Измеритель разности давлений

(2 01 Ь 13/0201 Ь 7/16 с присоединением заявки Н дарственный комитетСССРделам изобретенийи открытий Го 3) Приоритет- Опубликовано 2502,80. Б етен 53) УДК 531,787,3(72) Авторы изобретения рдена Трудового Красного Знаменучно-исследовательский институт эержинского Всесоюзный дважды еплотехнический н им. Ф.Э71 Заявитель НИЙ 4) ИЗМЕРИТЕЛЬ РАЗНОСТИ ние гид остатк ний.5Известным прибором для измерения давлений и разности давлений является поршневой манометр. Точность и чувствительность такого манометра, в значительной степени определяются уплотнением поршня, которое должно обеспечивать его полную герметизацию при высокой степени подвижности.В одном из известных приборов подобного типа Г 1) герметизация осуществлена с помощью манжетного уплотнения,не обеспечивающего достаточную подвижность поршню.Известен другой измеритель разности давлений содержащий корпус с установленным в нем на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим поршнем, разделяющем полости высокого и низкого давлений, преобразователь перемещения и жидкостное уплотнение поршня 2.В этом приборе жидкостный уплотнитель подается под напором в кольце" ;вую канавку корпуса вокруг боковой поверхности поршня, протекая в зазоре между поршнем и корпусом (уплотне-З 0 Изобретение относится к области .приборостроения, а точнее к устрой ствам для измерения разности давле родинамического типа), Нед ом его является то, что нагрузку на поршень надо относить не кистинному значению величины попереч-ного сечения поршня, а к определяемой так называемым эффективным диаметром (с учетом зазора), которыйдля каждого прибора находится индивидуально. Точность его измеренияограничена точностью жидкоатного ма"нометра, по которому производитсятабировка прибора. Кроме того, поршневые манометры данного типа совершенно непригодны для измерения быстропеременных давлений.Целью изобретения является повышение точности измерения давлений иперепадов давлений, в том числеи переменных во времени, вследствиеисключения влияния гидродинамическихсил в жидкостном уплотнении, а также эа счет более точной тарировкиустройства.Для достижения поставленной целив измерителе разности давлений, содержащем корпус с установленным внем на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим поршнем, разделяющем полости высокого и низкого давлений, преобразователь перемещения717584 4вг"и"тжвидкопсттновеуйлпоетнение поршня, 1 фиг.2 - узел 1 Фиг.1; на Фиг,3корпус в нижней части непосредствен- один из возможных вариантов тарино под поршнем имеет внутренний коль- ровки устройства,цевойвывступ с горизонтальнОй торцо- Иэмеритель состоит из кор 11 уса 1,вой поверХнбстью, обращенной к "Порю- " крышки 2, поршня 3, разделяющегоню, кбторый на обращенной к выступуполоски высокого 4 и низкого Б,дав" топрцовой поверхности имеет оструюлений и пода,ешенного на жесткой"кольцевую кромку с"коническимскпобом в Радиальном и податливо-,упругой вс вершиной, расположенной выше плос- осевом направлении осесимметричной"костй"Гориэойтпальтвйотйотбвроцровой поверх- балке 6; жидкого уплотнителя 7, разности поршня, а пблость между порш- йо мещенного в кольцевой полости 8,нем и корпусом залита жидкостью, расположенной между поршнем и корне смачивающей материалы поршня и пусом и примыкающей к выступу 9. Нижвыступа, няя часть поршня 3 имеет цилиндриКроме того, впредлагаемом йэмери- ческую наружную боковую поверхностьтеле упругая подвеска поршня поме и нижнюю горизонтальную торцовующена в полости вйсокого давления 11 - в виде кольцевой острой кромки15и соединена с одним концтоМ преобра- с коническим скосом вершины расователя"перпеяеИЙИя,Вйпййенноготйолмовженйым выше плоскости горизонтальв виде тензопреобрдазбваптеля, другаойной торцовой поверхности выступа 9.-:Кбнецьквбтбв рого укреплен на уставов- К корпусу 1 крепится рама 12, к котоленной в той же полости раме, жестко 2 О рой через цилиндрический шарнир 13 иСОЕДИНЕННОЙ СКЬрйуСбКе ПРИЧЕМа"жЕ- тЯГу 14 С РЕГУЛИРОВОЧНЫМИ ГайКаМИ 15сткость подвески больше жесткости с помощью йластин 16 присоединяетсяйреобрвьатзбтьвателя: .в "-:-" - - . -упругий лепесток 17. Другим концомРазъединение полостей высокого лепесток 17 таким же образом-" идйизкпоб давленйя-"обеспечивщаветьсвяп" 25 прикреплен к поршню 3. На лепестокжидкостным Уплотнением в результате 17 наклЕены тенэоггреобраэователи 18.