УСТАНОВКА ДЛЯ СТЕНДОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ РАСХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК G01F25/00 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для определения расходных характеристик различных сужающих устройств, шайб, сопел, дросселей, жиклеров и т.д.

Известна установка для определения расходных характеристик измерительных сопел пневматических измерительных систем (а.с. N 295970 от 12.11.71 г., G 01 F 1/34), содержащая стабилизатор давления, манометр, заслонку, приспособление для микроперемещения, заслонки относительно торца исследуемого сопла, измерительный прибор со стержнем для отсчета перемещения заслонки, приспособление для установки беззазорного положения заслонки относительно торца сопла, состоящее из втулки, закрепляемой на сопле и несущей три электрических контакта, и светосигнального табло, сильфон, изолирующий зазор между торцом сопла и заслонкой от атмосферы, расходомер, выполненный в виде газового счетчика с электрическими контактами и электрического блока и секундомера.

Недостатком этой установки является то, что при испытаниях не регистрируется температура газа, проходящего через сопло и, следовательно, не учитывается влияние температуры на плотность и вязкость газа, что ограничивает область применения полученных результатов.

Наиболее близкой, принятой за прототип, является установка для регулирования и контроля карбюраторов (а. с. N 2038505 от 27.06.95 г., F 02 M 19/01), которая содержит устройство задания режимов контроля с приемным фланцем для монтажа карбюраторов и выходным окном, измеритель вакуума или давления за карбюратором, устройство подачи в карбюратор испытательной жидкости, измеритель расхода испытательной жидкости, отделитель испытательной жидкости от воздуха из смеси, приготовленной карбюратором, а также источник вакуума.

Однако в такой установке также отсутствует возможность наблюдения за температурными режимами испытательной жидкости, что не позволяет более широко использовать полученные расходные характеристики с достаточной точностью и эффективностью.

Основной технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности и точности измерения и обеспечение возможности исследования расходных характеристик различных гидравлических сопротивлений с использованием разных испытательных жидкостей и при различных температурах.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для стендовых исследований расходных характеристик гидравлических сопротивлений, состоящая из расходного бака, вентилей и рабочей магистрали, соединенной с расходным баком и включающей последовательно установленные измеритель расхода и измеритель давления на испытываемом элементе, согласно нашему изобретению дополнительно снабжена сливным баком с измерителем давления, на расходном баке установлены измеритель давления и уровнемер, расходный и сливной баки, снабженные рубашками термостатирования, соединены между собой переливной жидкостной магистралью и двумя газовыми магистралями, каждая из которых включает в себя электромагнитный клапан, кроме того, в рабочую магистраль включены два теплообменника, из которых первичный теплообменник последовательно через фильтр соединен с измерителем расхода, вторичным теплообменником и с испытываемым элементом, снабженным измерителем перепада давления и на входе и выходе измерителями температуры, при этом теплообменники, фильтр, измерители расхода, измерители температуры и трубопроводы на участке от первичного теплообменника до испытываемого элемента снабжены тепловой изоляцией.

