Способ устранения пузырей в заполненных жидкостью точноизмерительных приборах

Номер патента: 607104

Авторы: Александров, Журавлев, Широкорад

ZIP архив

Текст

полость прибора снизу вверх, при этом вакуумируя входную и выходную поверхности жидкости, т.е. поверхность жидкости в сосуде и поверхность вышедшей из прибора жидкости.Этн операции выполняют также не менее 2 - 4 чЗатем повышают давление до атмосферного, соединяя поверхности жидкости с воздухом про изводственного помещения.После этого обычно выполняют контроль суммарного объема остаточных микропузырей в полости блока, состоящих из паров жидкости.Далее выполняют герметизацию полости прибора с жидкостью, например перекрыванием штуцеров, служащих для ввода в прибор ж идкости.Целью вакуумирования сухого прибора является удаление с поверхностей в его полости, а также нз скрытых полостей газообразных, жидких и, возможно, твердых летучих включению, способных при эксплуатации при.бора вновь образовать газовые пузыри, изменяющие йараметры плавучести подвижного узда прибдра, указанные ниже; при этом основным физическим процессом является десорбция, т. е. удаление сорбированных газов и жидкостей путем их испарения в вакуум и отсасывания.При вакуумнровании входной и выходной поверхностей жидкости, заполнившей полость прибора, происходят следующие процессы:многократное увеличение объема пузырей в жидкости (т. е, их растягивание посредством вакуума), что сравнительно с атмосферными условиями, например в сотни раз увеличивает силу их плавучести, открывающую пузыри от деталей и заставляющую их всплывать и удаляться от прибора;под вакуумом предварительно обезгаженная жидкость выделяет пар только через поверхности, отделяющие жидкость от газообразной фазы, т.е. пар выходит через вакуумируемые поверхности, а также в имеющиеся пузыри, вследствие чего последние растут и всплывают; поскольку число пузырей, образованных парами жидкости, внутри прибора ограничено, за указанное время вакуумирования они обычно удаляются из блока;под вакуумом поверхностное натяжение жидкости существенно уменьшается (сравнительно с атмосферными условиями), что ускоряет коагуляцию пузырей, т.е. их рост, объединение и удаление, а также существенно уменьшает силы прилипания пузырей к деталям прибора.Пузыри, подлежащие удалению, образуют.ся при сквозном пропускании жидкости через полость прибора, в ее мертвых объемах (т.е. объемах, аналогичных стакану, расположенному кверху дном), поэтому число пузырей, в общем, равно числу мертвых объемов, т.е. ограничено довольно определенным числом.В результате заполнения жидкостью при. бора его скрытые полости оказываются заполненными насыщенным паром жидкости в результате следующих процессов:при заполнении прибора жидкость перекрывает поверхностные капилляры, когда в них и в скрытых полостях установлен вакуум,так как последний при заполнении не выключается;после окончания заполнения жидкость оказывается под атмосферным давлением, котооер е, однако, не может продавить ее в скрытые полости через поверхностные капиллярыиз-за их малой ширины и высокой вязкостижидкости;происходит интенсивное испарение в вакуум жидкости через поверхностные капилляры, в скрытые полости, вплоть до установления там давления насыщенного пара, таккак капилляры не представляют существенного гидравлического сопротивления для паров,имеющих вязкость, например, в тысячи раз15меньшую, чем жидкость 3.Таким образом, недостатком способа-прототипа является отсутствие замещения жидкостью паров в скрытых полостях, что приводит к процессам. образования пузырей н, Какследствие, кдрейфам параметров плавучестиподвижного узла прибора, а в итоге, к образова.нию нестабильности (дрейфов) выходного сигнала приборов.Под параметрами плавучести здесь понимаются: сила плавучести (вес в жидкости)25 подвижного узла; моменты маятниковости вжидкости,Связь между указанным отсутствием замещения паров жидкостью в скрытых полостях и дрейфом параметров плавучести подвижного узла прибора, в частности, определяется следующими физическими процессами.