в трубках дифманометра будет располагаться на одном уровне. Если объемы измеряемого и эталонного сосудов будут отличаться друг от друга, то в трубках дифманометра жидкость будет располагаться на разных уровнях. Необходимо выровнять давления в измерительной и эталонной ветвях. Для этого оператор перемещением калибровочного стержня в регулируемой емкости измерительного блока в одну либо в другую сторону уменьшает или увеличивает давление в измерительной ветви, уравнивая с давлением в эталонной ветви, при этом изменяется объем воздуха в измерительной ветви и по величине перемещения калибровочного стержня в регулируемой емкости измерительного блока на шкале измерений показывается разница в объемах ±ΔV измеряемого и эталонного сосудов. В результате объем измеряемого сосуда можно легко определить по простой формуле: Vu=Vэ±ΔV см3.For reliable filling of the measured vessel and adjustable containers with compressed air in both branches of the pneumatic system, the automatic control system of the device holds the filling time on the order of 6 ... 8 s, after which the operator smoothly opens the valve of the differential pressure gauge outputs. In this case, depending on the manufacturing accuracy of the measured vessel in relation to the reference vessel, the differential pressure gauge can show the equality of pressures in the measuring and reference branches, that is, the liquid in the tubes of the differential pressure gauge will be at the same level. If the volumes of the measured and reference vessels differ from each other, then the liquid in the tubes of the differential pressure gauge will be located at different levels. It is necessary to equalize the pressures in the measuring and reference branches. To do this, the operator, by moving the calibration rod in the adjustable container of the measuring unit in one direction or the other, reduces or increases the pressure in the measuring branch, equalizing with the pressure in the reference branch, while changing the volume of air in the measuring branch and by the amount of movement of the calibration rod in the adjustable container of the measuring block on the measurement scale shows the difference in volumes ±ΔV of the measured and reference vessels. As a result, the volume of the measured vessel can be easily determined by a simple formula: Vu=Ve±ΔV cm 3 .
Во всех известных способах измерения объемов сосудов снимают показания давлений с манометров, точность показаний которых и чувствительность значительно хуже, чем у дифференциальных манометров, а особенно по сравнению с дифманометром трубчатого типа с трубками для жидкостей маленького диаметра порядка 3…4 мм.In all known methods for measuring vessel volumes, pressure readings are taken from pressure gauges, the accuracy of which readings and sensitivity are much worse than those of differential pressure gauges, and especially in comparison with a tubular differential pressure gauge with tubes for liquids of small diameter of the order of 3 ... 4 mm.
В предлагаемом авторами способе измерения не происходит никаких считываний данных по давлению или температуре измеряемых и эталонных сосудов и внесение их в формулы для расчетов.In the measurement method proposed by the authors, there is no reading of data on pressure or temperature of measured and reference vessels and entering them into formulas for calculations.
Все сводится к тому, что для определения объема измеряемого сосуда снимают с линейки шкалы измерений величину ±ΔV со знаком плюс или минус. Величину ΔV снимают в линейном размере в мм, так как диаметр калибровочного стержня рассчитан таким образом, что при его перемещении на 1 мм вытесняется объем воздуха 1 см3. Точность измерения ΔV составляет 0,1 см3. Это позволяет проводить измерение объемов сосудов в условиях поточного производственного контроля с большой точностью и достоверностью.It all comes down to the fact that to determine the volume of the measured vessel, the value ±ΔV with a plus or minus sign is removed from the ruler of the measurement scale. The value of ΔV is taken in a linear dimension in mm, since the diameter of the calibration rod is calculated in such a way that when it is moved by 1 mm, an air volume of 1 cm 3 is displaced. The measurement accuracy of ΔV is 0.1 cm 3 . This makes it possible to measure vessel volumes under conditions of in-line production control with great accuracy and reliability.
Для увеличения точности и чувствительности измерений перед проведением измерений объем эталонного и измеряемого сосудов уменьшают на произвольную величину путем использования компенсаторов и введения их внутрь сосудов в процессе проведения измерения объемов. Это позволяет при измерениях использовать меньший объем воздуха и кроме увеличения точности и чувствительности измерений существенно снизить время измерений. По предлагаемому способу измерений с введением компенсаторов время измерения одного сосуда составляет от 1 до 1,5 минут с учетом загрузки и выгрузки измеряемого сосуда.To increase the accuracy and sensitivity of measurements before measurements, the volume of the reference and measured vessels is reduced by an arbitrary value by using compensators and introducing them into the vessels during the measurement of volumes. This allows using a smaller volume of air for measurements and, in addition to increasing the accuracy and sensitivity of measurements, significantly reduces the measurement time. According to the proposed measurement method with the introduction of compensators, the measurement time of one vessel is from 1 to 1.5 minutes, taking into account the loading and unloading of the measured vessel.