Введение в рабочую магистраль установки двух теплообменников позволяет регулировать температуру испытательной жидкости, поступающей в испытываемый элемент, в широком диапазоне. Использование двух теплообменников позволяет повысить эффективность теплопередачи от теплоносителя к испытательной жидкости. Циркуляция теплоносителя через теплообменники и регулировка его температуры обеспечиваются с помощью вспомогательных систем стенда. Измерители температуры регистрируют температуру на входе в испытываемый элемент и на выходе из него. Рабочая магистраль установки включает в себя фильтр, поскольку некоторые из испытываемых элементов имеют собственные фильтрующие элементы, и чтобы предотвратить их засорение необходимо обеспечить требуемую чистоту испытательной жидкости. Кроме того, в рабочую магистраль включены измерители давления на входе в испытываемый элемент и в обоих баках, а также измеритель перепада давления на испытываемом элементе и измеритель расхода испытательной жидкости. Оба теплообменника, фильтр, измеритель расхода, измерители температуры и трубопроводы рабочей магистрали на участке от первичного теплообменника до испытываемого элемента имеют тепловую изоляцию, что позволяет значительно снизить влияние окружающего воздуха на температуру испытательной жидкости, поступающей в испытываемый элемент. Расходный и сливной баки конструктивно выполнены с рубашкой термостатирования, которая позволяет, при работе с летучими соединениями (например, с аммиаком), путем прокачки через нее теплоносителя, создавать давление в баках с помощью насыщенного пара, без использования каких-либо других газов. В этом случае регулировка температуры теплоносителя и его циркуляция через рубашки баков обеспечиваются с помощью вспомогательных стендовых систем. Движение испытательной жидкости через испытываемый элемент осуществляется за счет разности давления в баках, создаваемой либо нейтральным газом, либо насыщенными парами испытательной жидкости (в зависимости от вида испытательной жидкости). На расходном баке установлен уровнемер, который имеет шкалу и позволяет визуально наблюдать за уровнем жидкости в расходном баке, а также осуществлять измерение расхода жидкости объемным методом. Постоянный перепад давления на испытываемом элементе поддерживается либо электромагнитными клапанами, которые управляют подачей газа в расходный бак и сбросом газа из сливного бака, либо постоянными температурами теплоносителя в рубашках баков, что обеспечивает постоянную величину давлений внутри баков. Управление электромагнитными клапанами осуществляется с помощью ЭВМ, которая открывает клапан на расходном баке по сигналу от измерителя давления перед испытываемым элементом, а также клапан на сливном баке по сигналу от измерителя давления на сливном баке. Промежуток времени, в течение которого электромагнитный клапан остается открытым, задается оператором.

На чертеже приведена принципиальная пневмогидравлическая схема установки для стендовых исследований расходных характеристик гидравлических сопротивлений.

Установка включает в себя расходный бак 1 с установленным на нем измерителем давления 2, уровнемером 3 и вентилем 4 и сливной бак 5 с установленным на нем измерителем давления 6. Баки сообщены между собой четырьмя магистралями: рабочей 7, переливной 8, а также магистралями подачи 9 и сброса 10 газа. Рабочая магистраль 7 включает в себя последовательно установленные вентиль 11, первичный теплообменник 12, фильтр 13, измеритель расхода 14, вторичный теплообменник 15, а также испытываемый элемент 16, на входе которого установлены измерители давления 17 и температуры 18, на выходе - измеритель температуры 19. На испытываемом элементе также установлен датчик перепада давления 20. Переливная магистраль 8 включает в себя вентиль 21. Магистраль 9 для подачи газа в баки включает в себя электромагнитный клапан 22 и вентиль 23. Магистраль 10 для сброса газа включает в себя электромагнитный клапан 24 и вентиль 25. Расходный и сливной баки снабжены рубашками термостатирования 26.

Установка работает следующим образом. В исходном состоянии в расходном баке 1 - испытательная жидкость, сливной бак 5 - пустой. Все вентили и электромагнитные клапаны закрыты. Перед началом испытаний в баках требуется создать необходимый перепад давлений. В зависимости от вида испытательной жидкости, перепад обеспечивается либо нейтральным газом, который поступает в баки под давлением от газовой системы стенда путем открытия вентиля 23 и электромагнитного клапана 22, либо включается вспомогательная система (на чертеже не показана), обеспечивающая циркуляцию теплоносителя через рубашки 26 обоих баков 1,5 и его нагрев до температуры, при которой в баках будет создано необходимое давление насыщенных паров. При открытии вентилей 4 и 11 испытательная жидкость движется из расходного бака 1 через первичный теплообменник 12, фильтр 13, измеритель расхода 14, вторичный теплообменник 15, испытываемый элемент 16 и сливается в бак 5. При этом заданный перепад давлений поддерживается либо электромагнитным клапаном 22, который подает газ в расходный бак 1, а также электромагнитным клапаном 24, который сбрасывает избыток газа из сливного бака 5, либо с помощью теплоносителя, имеющего постоянную температуру, который циркулирует в рубашках 26, обеспечивая тем самым постоянное давление насыщенных паров в баках 1 и 5. Показания датчиков 2, 14, 17, 18, 20, 19, 6 регистрируются с помощью ЭВМ, которая также управляет электромагнитным клапаном 22 в соответствии с показаниями измерителя давления 17 и электромагнитным клапаном 24 в соответствии с показаниями измерителя давления 6. Если в процессе испытаний возникает необходимость измерить расход, который не входит в диапазон измерений измерителя расхода 14, используют уровнемер 3 для измерения расхода объемным методом, для чего закрывают вентиль 4 и с помощью секундомера измеряют время падения столба жидкости в уровнемере 3. После того как расходный бак опустеет, его заполняют вновь, для чего в сливном баке 5 создают давление выше, чем в расходном баке 1. Затем при закрытых вентилях 25, 11, 23 и электромагнитных клапанах 22 и 24 открывают вентили 4 и 21 и по уровнемеру 3 отслеживают поступление рабочей жидкости в расходный бак 1.