Как известно, в процессе хранения и эксплуатации приборов происходят колебания температуры - суточные, транспортировочные, связанные с включением потребляемой мощносЭ 5 ти и др., оии вызывают соответствующиеколебания давления лара в скрытых полостях.Физическая система жидкость - поверхностные капилляры - скрытые полости -пар отличается следующими свойствами:40при повышении температуры и, следовательно, давления в скрытых полостях пар немедленно выдавливается через поверхностные капилляры на поверхность подвижного узла прибора, образуя там прикрепленные микропузыри, создающие паразитную плавучесть, т.е.дрейф параметров плавучести;при понижении температуры и, следовательно, давления происходит обратный процесс,т.е, всаеывание того же поверхностного пузыря в скрытую полость;если этот пузырь на поверхности был удален, например, ускорением (встряхиванием),либо коагуляцией (слипанием) с соседнимипузырями, либо растворением и окружающейжидкости (поскольку стационарное давлениенасыщенных паров жидкости обычно ниже атмосферного давления), то удаленная часть пузыря (при понижении температуры) восполняется испарением жидкости через поверхност.ные капилляры в скрытые полости, вплотьдо восстановления там стационарного давле 6 о ния насыщенного пара;таким образом, при отсутствии заполненияжидкостью скрытых полостей с каждым циклом эксплуатационных колебаний температуры может, в.частности, происходить дополнительное испарение жидкости в скрытые полости и перекачка пара на поверхность подвижного узла с образованием пузырей, причем рассматриваемая физическая система может превращаться в своего рода насос одностороннего действия.Указанные процессы на практике являютсялишь частью качественной картины, которая усложняется рядом других процессов; количественно указанные процессы оказываются эксплуатационно недопустимыми илн приемлемыми, проявляющимися регулярно или случайно, стационарными или нестационарными, расходящимися или сходящимися, Причины таких варнаций зависят от конструкции прибора, состава жидкости и эксплуатационных колебаний температуры.. Цель изобретения - замещение паров жид.костью в скрытых под поверхностью полостях и пористых структурах, соприкасающихся с жидкостью частей приборов, и, следа.вательно, стабилизация сил плавучести подвижных узлов приборов, чем, в конечном счете, достигается стабилизация выходных сигналов точноизмерительных приборов.Попутной, но важной целью изобретенияявляется уничтожение остаточных микропузырей из паров жидкости после вакуумного заполнений приборов жидкостью - путем их конденсации давлением и растворения в массе жидкости внутри прибора, чем достигается улучшение надежности и стабильности выходных сигналов точноизмерительных приборов.Цель достигается тем, что по предлагаемому способу после окончания вакуумированиязаполненного жидкостью прибора или его обособленного подвижного узла, погруженного в жидкость, на поверхность жидкости оказывают давление опрессовки, превосходящее атмосферное давление, например, 50 ати, настолько высокое, насколько позволяет, в частности, прочность прибора, в течение времени, например 8 ч, необходимого для процесса продавли- вания через поверхностные поры и междетальные микрощели в скрытые полости и пористые структуры жидкости, сдавливающей, конденсирующей и растворяющей там свои пары, ранее всосавшнеся после замены вакуума на атмосферное давление, как пояснено выше.В результате замены над поверхностью жндкости вакуума на высокое давление опрессовки (в течение технологически приемлемого периода времени) должно преодолеваться высокое гидродинамическое сопротивление поверхностных капилляров движению жидкости, которая обычно имеет весьма высокую вязкость. Через иих жидкосгь продавливается в скрытые по. ла.ти, где вследствие изотермического сжатия находящихся там паров, последние конденсируются, и образующаяся нз них жидкость растворяется в массе продавленной жидаастн. При этом секундная масса конденснруемого пара пропорциональна давлению опрессовки. Факт пропорциональности скорости конденсации давлению опрессовки дает следующие соображения:во-первых, при увеличении давления опрес.