Уменьшение объема воздуха, участвующего в измерениях, за счет использования компенсаторов примерно на 80…85% от истинного общего объема измеряемого сосуда и небольшой разности объемов эталонного и измеряемого сосудов позволяет соблюсти постоянство упругости воздуха в сосудах и возможность применения дифференциального манометра трубчатого типа, чувствительность измерения которого очень высокая.Reducing the volume of air involved in measurements by approximately 80...85% of the true total volume of the measured vessel and a small difference in the volumes of the reference and measured vessels due to the use of compensators makes it possible to maintain the constancy of air elasticity in the vessels and the possibility of using a tubular differential pressure gauge, the measurement sensitivity of which very high.
Компенсаторы выполнены произвольной величины и нет необходимости измерять их объем и затем вводить в формулу по определению объема измеряемого сосуда, поскольку при переносе величины объема эталонного сосуда с введенными в него компенсаторами в регулируемую контрольную емкость эталонной ветви присутствует объем компенсаторов, а при измерении величины измеряемого сосуда в него также вводятся при измерении те же компенсаторы, то есть их объем является величиной постоянной, поэтому получаемую разницу AV при измерении измеряемого сосуда просто прибавляем либо вычитаем из истинного объема эталонного сосуда.The compensators are made of arbitrary size and there is no need to measure their volume and then enter into the formula for determining the volume of the measured vessel, since when transferring the volume value of the reference vessel with the compensators introduced into it into the adjustable control capacity of the reference branch, the volume of the compensators is present, and when measuring the value of the measured vessel in it is also introduced when measuring the same compensators, that is, their volume is a constant value, therefore, the resulting difference AV when measuring the measured vessel is simply added or subtracted from the true volume of the reference vessel.
Небольшое время измерения объемов сосудов, отсутствие необходимости считывать результаты давлений, температур и других параметров для внесения их в формулы по расчету измеряемых сосудов, простота выполняемых операций при измерениях и объективно полученный результат измерений позволяет проводить измерения объемов сосудов различных объемов в условиях поточного производственного контроля с достаточно высокой производительностью и с высокой точностью.A short time for measuring the volumes of vessels, no need to read the results of pressures, temperatures and other parameters to enter them into the formulas for calculating the measured vessels, the simplicity of the operations performed during measurements and the objectively obtained measurement result makes it possible to measure the volumes of vessels of various volumes under conditions of in-line production control with sufficient high performance and high precision.
Применение данного способа измерения внутреннего объема сосудов различных объемов со сложной внутренней поверхностью и устройство для его реализации позволяет выполнить проверку точности измерения объема. Для этого увеличивают объем компенсатора установкой на него съемного аттестационного элемента, выполненного в виде кольца и объем Va которого предварительно определен с высокой точностью одним из известных способов.The use of this method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and a device for its implementation allows you to check the accuracy of volume measurement. To do this, the volume of the compensator is increased by installing a removable certification element on it, made in the form of a ring and the volume Va of which is preliminarily determined with high accuracy by one of the known methods.
Процесс проведения контроля точности измерения осуществляется следующим образом.The process of monitoring the measurement accuracy is carried out as follows.
Подготавливают эталонный сосуд, одевают на компенсатор аттестационный элемент, тем самым увеличивая объем компенсатора на известную величину Va.A reference vessel is prepared, a certification element is put on the compensator, thereby increasing the volume of the compensator by a known value Va.
Устанавливают эталонный сосуд на устройство в измерительную ветвь пневмосистемы, вводят в эталонный сосуд компенсаторы на одном из которых установлен аттестационный элемент и выполняют все операции по фиксации величины внутреннего объема эталонного сосуда в регулируемой контрольной емкости эталонной ветви пневмосистемы, как было описано выше по тексту. Стравливают воздух из пневмосистемы устройства и выводят компенсаторы с аттестационным элементом из эталонного сосуда.The reference vessel is installed on the device in the measuring branch of the pneumatic system, compensators are introduced into the reference vessel on one of which a certification element is installed, and all operations are performed to fix the value of the internal volume of the reference vessel in the adjustable control capacity of the reference branch of the pneumatic system, as described above in the text. The air is bled from the pneumatic system of the device and the compensators with the certification element are removed from the reference vessel.