Обраэбзаиня МЕНпИСКа- жндКОГО УПЛОтйй- ПОдВОд даВЛЕНИй В ПОЛОСТИ 4 И 5 ОСУеля в зазоре между торцовнмй=пьвеРх- ществляется через трубопроводы 19 иностями поршня"и"ййстуПа;"т.е, ис, Для тйродувки полости 4 предуп 0 льэуются силы поверхностного натя- ЗО смотрено отверстие в крышке 2 сжения жидкого уплотнителя в зазоре. пробкой 21, Полость 5 содержит продуПредельный перепад давлений, выдер-вочный капилляр 22, впаянный во втулживаемый мениском жидкости, опреде- ку воздушника 23, уплотняемую сальляется по Формуле: ником 24, Пробка 25 вворачиваетсяАр -26 еое 8 в нажимной Фланец сальника 26. Дляпред предотвращения попадания материалагде д Реева - предельный перепад павле- жидкого утплотнителя 7 в подводящийнийр"-к-".: - - " . - трубопровод 20 установлена ловушка8 - коэффициент поверхностно, Для ограничения перемещения порш 8 40го иатяженияг ня 3 вверх предусмотрены ограни- краевой угол смачивания, тельное кольцо 28 и упорная втулкао, - "Жлйчйна" зазора.с буртиком 29, прикрепляемая к поршДля обеспечения работоспособности ню 3. В месте соединения поршня 3устройства необходймьпо, чтпооьы"тттекущепе и Упругой балки 6 между нижней торцозначение перепада давления ( Ь Р) "навой поверхностью ее центральной"еуйЛОтйИтЕЛЕкбЫЛО ВСЕГда МЕНЬШЕ ПРЕ ВТУЛКИ И ПбрШНЕМ 3 уСтаНОВЛЕНЫ РЕГУдельного,т.е. Ьр с. Ьр; ".-Рующи калиброванные по толщинервА ."-:. - . прокладки 30 (см. иг.2При заполнении устройства в случаеизмерения давлеьний"и перепадов давле-.нйй жйдкйхьвсредп вп"эаэьоре междувпорш- Лепесток 17 изготовляется из тон 50нем и выступом со стороны полости , кой металлической Фольги, обладающейнизкого давления может возникнуть хоРошими упругостью и теплопроводвоздуынавяттдщослойка между мениском ностью, а его жесткость должна бытьжидкого уплЬтнителя и мениском изме- значительно меньше, чем жесткостьряемой свпрведой -Фойведет к появле- "упРУгой балки 6. Тензопреобразованию дополнительной погрешности за55.телей 18 наклеивается два:один - паралсчет влияния сил поверхностного натя- лельно направлению перемещения поршжения измеряемой среды; Для исключе- ня 3, другой - перпендикулярно. Ониния этой погрешности нижняя часть присоединяются к вторичному приборуепоршня выполнена с цилиндрической . по мосовой схеме Все несущие конбоковой поверхностью со стороны 6 струкции устройства изготовляются .жидкого-уплотнителяп и торцовой - в . из одинакового материала или иэвиде острой кромки с коническим ско- материалов, обладающих близкимисом вйутрь; по величине коэффициентами темпераНа Фиг,1 изображен продольный турного расширения. Эти условия обес,раэрез описываемого устройства; на 65 печивают независимость показаний717584 Формула изобретения тель 7 так, чтовыше упомянуто. Измеритель разности данлений,65 содержащий корпус с установленным/ устройства от температуры измерке-" мой среды и окружающего воздуха";Для обеспечения особо прецизионных измерений давлений и перепадов давлений для определения перемеще- ний поршня 3 может быть применен бесконтактный датчик перемещений, устанавливаемый над поршнем, например лазерный интерферометр.Устройство работает следующим образом. Поршень 3 подвешен на упругой балке б так, что между его нижней торцовой поверхностью иго- ризонтальной поверхностью выступа 9 в случае равенства давлений в полостях 4 и 5 имеется зазор; величина которого выбирается в завйсимости от величины максимального давления или перепада давления; "изме ряемого данным устройством. С повышением давления в полости 4 относительно полости 5 поршень 3 опускается до тех пор, пока он не придет в соприкосновение с выступом 9. При перемещении поршня 3 происходит удлинение лепестка 17, а следовательно, и наклеенных на него тенэопреобразователей 18, что приводит к изменению электрического сопротивления последних, Величина изменения сопротивления может быть изме- рена известными способами, Подбирая величину базы тенэопреобразователей .18, можно изменять чувствительность устройства. Пределы измерения устройства можно изменять, варьируя жесткость балки 6, величину зазора между нижней торцовой поверхностью порщня 3 и выступом 9 и материал жидкого уплотнителя 7 с разными коэффициента" )и