совки можно, в принципе, достигнуть полнойконденсации паров в скрытых полостях,так как, в частности, подбор марки жидкости, как правило, обеспечивает йостепенное растворение паровых пузырей в своей жидкости уже при атмосферном давлении, т.е. стационарное 1 а давление насыщенного пара ниже атмосферно.го давления;во-вторых, при увеличении давления опрессовки можно, в принципе, сократить до технологически приемлемой величины время конденсации, т.е. замещения жидкостью паров в 15скрытых полостях, которое технологически суммируется со временем, необходимым для продавливания вязкой жидкости через поверхностные капилляры.Цель достигается также тем, что в слу 2 п чаях применения предлагаемого способа к за.герметизированному прибору внутрь последнего на жидкость давление опрессовки может передаваться через эластичный конструктивный элемент прибора, например сильфон, пу.тем нагружения последнего давлением газа, 25жидкости нли сосредоточенной силы, например, весом гири. Наполненные жидкостью приборы обычно имеют эластичный элемент гермокорпуса-сильфон, мембрану н т.п., который позволяет жидкости беспрепятственно изменять свой объем вследствие эксплуатационных из.менений температуры.Предлагаемый способ апробирован в лабораторных и производственных условиях (количество изделий более 50), в результате чего принято решение о распространении способа на 35 ряд различных изделий соответствующего типа.В частности, точное взвешивание подвижных узлов до и после опрессовки показало, что эта операция обеспечивает заполнение жидкостью скрытыхполостей.Кроме того, точные измерения параметровплавучести подвижных узлов показали, что для заданных приборов разница параметров до и после опрессовкн оказывалась весьма существенной. Таким образом, путем массовых экспериментов подтверждено, что аналогичным 4 образом для каждой новой конструкции прибора, представленной материальным образцом, могут быть экспериментально определены вели.чины давления и времени опрессовки, а затем также и количественная результативность их реализации. В частности, в результате опытов были установлены для заданного изделия: давление опрессовки 50 ати, время опрессовки 8 чПредлагаемый способ поясйяется примеромприменительно к двум этапам сборки и регулировки приборов:Первый этап - стабилизация параметровплавучести обособленного от прибора подвижного узла. Стабилизация необходима для обес.печения точности и достоверности операций калибровки параметров плавучести, состо.ящих из их механической регулировки и количественного коптрол 5 параметров отрсгу,ированного узла.Второй этап в . стабилизация параметров плавучести того же подвижного узла, но в составе собранного и загерметизированного прибора, в связи с его заполнением жидкостью ( процессе сборки прибора его подвижный узел бы высушен вакуумированием). Стабилизация,необходиа как для восстановления откалиброЬиных в первом этапе парамстро плавучести, так и для обеспечения их стабильности при эксплуатации прибора.На первом этапе полностью собранный подвижный узел, обособленный от прибора, в килкости технологической ванны подвергают грубой регулировке путем изменения веса или местоположения подборных грузиков, таким об. разом грубо калибруют параметры плавучести. Целью грубой регулировки является сокращение до минимума регулировочных действий при предстоящей уточняющей калибровке.Калибровка параметров плавучести состоит из регулировки и их количественного контроля, причем эти операции неоднократно повторяются по методу последовательных приближений.Далее подвижный узел переносят в герметичную камеру специальной опрессовочной установки, где последовательно выполняют сначала все операции способа-прототипа, затем операции предлагаемого способа, что вкратце выглядит следующим образом.