Установка по приведенному выше описанию была использована для исследования расходных характеристик дросселей, которые выполняют функцию регуляторов расхода жидкости в аммиачной двухфазной системе терморегулирования. С помощью этой установки был проведен ряд экспериментов и определены точное количество шайб в дроссельной сборке и диаметр отверстий в шайбах, необходимые для обеспечения требуемого расхода. Испытания проводились как на модельном (дистиллированная вода), так и на натурном (аммиак жидкий чистый) теплоносителе, в результате чего был получен коэффициент пересчета расхода по воде в расход по аммиаку. Испытания на воде проводились при температуре воды на входе в дроссель +20±5^oC, испытания на аммиаке - при температурах +20, 0, -10 и -20^oC. Также был проведен эксперимент, в процессе которого при постоянном перепаде давления на дросселе понижалась температура аммиака, протекающего через дроссель. В результате получена зависимость расхода аммиака через дроссель от температуры аммиака.

Таким образом, установка позволила исследовать расходные характеристики гидравлических сопротивлений в зависимости от вида рабочей жидкости и ее температуры с большей эффективностью и точностью.

Изобретение может быть использовано для определения расходных характеристик различных сужающих устройств: диафрагм, дросселей, сопел, жиклеров. Установка содержит расходный бак с установленным на нем уровнемером и сливной бак, соединенные рабочей и переливной жидкостными магистралями, а также двумя магистралями подачи и сброса газа, каждая из которых включает в себя электромагнитный клапан. Баки снабжены измерителями давления и рубашками термостатирования. В рабочей магистрали установлены первый теплообменник, фильтр, измеритель расхода, второй теплообменник и испытываемый элемент с измерителями температуры на входе и выходе и измерителем перепада давления. Трубопроводы рабочей магистрали на участке от первого теплообменника до испытываемого элемента имеют тепловую изоляцию. Управление электромагнитными клапанами и вентилями осуществляет ЭВМ, в которой регистрируются показания измерителей давления и температуры. Установка обеспечивает возможность исследования влияния на расходные характеристики температуры и вида рабочей жидкости. 1 ил. .

Установка для стендовых исследований расходных характеристик гидравлических сопротивлений, состоящая из расходного бака, вентилей и рабочей магистрали, соединенной с расходным баком и включающей последовательно установленные измеритель расхода и измеритель давления на испытываемом элементе, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена сливным баком с измерителем давления, на расходном баке установлены измеритель давления и уровнемер, расходный и сливной баки, снабженные рубашками термостатирования, соединены между собой переливной жидкостной магистралью и двумя газовыми магистралями, каждая из которых включает в себя электромагнитный клапан, кроме того, в рабочую магистраль включены два теплообменника, из которых первичный теплообменник последовательно через фильтр соединен с измерителем расхода, вторичным теплообменником и с испытываемым элементом, снабженным измерителем перепада давления и на входе и выходе измерителями температуры, при этом теплообменники, фильтр, измеритель расхода, измерители температуры и трубопроводы на участке от первичного теплообменника до испытываемого элемента снабжены тепловой изоляцией.