SU717584A1 - Измеритель разности давлений - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области приборостроени , а точнее к устройствам дл  измерени  разности давлений . Известным прибором дл  измерени  давлений и разности давлений  рл етс  поршневой манометр. Точность и чувствительность такого манометра в значительной степени определ ютс  уплотнением поршн , которое должно обеспечивать его полную герметизацию при высокой степени подвижности В одном из известных приборов подобного типа 1 герметизаци  осуществлена с помощью манжетного уплот нени ,не обеспечивающего достаточную подвижность поршню. Известен другой измеритель разности давлений, содержащий корпус с установленным в нем на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим поршнем, раздел ющем полости высокого и низкого давлений, преобразователь перемещени  и жидкостное .уплотнение поршн  2. В этом приборе жидкостный уплотнитель Подаетс  под напором в кольце ;вую канавку корпуса вокруг боковой поверхности поршн , протека  в зазоре между поршнем и к орпусом (уплотне ние гидродинамического типа). Недостатком его  вл етс  то, что нагрузку на поршень надо относить не к истинному значению величины поперечного сечени  поршн , а к определ емой-так называемым эффективным диаметром (с учетом зазора), который дл  каждого прибора находитс  индивидуально . Точность его измерени  ограничена точностью жидкоатного нометра , по которому производитс  та ировка прибора. Кроме того, поршневые манометры данного типа совершенно непригодны дл  измерени  быстропеременных давлений. Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени  давлений и перепадов давлений, в том числе и переменных во времени, вследствие исключени  вли ни  гидродинамических сил в жидкостном уплотнении, а также за счет более точной тарировки устройства. Дл  достижени  поставленной цели в измерителе разности давлений, содержащем корпус с установленным в нем на упругой подвескевертикальным цилиндрическим поршнем, раздел ющем полости высокого, и низкого давлений , преобразователь перемещени  У йдкЬстное уплотнёниё поршн  , корлус в.нижней части непосредственно под пьршнем имеет внутренний коль цевой BticTVrt с горйзонтальнбй торцовой повёрхйбстью, об: ащёйн6Й K° rtSpuiню , который на обращенной к выступу торцЪвой поверхности имеет острую кольцевую кромку е;коническимсКОббй с ве ршиной расположенной BMiie плрс 1Гое РорШо 1т1льнШ 8р|евбй гШерх ности поршн , а полость между поршнем и корпусом залита жидкостью, йе смачивающей материалы поршн  и вйступа. Кроме того, в предлагаемом йэмери теле упруга  подвёска п6 ршй  помещена в полости высокого давлени  и соедийена с одйий Ко Н1 М преоб а;зойател  гГерёЯёЩёШ  Г 1Ш Ш неШо1 о в виде тейзопреобр§Гбва;ГёШ17 1цр угрЙ KdTdpbro укреплен йа устанс(:влённой в той же полости раме, жестко соединенной с кбргГрсЩЩ . прй ём -жёсткость подвески больше жесткости преобразбвател . --- - - - - Разъединейие полостей высокого и тэтйО1РО дайл ени  о,бёс1 ёчйваётс  жидкостным уплотнением в результате образбвйнй  мениска идкого уплотнй т:ел  в зазоре между : орцовыйй:™гг©й1|5х нрст  ми поршн  й §йс : йа; т; ё. йЬпользуютс  силы пбЪерхнрстйого йат жейй  жидкого уплртнйтел в зазоре. Предельный перепад давлений, выдер жйваемый мениском жидкости, определ етс  по формуле: да - пред 5 где APnpgjj - предельный перепад давле , НИЙ-Г- ---- .,-.,.-,.,.:..-„ , О - коэффициент поверхностно . - го нат жени , 9 - краевой угол смачивани , 5 Дл  обеспечени  работоспособности устройства необходимбГ чтобы текущее значенйе перепада давлени  ( Р) на упЛо йи -еле было всегда меньше предельйого ,т .е. Л Р ЛРпргА ПРИ .заполнении устройства в случа изглерШй  давТтёййЙ и пёрепадов давЛЭ НИИ жййкйз ;1 0 й эМоремеждупоршнем и выступом со стороны полости ,;,ниэкрго. давл1ени  может всээникнуть вбздушнйй г§Рслойка1 междУ мениском ....,..РЙёХНйтелд:., и; лёриском/ р ° мой Э|511®, 6 йривёдёт к по  влёнйю фполнйтельной погрешнр ст.и за счет влй йи ЯJ сил поверхностногр нат  жейй  измер емой среды. Дл  исключени  этой погрешности нижн   часть Т5бршн   выполнена с цилиндрической боковой поверхностью со стороны жидкого уплотнител  и то11ц6врй - в виде острой кромки с коническим ско ; сшййутрь;: :;:: ::f;:.v ,,: 1U На фиг.1 изображен продольный разрез описываемого устройства; на