Снимают с компенсатора аттестационный элемент с известным объемом Va и вновь вводят компенсаторы уже без аттестационного элемента в эталонный сосуд. Герметизируют сосуд в процессе его закрепления и повторяют предыдущие операции без изменения объема контрольной емкости эталонной ветви при этом при выравнивании давлений в эталонной и измерительной ветвях путем перемещения калибровочного стержня в регулируемой емкости измерительного блока измерительной ветви пневмосистемы, по величине перемещения указателя калибровочного стержня по шкале измерений определяют разницу ΔV в объемах воздуха в измерительной ветви относительно эталонной ветви пневмосистемы, которая должна быть равна объему Va аттестационного элемента, то есть ΔV=Va, с допускаемой точностью. Получение ΔV выше допускаемых величин говорит о наличии в ветвях пневмосистемы инородных тел в виде накопления окислов солей или мелких частиц неудержанных системой подготовки воздуха и о необходимости проведения профилактических работ по очистке пневмосистемы устройства или повышения требований к качеству подаваемого к устройству сжатого воздуха.The certification element with a known volume Va is removed from the compensator and the compensators are reinserted without the certification element into the reference vessel. The vessel is sealed in the process of its fixing and the previous operations are repeated without changing the volume of the reference container of the reference branch, while equalizing the pressures in the reference and measuring branches by moving the calibration rod in the adjustable container of the measuring block of the measuring branch of the pneumatic system, by the amount of movement of the calibration rod indicator on the measurement scale, determine the difference ΔV in the volumes of air in the measuring branch relative to the reference branch of the pneumatic system, which must be equal to the volume Va of the certification element, that is, ΔV=Va, with acceptable accuracy. Obtaining ΔV above the permissible values indicates the presence in the branches of the pneumatic system of foreign bodies in the form of accumulation of oxides of salts or small particles not retained by the air preparation system and the need for preventive maintenance to clean the pneumatic system of the device or increase the quality requirements for the compressed air supplied to the device.
Ни один из выше описанных известных способов измерений не может обеспечить возможность проведения контроля точности измерений объемов с достаточно высокой степенью.None of the above-described known measurement methods can not provide the ability to control the accuracy of measurements of volumes with a sufficiently high degree.
Для обеспечения достоверности измерений и в итоге точности измерений необходимо обеспечить равенство температур измеряемых сосудов и эталонного сосуда, то есть сохранить неизменность параметров среды (одинаковый состав воздушной среды и температуру), для чего температуру сосудов уравнивают с температурой помещения, где находится измеряющее устройство и эталонный сосуд, путем выдержки измеряемых сосудов в этом помещении в течение не менее двух часов.To ensure the reliability of measurements and, as a result, the accuracy of measurements, it is necessary to ensure that the temperatures of the measured vessels and the reference vessel are equal, that is, to keep the parameters of the medium unchanged (the same composition of the air environment and temperature), for which the temperature of the vessels is equalized with the temperature of the room where the measuring device and the reference vessel are located , by holding the measured vessels in this room for at least two hours.
Для обеспечения герметичности соединений в эталонной и измерительной ветвях пневосистемы, что сложно выполнить при высоких давлениях, а также для исключения неожиданных скачков давлений особенно в сторону его увеличения, предусмотрено подавать в указанные ветви пневмосистемы стабилизированное давление порядка 2…2,2 кг/см2. Это позволяет создать в эжекторном контуре достаточное вакуумирование не выше -0,7 кг/см2 и позволяет обеспечить надежную работу дифманометра, то есть при плавном открывании клапана выходов дифманометра, соединяющего обе ветви, столбцы жидкостей в трубках дифманометра от перепадов давлений в эталонной и измерительной ветвях плавно без «выстреливаний» перетекают из одной трубки в другую до достижения условно нулевой отметки, а именно до совмещения уровней жидкостей в обеих трубках в горизонтальной плоскости.To ensure the tightness of connections in the reference and measuring branches of the pneumatic system, which is difficult to perform at high pressures, as well as to exclude unexpected pressure surges, especially in the direction of its increase, it is planned to supply a stabilized pressure of the order of 2 ... 2.2 kg / cm 2 to these branches of the pneumatic system. This makes it possible to create sufficient vacuum in the ejector circuit no higher than -0.7 kg/cm 2 and ensures reliable operation of the differential pressure gauge, that is, with a smooth opening of the differential pressure gauge output valve connecting both branches, the columns of liquids in the differential pressure tubes from pressure drops in the reference and measuring branches smoothly without "shooting" flow from one tube to another until reaching a conditionally zero mark, namely, until the levels of liquids in both tubes coincide in a horizontal plane.
