Способ градуировки сигнализаторов уровня Российский патент 2017 года по МПК G01F25/00 G01N3/10 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам определения объема жидкости в емкости (части объема жидкости).

Известен способ градуировки сигнализаторов уровня емкости, заключающийся в определении части объема емкости, соответствующей плоскости зеркала жидкости, при котором срабатывает сигнализатор, путем суммирования элементарных объемов, измеренных по внешнему контуру сечений перпендикулярных оси емкости, причем ось емкости при измерении расположена горизонтально, а перед измерением емкость нагружают внутренним давлением газа, обеспечивающим сохранение заданных геометрических параметров и имитирующим воздействие давления рабочей жидкости при использовании емкости (патент РФ №2498233, G01F 17/00).

Недостатком известного способа является то, что горизонтальное расположение емкости исключает влияние весового воздействия на градуируемую емкость веса второй емкости, расположенной над ней в реальных условиях эксплуатации. Такая схема реализуется в схеме ракетного двигателя, когда бак с горючим нагружается давлением бака окислителя.

Такое воздействие возможно учесть при вертикальной схеме расположения бака при градуировке, например воздействие на емкость с горючим бака окислителя, последовательное размещенных. Но это значительно увеличивает вертикальные габариты стенда градуировки.

Задачей, на решение которой направленно изобретение, является повышение точности способа градуировки.

Поставленная задача решается в способе градуировки сигнализаторов уровня емкости, расположенной горизонтально, заключающемся в определении части объема, соответствующей плоскости зеркала расходуемой жидкости, при которой срабатывает сигнализатор, путем обмера внешних обводов нагруженной давлением газа емкости, согласно изобретению на стенки емкости в направлении продольной оси воздействуют, например, с помощью гидроцилиндров усилием, имитирующим усилие воздействия веса верхней наполненной емкости, при использовании емкостей в реальных условиях.

Отличительным признаком предлагаемого способа является то, что перед измерением градуируемую емкость сжимают в осевом направлении гидроцилиндрами с усилием, равным усилию нагружения, которое создает вес заполненной жидкостью верхней емкости

Данный отличительный признак позволяет повысить точность градуировки вследствие большего приближения к реальным условиям использования. Точность повышается за счет учета изменения объема градуируемой емкости вследствие деформации от воздействия веса верхней заполненной емкости в реальных условиях эксплуатации.

Анализ известных технических решений в данной области техники показывает, что предлагаемый способ имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, что соответствует условию патентоспособности «новизна», а использование их в заявленной совокупности дает возможность получить новый технический эффект: повышение точности способа определения объема.

Заявляемое решение может быть промышленно применимо, т.к. может быть осуществимо с использованием известных технических средств, и воспроизводимо, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена расположенная горизонтально емкость 1 с верхним и нижним защитными кольцами 2. Четыре гидроцилиндра 3 при помощи двух крестовин 4 и расположенных горизонтально четырех силовых штанг 5 стягивают верхнее и нижнее защитные кольца при подаче жидкости в гидроцилиндры. Маслостанция 6 обеспечивает расчетное усилие нагружения, необходимое для имитации воздействия второй емкости. Кран 7 установлен на магистрали между маслостанцией 6 и гидроцилиндрами 3. Фланцевое разъемное соединение 8 предназначено для отстыковки гидроцилиндров 3 от маслостанции.

Способ осуществляется следующим образом.

Емкость 1 располагают горизонтально на поворотных ложементах, на ее защитные кольца 2 устанавливают крестовины 4, соединенные между собой силовыми штангами 5 с гидроцилиндрами 3. При подаче давления в гидроцилиндры 3 они нагружают стенки емкости с заданным усилием, имитирующим воздействия от веса верхней емкости в реальных условиях.

Горизонтально также располагают штангу лазерного дальномера. Емкость нагружают внутренним давлением газа, имитирующим воздействие давления рабочей жидкости при использовании емкости, например, 50 кПа.

Лазерным дальномером (на чертеже не показан) определяют расстояние до точек на внешней поверхности емкости, поворачивая емкость вокруг своей оси на угол Δϕ, величина поворота определяется из условия достаточности точности измерения. Участки, перекрываемые при измерении силовыми штангами, определяются с других точек расположения лазерного дальномера. Полученные точки выравнивают правильной окружностью. Дальномер смещают по своей направляющей на величину Δh. В следующем сечении по результатам измерений строится окружность нового сечения. Величина Δh определяется из условия достаточности точности измерения. Вторым условием является совпадение сечения с плоскостью срабатывания сигнализатора. Определяют объем части емкости вместе с ее материалом до плоскости первого срабатывания сигнализатора. Дальномер смещается на следующий шаг. Определяют следующий элементарный объем и т.д., до сечения, где расположена вторая плоскость срабатывания сигнализатора и т.д. пока все плоскости срабатывания сигнализатора не будут проградуированы. Переход к вместимости емкости осуществляют вычитанием из рассчитанного объема, объема материала емкости. Объем материала емкости рассчитывают по формуле:

,

где G_емк. - вес емкости; определяется весовым способом при изготовлении емкости,

γ_матер. - удельный вес материала емкости.

Объем вместимости емкости рассчитывается по формуле:

Измеренные значения объемов под сигнализатором корректируются по формуле:

Результаты градуировки могут быть сравнены с результатами измерения объема другими способами.

Объемы внутренних элементов емкости учитываются соответственно своему расположению.

Пример расчета усилий нагружения емкости.

Вес верхней заполненной жидкостью емкости ≈90 т. Градуируемая емкость нагружена давлением воздуха 50 кПа, при диаметре 3000 мм растягивающее усилие составляет 33,825 т.

Общее усилие создается четырьмя гидроцилиндрами, усилие одного гидроцилиндра составит ≥31 т.

Емкость 1 с двумя защитными кольцами 2 (верхним и нижним) располагается между двух крестовин 4, опирающихся на эти кольца 2. Крестовины 4 через штанги 5 стягиваются четырьмя гидроцилиндрами 3 и нагружают емкость 1 осевым усилием ≥124 т. Имитируя нагрузку в 90 т, преодолевая осевое растягивающее усилие предварительного нагружения, осаживают емкость на 1,5…2 мм, тем самым имитируют условия реальной эксплуатации.

Преимуществом способа является:

- имитация упругих деформаций емкости заданных техническими условиями (нагружением емкости в 90 т).

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам определения объема жидкости в емкости (части объема жидкости) с учетом деформации стенок емкости в условиях эксплуатации. Предложен способ градуировки сигнализаторов уровня емкости, расположенной горизонтально, заключающийся в определении части объема, соответствующей плоскости зеркала расходуемой жидкости, при которой срабатывает сигнализатор, путем обмера внешних обводов нагруженной давлением газа емкости. Способ отличает от известных тем, что на стенки емкости в направлении продольной оси воздействуют, например, с помощью гидроцилиндров усилием, имитирующим усилие воздействия веса верхней наполненной емкости, при использовании емкости в реальных условиях. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности способа градуировки. 1 ил.

Способ градуировки сигнализаторов уровня емкости, расположенной горизонтально, заключающийся в определении части объема, соответствующей плоскости зеркала расходуемой жидкости, при которой срабатывает сигнализатор, путем обмера внешних обводов нагруженной давлением газа емкости, отличающийся тем, что на стенки емкости в направлении продольной оси воздействуют, например, с помощью гидроцилиндров усилием, имитирующим усилие воздействия веса верхней наполненной емкости, при использовании емкостей в реальных условиях.