поверхностного натяжения. Ограничительное кольцо 28 и втулка с буртиком 29 предусмотрены для того,чтобы в случаеошибки при подсоединении устройства к измеряемому объекту и превышении давления н полости 5 относительно полости 4 ограничйть перемещение вверх поршня 3 так, чтобы деформация балки б оставалась в области упругости. При сборке устройства сначала с помощью прокладок 30 добиваются, чтобы при плотно присоединенной к корпусу 1 упругой балке б поршень 3 подвешенный на ней, соприкасал" ся с выступом 9. Затем удаляются часть прокладок 30, Толщина удаленных прокладок равна устанавливаемому зазору между нижней торцовой поверхностью поршня 3 и выступом 9Величину зазора измеряют оптическим катетометром по перемещению поршня 3 от исходного положения до соприкосновения с выступом 9, Затем в кольцевую выбОрку 8 ЭаЛйвают жидкий уплотниЮ бы его уровень былго зазора. Тарировку устройства проиэнодятследующим образом (см,фиг,1 и 3):удаляют втулку воздушника 23 с впаянным ннее капилляром 22 и черезотверстие в корпусе 1 в поршень 3вворачинают стержень 31 с тарелкой32, на которой размещают стандартные разновесы 33 и, таким образомполучают зависимостьсигнала вторичного прибора непосредственно от силы, действующей на поршень 3. Знаягеометрические размеры поршня 3,которые можно измерить с большойточностью, и силу, действующуюна него, можно точно протарироватьустройствоДостоинством описываемого устройства является нысокая точность измерений, достигаемая благодаря замене гидродинамического уплотненияпоршня жидкостным уплотненйем, исИ пользующим силы поверхностного натяжения и действующим между торцовымиповерхностями поршня и выступа, чтообеспечивает возможность введенияистиной величины площади сечения2 поршня. Преимуществом предложенногоустройства является также независимость его показаний от абсолютногоданления измеряемойсреды иее температуры, а также температуры окруЯ жающего воздуха, Независимость показаний от давления осуществляетсятем, что лепесток с тенэопреобразователями крепится к разгруженнойот одностороннего давления раме.Кроме тогО, все тензопреобразонателинаходятся при одинаковом давлениии при включении по мостовой схемезависимость их сопротивления от давления, ощутимая при высоких давлениях, самокомпенсируется, Большимдостоинством устройства являетсяего применимость для измеренияпеременных во времени давлений иперепадов давлений, в том числеи быстроhеременных,45 Технико-экономическое преимущество предлагаемого устройствасостоит в повышении точности изм рения давлений и перепадов давлений. Так, данное устройство с тензо 50 преобразователями, которое можноприменять для технических измерений,позволяет получить точность порядка0,1, а устройство с лазерным .интерферометром, которое можно приу менять как эталонное, позволяет получить точность порядка 0,001, Такаяв нем на упругой подвеске вертикальным цилиндрическим поршнем, разделя- ющем полости высокого и низкого давлений, преобразователь перемещения и жидкостное уплотнение поршня, о т л и ч а ю щ и й с я . тем, что,/с целью повышения точности измерений, корпус в нижней части непосредственно под поршнем имеет внутрен- йище кольцевой выступ",с горизойталь"ной торцовой поверхностью, обращенной к поршню, который на обращенной к выступу торцовой поверхности имеет острую кольцевую кройку с коническимскосом вершиной, расположенной вйше плоскости горизонтальной торцовой поверхности поршня, аполость между поршнем и корпусом залита жидкостью, яе смачивающей материалы поршня.2, Измеритель по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что упругаяподвеска поршня помещена в полостивысокого давления и соединена с однимкойцом преобразователя перемещения,выполненного в виде тензопреобразо вателя, другой конец которого укреплен на установленной в той же полости раме, жестко соединенной с корпусом, причем жесткость подвески больше жесткости тензопреобразователя.10Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СССР Р 354676, 15кл. 6 01 Ь 7/16, 1969.1. Граменицкий В.Н Грузопоршневые измерительные приборы. М., Издательствостандартов, 1973, с.79.Ковинск едактор Л.Бибер Подписнота СССРытийб, д, 4/5 аказ 9826/57 Тираж 1019 ЦНИИПИ Государственного комит по делам изобретениЯ и отк 113035, Москва, -35, Раущская н