TV - 1 7:1-ЛЙ. oi-S tf H--- ii-i-V; -i-l |фйг,2 - узел 1 фйгЛ; на фйг.З один ИЗ возможных вариантов тарировки устройства,. . Измеритель состоит йз Kopriyca 1, крышки 2, поршн  3, раздел ющего . полоски высокого 4 и низкого 5,давдений и под ешёнйого на жесткой и радиаДьйом и податлйво-.упругой в осевом направлении осесимметричной балке 6; жидкого уплотнител  7, размещенного в кольцевой полости 8, расположенной между поршнем и корпусом и примыкающей к выступу 9. Нижн   часть поршн  3 имеет цилиндрическую наружную боковую поверхность 10- и нижнюю гОрйЗонта:льйую торцовую 11 - в виде кольцевой острой кромки с вершины, располЬженныд выше плоскости горизонталь йой торцовой поверхности выступа 9. К корпусу 1 крепитс  рама 12, к которой через цилиндрический шарнир 13 и т гу 14 с регулировочными гайками 15 с пбмощью Щтастйн 16 присоедин етс  упругий лепесток 17. Другим концом лепесток 17 таким же образом прикреплен к поршню 3.. На лепесток 17, наклеены тензогтреобраэрв атели 18. Подврд давлёнийМ полости 4 и 5 осуществл етс  через трубопроводы 19 и 20. Дл  йр эдувки полости 4 предусмотрено отверстие в крышке 2 с пррбкой 21. Полость 5 содержит продувочный капилл р 22, впа нный во втулку воздушника 23, уплотн емую сальником 24. Пробка 25 вворачиваетс  в нажимной фланец сальника 26. Дл  предотвращени  попадани  материала жидкого уплотнител  7 в подвод щий трубо пррвод 20 устайовлена ловушка 27. Дл  огранйгчёни  перемещени  поршн  3 вверх предусмотрены ограничитель|йре кольцо 28 и упорна  втулка с буртиком 29, Прикрепл ема  к поршню 3. В месте соединени  поршн  3 И упругой балки б между нижней тррцовой поверхностью ее центральной ( втулки и пбршнем 3 установлены регулирующие калиброванные по толщине прокладки 30 (см.ф:йг.2) . neitiscTOK 1 изготовл етс  из то крй; металлйческой фольги ,обладающей, xopoши 1й упругост.ью и теплопроводностью , а его жесткость быть значительнр меньше, чем жесткость упругой балки 6. Тёнзопреобразова ® ,- . - зае1с  два годин - параллельно направлению перемещени  поршн  3, Другой - перпендикул рно. Они . присоедин ютс  к вторичному прибору по мостовой схеме.. Все несущие койструкции Устрбйств1а изготовл ютс  из одайакойбго материала или из материалов,обладающих близкими по величине коэффициентами температурного расширени . Эти услови  обеспечивают незавйсимрсть прказаний

устройства от температуры йзмёр1РГёмой среды и окружающего воздуха7 Дл обеспечени  особо прецизионных измерений давлений и перепадов давлений Дл  определени  перембщеНИИ поршн  3 может быть применен бесконтактный датчик перемещений, устанавливаемый над поршнем, Напри мер ла,зерный интерферометр. Устройство работает следующим образом. Поршень 3 подвешен на упругой балке б так, что между .его нижней торцовой поверхностью ризонггальной поверхностью выступа 9 в случае равенства давлений в полост х 4 fi 5 имеетс  зазор, еличина которого выбираетс  в завйсимости от величины максимального дав лени  или перепада давлени ,ИЗмёр емрго данным устройством. С пс вышением давлени  в полости 4 относительно полости 5 поршень 3 опускаетс  до тех пор, пока Ойне придет в соприкосновение с выступом 9. При перемещении поршн  3 происходит удлинение лепестка 17, а следовательно , и наклеенныхна него тензопреобразователей 18, что приводит к изменению электрического сопротивлени  последних. Величина измнени  сопротивлени  может быть намерена известными способами.Подбира  величину базы тензопреобразователей 18, можно измен ть чувствительность устройства. Пределы измерени  устроства можно измен ть, варьиру  жесткость балки б, величину зазора межд нижней торцовой поверхностью порщн  3 и выступом 9 и материал жидкоЬр уплотнител  7 с разными коэффициент )ли поверхностного нат жени . Ограничительное кольцо 28 и втулка с бурти ком 29 предусмотрены дл  того, чтобы в случае ошибки при подсоединений устройства к измер емому объекту и превышении давлени  в полости 5 относительно полости 4 ограничить перемещение вверх поршн  3 так, что деформаци  балки б оставалась в области упругости.