Сухой подвижный узел и отдельно жидкость вакуумируют при давлении 10 4 мм рт. ст., в течение 2 ч; не прерывая вакуумирования, пропускают жидкость снизу вверх сквозь камеру, содержащую подвижный узел, вакуумируя входную и выходную поверхности жидкости в течение 2 ч; герметизируют камеру с подвижным узлом перекрытием входного и выхолного кранов; на поверхность жидкости оказывают давление опрессовки 50 ати в течение 8 ч, прикладывая соответствующее усилие к плунжеру установки, который под действием этого усилия стремится вдвинуться в камеру; заменяют давление опрессовки на атмосферное давление, открывают камеру установки и переносят подвижный узел в технологическую ванну с тщательно отвакуумированной яилкостью.Далее выполняют уточняющую регулиров. ку с калибровкой параметров плавучести подвижного узла, которую проводят аналогично грубой регулировке, после чего узел вынимают из жидкости, высушивают и направляют на окончательную сборку прибора.После опрессс.вки подвижного узла сила его плавучести (вес в жидкости) существенно уменьшается вследствие добавления силы тяжести жидкости в скрытых полостях. Это проявляется в том, что подвижный узел оказывается взвешенным в более холодном слое жидкости (расположенно ниже), це слой, в котором узел взвешивался ло его опрессовки. Поскольку это изменение веса достаточно точно повторяется от узла к узлу, есть возможность уже при грубой регулировке заранее учесть это изменение веса, так цто послеопрессовки, как правило, остается только проконтролировать параметры плавучести, не;егая дополнительных сборочно-регулировоцпых операций.Выполнение опрессовки на первом этапе -обособленного от прибора подвижного узла споследуошим контролем его парамсгров плау чести - позволяет достоверно установить,какими будут параметры после повторной опрессовки - на втором этапе - подвижногоу зла загерметизированного прибора, при пмпрямой контроль будет невозможен,После окончательного контроля первого этапа параметров плавучести подвижного узлапоследний обычно участвует в многочисленныхсухих сборочно-регулировочных операциях, аперед заполнением прибора жидкостью совместно с неподвижными частями прибора подергается вакуумированию, вследствие чего гро 20 исхолит осушение, т.е. полное удаление жидкости из скрытых полостей и поверхностныхкапилляров путем испарения в вакуум и отсасывания паров, В связи с такой перспективой после первого этапа подвижные узлы необязательно хранить в жидкости.25 Второй этап следующий,Стабилизацию параметров плавучестиподвижного узла, находящегося внутри окончательного собранного прибора, выполняют сприменением предлагаемого способа следующим образом.Полость прибора, подлежащую заполнениюяидкостью, герметично соединяют со специальной установкой для заполнения приборов жидкостью и подвергают сухому вакуумированиюпри давлении 10 мм рт. ст. в течение 8 ч.з 5 за некоторое время до оконцания предыдущегопроцесса 1 которое связано с параметрами жилкости), подвергают вакуумированию жидкостьв отдельном сосуде, причем основными требованиями являются полное обезгакиванц ивыдерживание заданного удельного веса; не4 о прерывая вакуумирования," пропускают килкость сквозь полость прибора снизу вверх, акуумируя входную и выходную поверхностижидкости в течение 2 ч; заменяют вакуумнад поверхностью жидкости на атмосферное45 давление и выполняют герметизацию прибора путем перекусывания мелных трубчатых штуцеров прибора с их герметизацией холоднойсваркой и страховочной пайкой.Далее применяют предлагаемый способ: прибор помецают в герметичную камеру специальной установки и подвергают его опрессовке давлением сжатого воздуха 50 ати в течение 8 ч; при этом внутри и вне прибораэто давление оказывается практически одинаковым вследствие наличия в гермокорпусе прибора эластичного элемента в виде сильфона;55при этом, в частности, в подвижном узле прибора происходят описанные выше физическиепроцессы, причем достигается восстановлениепараметров плавучести, откалиброванных впервом этапе, а также их перспективная ста 60 билизация. Кроме того, выполняется сушест007104 Составитель Е. ВишняковТекред О. Луговын Корректор Н. Тупицы Тираж 872 Подписное Редактор И. ШубинаЗаказ 2570/30 1 дНИИПИ Государственного комитета Совета Министров ГГСР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4,5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4венная попутная задача; под действием давления жидкости конденсирукзтся и растворякттся микропузырьки из паров жидкости, которыенеизбежно остаются вне подвижного узла прибора, в результате процесса заполнения егожидкостью.