На фиг. 2 показан упрощенный общий вид устройства, реализующего разработанный способ измерения внутреннего объема сосудов различных объемов со сложной внутренней поверхностью, на котором показаны отдельные узлы устройства: станина 14, механизм для установки и закрепления измеряемого или эталонного сосуда 15, измерительный блок 5, манометр дифференциальный 13, питающие емкости 4 и 8, регулируемая контрольная емкость 9 и система предварительной подготовки воздуха 16, осуществляющая очистку сжатого воздуха и выравнивание температуры сжатого воздуха, подаваемого в устройство, с температурой помещения.In FIG. Figure 2 shows a simplified general view of the device that implements the developed method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface, which shows the individual components of the device: a
На фиг. 3 показана упрощенная схема механизма установки и закрепления измеряемого сосуда. Для выполнения операций по установке, герметизации и собственно закреплению измеряемого сосуда на станине 14 установлены передние 17 и задние 18 опоры призматической формы для размещения на них измеряемого сосуда. По обе стороны опор на направляющих 19 станины размещены каретки 20 и 21 со смонтированными на них компенсаторами 22 и 23. На заднем компенсаторе 23 могут быть установлены аттестационные кольца 24 известного объема, которые используются для проверки точности измерения и для аттестации устройства при ежеквартальных поверках. В переднем компенсаторе 22 выполнены каналы для вакуумирования и последующей подачи сжатого воздуха стабилизированного давления внутрь измеряемого сосуда. На обоих компенсаторах у их оснований размещены уплотнительные кольца 25, герметизирующие измеряемый сосуд при полном смыкании компенсаторов друг с другом. На задней опоре выполнен упор 26 по которому устанавливается измеряемый сосуд, при этом для передней каретки устанавливается скорость несколько выше чем для задней каретки. Это выполнено для того чтобы при одновременном движении кареток навстречу друг другу измеряемый сосуд постоянно был прижат к упору и не смог сойти с задней опоры 18, а при подходе задней каретки 21 к измеряемому сосуду, когда передняя каретка 20 закончила движение, компенсатор 23 своим уплотнительным кольцом входит в измеряемый сосуд и при своем дальнейшем движении вперед своим торцем у основания компенсатора отодвигает измеряемый сосуд от упора и надежно досылает сосуд вперед на компенсатор 22 передней каретки 20. Этим самым сосуд надежно герметизируется, закрепляясь при этом на компенсаторах, и не зажимается по своим торцам, что исключает возможность коробления, вспучивания сосуда, то есть любое малейшее изменение формы измеряемого сосуда.In FIG. 3 shows a simplified diagram of the mechanism for installing and fixing the measured vessel. To perform operations for the installation, sealing and actually fixing the measured vessel on the
Каждая каретка, перемещающаяся по направляющим 19 станины 14, жестко закреплена к тяговым цепям 27 цепных мультипликаторов посредством зажимов 28, а каждая тяговая цепь кинематически связана с двумя парами звездочек 29, которые закреплены на станине, и одной парой звездочек 30, которые смонтированы на движке 31 со скалкой 32. При этом скалка смонтирована подвижно в направляющем корпусе 33, закрепленном на станине, а скалка 32, в свою очередь, размещена соосно со штоком пневмоцилиндра 34, осуществляющего собственно перемещение движка 31. При этом передаточное отношение данного мультипликатора равно i=3, что позволяет выполнить устройство в целом компактным и конструктивно более рациональным.Each carriage moving along the
На фиг. 4 представлен упрощенный общий вид измерительного блока, который состоит из регулируемой емкости 35 и корпуса 36 со сквозным отверстием и пазом для размещения визира 37 с указателем 38 и с калибровочным стержнем 39. На корпусе, в его верхней части, смонтирована тарированная шкала 40 с нулевой отметкой в центре шкалы. При этом на шкале нанесена разметка с ценой деления 0,5 мм, а указатель 38 визира 37 оснащен оптическим элементом, обеспечивающим комфортное и точное снятие показаний визуально. Визир с калибровочным стержнем кинематически соединен с ходовым винтом 41 при вращении которого посредством маховичка 42 калибровочный стержень 39 имеет возможность перемещаться внутри регулируемой емкости 35, в которой он установлен герметично посредством уплотнительных колец 43. К тому же диаметр калибровочного стержня выполнен таким, чтобы при перемещении стержня внутри регулируемой емкости и визира с указателем вдоль тарированной шкала на 1 мм обеспечивалось изменение объема регулируемой емкости на 1 см3.In FIG. 4 shows a simplified general view of the measuring unit, which consists of an