При сборке устройства начала с помощью прокладок 30 добиваютс , чтобы при плотно присоединенной ,к корпусу 1 упругой балке б поршень 3, подвешенный на ней, соприкасалс  с выступом 9. Затем удал ютс  часть прокладок 30. Толщина удаленных прокладок равна устанавливаемому зазору между нижней торцЬвой поверхностью поршн  3 и выступом 9. Величину зазора измер ют оптическим катетометром по перемещению поршн  3 от исходного положени  до соприкосновени  с выступом 9, Затем в кольцевую выборку 8 заливают жидкий уплотнитель 7 так/ чтобы его уровень был выше упом иуто ,то зазора. .

Тарировкуустройства производ т слёд ЮЩИМ образом (см.фиг.1 и 3) : удал ют втулку воздушника23 с впа нным в нее капилл ром 22 и через отверстие вкорпусе 1 в поршень 3 вворачивают стержень 31 с тарелкой 32, на которой размещают стандартные разновесы 33 и, таким oбpaзQM получают зависимостьсигнала вторичного прибора непосредственно от силы , действующей на поршень 3. Зна  геометрические размеры поршн  3, которые можно измерить с большой точностью, и силу, действующую на него, можно точно протарировать устройство.

Достоинством описываемого устройства  вл етс  высока  точность измерений , достигаема   благодар  замене ГИД150динамического уплотнени  поршн  жидкостным уплотнением, использующим силы поверхностного нат жени  и дeйcтвsющим между торцовыми поверхност ми пЬршн  и выступа, что обеспечивает возможность введени  истиной величины площади сечени  поршн . Преимуществом предложенного устройства  вл етс  также независимость его показаний от абсолютного давлени  измер емойсреды и ее температуры , а таше температуры OKiiyжающего воздуха. Независимость показаний от давлени  осуществл етс.  тем, что лепесток с ензопреобразовател ми крепитс  к разгруженной от одностороннего давлени  раме. Кроме того, все тензопреобразовател наход тс  при одинаковом давлении и при включении по мостовой схеме зависимость их сопротивлени  от давлени , ощутима  при высоких давлени х , самокомпенсируетс . Большим достоинством устройства  вл етс  его применимость дл  измерени  переменных-во времени давлений и перепадов давлений, в том числе и быстропеременных.

Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройства состоит в повышении точности измерени  давлений и перепадов давлений . Так, данное устройство с тензопреобразовател ми , которое можно примен ть дл  технических измерений позвол ет получить точностьпор дка 0,1%, а устройство с лазерным .. интерферометром, которое можно примен ть как эталонное, позвол ет получить точность пор дка 0,001%. Така  точность достигаетс  тем, что измерение сводитс  к определению массы, линейных размеров и линейных перемещений , т.е. величин, которые можно измер ть с наибольшей точностью.

Claims (2)

1. Измеритель разности давлений, содержащий корпус с установленным

и нём на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим Поршнем, раздел ющем полости BfcicoKOto и низкого давлений , преобразователь перемещени  и жидкостное уплотнение поршн , о л и.ч а ю щ и И-с   тем, что, с целью повышени  тсг ности измерений , корпус в нижней части непосредственно под поршнем имеет внутрён ниЖТсШьцеврЙ выступ;с г6 риШн1тальноШтбрцовбй поверхностью, об ЗДЙНной к поршню, котсчрый на обращенной к выступу торцовой поверхности имеет острую кольцевую кромку с коническим скосом вершиной, расположенной выше плоскости горизонтальной торцовой поверхности поршн , а полость между поршнем и корпусом залита жидкостью, ке смачивающей ма1 ериалы поршн  -

2. Измеритель non.l отличающий с   тем, что уп|руга  подвеска поршн  помещена в полости высокого давлени  и соединена с одним концом преобразовател  перемещени , выполненного в виде тб нзопреобразовател , другой конец которого укреплен на установленной в той же полости раме, жестко соединенной с корпусом , причем жесткость подвески ботГьше жесткости тензопреобразовател .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Патент СССР № 354676, кл. G 01 L 7/16, 1969.

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

Т

- го fl

12

2S

13

30