Использование изобретения позволяет существенно уменьшить по объему либо полностью устранить - в зависимости от конструкции приборов - образование пузырей, и в част.ности микропузырей, в заполненной жидкостьюполости точноизмерительных приборов многихтипов, что особенно важно для поплавковыхприборов повышенной точности, которые длительное время хранятся прн значительных суточных, климатических и друтих колебаниях температуры или давления.В качестве практического результата в некоторых случаях могут быть получены существенные улучшения статистических показателейточности, надежности и стабильности выходныхсигналов соответствующих приборов.Предлагаемый способ применен при экспериментальном изготовлении более пятидесятиприборов - в варианте, описанном выше вкачестве примера реализации, В результатеиспытаний, в частности, установлено: вследствие применения предлагаемого спосооа послеспособа-прототига годвижные узлы приборовприобретали дополнительную отрицательнуюплавучесть (соответствующую весу жидкости,вдавленной в скрытые полости и поверхностные капилляры, суммарный объем которых предопределен данной конструкцией и приблизительно одинаков в разных экземплярах).Величина этой нестабильности силы плавучести,как и наблюдавшийся размер нестабильностимомента маятниковости в жидкости, устраняемые посредством предлагаемого способа, следует считать весьма существенными для данного типа приборов,Форлу.га изобретения1. Способ устранения пузырей в заполненных жцдкосью точцоизмерителъных 1 риоорах непрерывным вакуумированием прибора и жидкости до заполнения, в его процессе и после 1 его, от.гичаюи 1 ицся тем, что, с це.Ьк) замецения паров жидкостью в скрытых под поверх - ностью полостях и пористых структурах, после окончания вакуумировання заполненного жидкостью прибора или его обособленного под вижного узла, погруженного в жидкость, цаповерхность жидкости оказывают давление Опрессовки, превосходяцее атмосферное давление, например 50 атц, настолько высокое, насколько позволяет, в частности, прочность прибора, в течение времени, например 8 ч, необходимого для процесса продавлцвания через поверхностные поры и мекдетал ьн ые ., ц кро.цели в скрытые полостипористые структурь жидкости, сдавливающей, конденсируюпей и растворяещей там свои пары.20 2. Способ по и. 1, от,ииающийся тем, что давление опрессовки может передаваться на жидкость, в частности, внутрь герметизирован 1 ого прибора через эластичный элемент прибо. р а, например сильфон, нагружением последнего давлением газа, жидкости или сосредоточенной силы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:ЭО 1. Асс Б, А. и др. Сборка, регулировка ииспытание авиационных приборов, М., Машиностроение, 1969, с. 273.2. Асс Б. А. и др. Сборка, регулировка ниспытание авиационных приборов, М., Машиностроение, 1969, с, 273.3. Асс Б, А. и др. Сборка, регулировка ииспытание авиационных приборов, М., Машиностроение, 1969, с. 273276.

Смотреть

Заявка

2141053, 02.07.1975

ПРЕДПРИЯТИЕ ПЯ В-2431

ШИРОКОРАД ОЛЕГ ВАСИЛЬЕВИЧ, ЖУРАВЛЕВ ЮРИЙ АФАНАСЬЕВИЧ, АЛЕКСАНДРОВ ГЕОРГИЙ КОНСТАНТИНОВИЧ

МПК / Метки

МПК: G01C 25/00

Метки: жидкостью, заполненных, приборах, пузырей, точноизмерительных, устранения

Опубликовано: 15.05.1978

Код ссылки

<a href="https://patents.su/5-607104-sposob-ustraneniya-puzyrejj-v-zapolnennykh-zhidkostyu-tochnoizmeritelnykh-priborakh.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ устранения пузырей в заполненных жидкостью точноизмерительных приборах</a>

Похожие патенты