На фиг. 5 представлен упрощенный общий вид дифференциального манометра, состоящего из подставки 44, двух стеклянных трубок 45, заполненных жидкостью, например, хромпиком для четкого различия границ уровней, тарированной шкалы 46 с нанесенной разметкой для оценки разгерметизации устройства на текущий момент времени при неустанавливающихся друг относительно друга уровнях жидкости в трубках, и запорного клапана 47, соединяющего обе трубки в местах их выходов в нижней части манометра. В верхней части манометра, на входах трубок, смонтирована бобышка 48 с герметизирующими поджимными втулками 49 и входными отверстиями для соединения с эталонной и измерительной ветвями пневмосистемы устройства. Длина трубок выбрана такой, чтобы имелась возможность обеспечения показания максимального перепада давлений в эталонной ветви относительно измерительной ветви с учетом возможного выплеска жидкости из трубок в каналы пневмосети при резком неконтролируемом открывании запорного клапана, соединяющего или объединяющего выходы трубок дифманометра друг с другом.In FIG. 5 shows a simplified general view of a differential pressure gauge, consisting of a
Для обеспечения точности измерения питающие емкости в эталонной и измерительной ветвях выполнены абсолютно одинакового объема, а также длина питающих трубок в обеих ветвях также должна быть одинаковой, то есть объемы эталонной и измерительной ветвей должны быть максимально одинаковыми, а их разность должна вписываться в поле допуска точности измеряемого сосуда.To ensure measurement accuracy, the supply capacities in the reference and measuring branches are made of absolutely the same volume, and the length of the supply tubes in both branches must also be the same, that is, the volumes of the reference and measuring branches must be as similar as possible, and their difference must fit into the accuracy tolerance field measured vessel.
Контрольная емкость, упрощенная схема которой показана на фиг. 6, и в которой фиксируется объем эталонного сосуда, выполнена с возможностью его регулировки для того, чтобы в ней мог поместиться максимальный единичный объем из всего ряда предполагаемых к измерению сосудов, причем емкость выполнена из двух емкостей 50 и 51 одна из которых имеет больший размер, равный максимальному единичному объему измеряемых сосудов, это емкость 50, а другая емкость 51 имеет меньший объем и значительно меньшие размеры в поперечнике, то есть диаметр. Это необходимо для более тонкой регулировки фиксируемого объема эталонного сосуда. Эта регулировка осуществляется путем перемещения плунжера 52 при вращении за маховичок 53 ходового винта 54. Для фиксации плунжера в нужном положении имеется контргайка 55, сидящая на ходовом винте.The control tank, a simplified diagram of which is shown in Fig. 6, and in which the volume of the reference vessel is fixed, is made with the possibility of adjusting it so that it can fit the maximum unit volume from the entire range of vessels intended for measurement, and the container is made of two
Указанный выше по тексту описания положительный эффект подтвержден опытными работами при отработке способа измерения внутреннего объема сосудов различных объемов со сложной внутренней поверхностью и устройства для его осуществления.The positive effect indicated above in the text of the description is confirmed by experimental work in developing a method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and a device for its implementation.
В настоящее время данный способ измерения и устройство для его реализации используется для измерения внутреннего объема сосудов различных объемов со сложной внутренней поверхностью в условиях поточного производственного контроля, обеспечивая высокую точность и достоверность измерения, возможность контроля герметичности соединений устройства и возможность проверки точности измерения, а также упрощение процесса измерения и в результате сокращение времени измерения, что позволяет также встраивать данное устройство, в котором реализован предлагаемый авторами способ измерения внутреннего объема сосудов, в технологический цикл изготовления сосудов.Currently, this measurement method and a device for its implementation are used to measure the internal volume of vessels of various volumes with a complex internal surface under the conditions of in-line production control, providing high accuracy and reliability of measurements, the ability to control the tightness of device connections and the ability to check measurement accuracy, as well as simplify measurement process and, as a result, a reduction in measurement time, which also makes it possible to integrate this device, in which the method proposed by the authors for measuring the internal volume of vessels, is implemented in the technological cycle of manufacturing vessels.
Claims (11)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787722C1 true RU2787722C1 (en) | 2023-01-11 |
| RU2787722C9 RU2787722C9 (en) | 2023-01-31 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU821933A1 (en) * | 1979-06-18 | 1981-04-15 | Дрогобычский Экспериментально-Меха-Нический Завод Специального Оборудо-Вания | Device for determining the volume of cylindrical vessels |
| SU1525471A2 (en) * | 1987-11-16 | 1989-11-30 | Garmonnikov Sergej N | Device for measuring volume of bodies |
| DE4013373C1 (en) * | 1990-04-26 | 1991-09-19 | Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | Pneumatic method ascertaining vol. of hollow chamber - subjecting sample to pressure corresp. to atmos. for comparison with reference vol. in reference vessel |
| RU2494352C1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) | Vessel volume measurement method, and device for its implementation |
| CN103994798A (en) * | 2014-05-23 | 2014-08-20 | 包头市太阳满都拉电缆有限公司 | Air-pressure method volume measurement device and an air-pressure method density measurement method |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU821933A1 (en) * | 1979-06-18 | 1981-04-15 | Дрогобычский Экспериментально-Меха-Нический Завод Специального Оборудо-Вания | Device for determining the volume of cylindrical vessels |
| SU1525471A2 (en) * | 1987-11-16 | 1989-11-30 | Garmonnikov Sergej N | Device for measuring volume of bodies |
| DE4013373C1 (en) * | 1990-04-26 | 1991-09-19 | Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De | Pneumatic method ascertaining vol. of hollow chamber - subjecting sample to pressure corresp. to atmos. for comparison with reference vol. in reference vessel |
| RU2494352C1 (en) * | 2012-05-03 | 2013-09-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) | Vessel volume measurement method, and device for its implementation |
| CN103994798A (en) * | 2014-05-23 | 2014-08-20 | 包头市太阳满都拉电缆有限公司 | Air-pressure method volume measurement device and an air-pressure method density measurement method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3918291A (en) | Method and apparatus for testing leakage rate | |
| JP4684135B2 (en) | Leakage inspection method and leak inspection apparatus for piping | |
| JP3260454B2 (en) | Mass flow meter, fluid mass measuring method and viscosity measuring device | |
| US20130325194A1 (en) | Methods and Systems for Leak Testing | |
| CN105606318B (en) | A kind of calibration method of airtight leak detector | |
| US4078421A (en) | Method and automatic device for the testing of tight cavities | |
| KR101606497B1 (en) | Calibration Method for Mass Flow Meter with Imbedded Flow Function | |
| CA1279498C (en) | System for measuring the pore volume and permeability of very tight core plugs and method therefor | |
| KR20180091901A (en) | Leakage test apparatus and method | |
| RU2691671C1 (en) | Device (reference) for measuring density of liquid, gas-liquid and gaseous media | |
| US4763518A (en) | Method for measuring net internal volume of a receptacle containing an unknown volume of residual liquid | |
| JP4994494B2 (en) | Differential pressure measurement method and apparatus | |
| RU2787722C1 (en) | Method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and apparatus for implementation thereof | |
| RU2787722C9 (en) | Method for measuring the internal volume of vessels of various volumes with a complex inner surface and apparatus for implementation thereof | |
| US4474049A (en) | Meter proving method | |
| Schäfer | Improvements to two viscometers based on a magnetic suspension coupling and measurements on carbon dioxide | |
| JP2009092585A (en) | Leak detector | |
| CN111157180B (en) | System and method for measuring ground leakage of airship | |
| CN110470364B (en) | pVTt method standard container volume calibration device and method | |
| KR102008889B1 (en) | Gas Meter Performance Tester | |
| RU2364842C1 (en) | Method for calibration of gas flow metre and device for its realisation | |
| CN109655370A (en) | Automobile-used LNG gas cylinder static evaporation rate pressure-maintaining test device and test method | |
| CN115326303A (en) | System and method for testing leakage rate of sealing gasket in high-temperature and high-pressure environment | |
| US3262305A (en) | Method and apparatus for calibrating differential pressure cells | |
| EP2933612A1 (en) | Method of determining an internal volume of a filter or a bag device, computer program product and a testing apparatus for performing the method |