Устройство для динамической градуировки преобразователей давления Советский патент 1985 года по МПК G01L27/00 

4

м

Lfiib

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для динамической градуировки преобразователей давления и скоростного напора в лабораторных стендовых, промышленных и полевьрс условиях Известен задатчик гармонических пульсаций давления, вьтодненный в виде профилирован1ного сопла,, перекрываемого вращающимся диском с прорезями и резонансной трубой l . Недостатком задатчика является его громоздкость, связанная с необходимостью применения силового тракта для питания электропривода диска с отверстиями, а также с наличием резонансной трубы. Это ограничивает эксплуатационные возможности задатчика . Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для динамической градуировки преобра зователей давления, содержащее рабочую камеру с профилированным соплом и посадочными местами для образцо вого и градуируемого преобразовате лей, а также турбину и диск с пр резями, закрепленные соосно на валу с возможностью вращения напротив профилированного сопла L2J . Недостатком известного устройства является узкий рабочий диапазон воспроизводимых пульсаций давления по частоте и амплитуде. Это объясняется тем, что устройство содерлшт взаимосвязанные каналы задания частоты и амплитуды пульсаций давления Увеличение расхода воздуха приводит к одновременному увеличению как частоты пульсаций (частоты вращения турбины), так и их амплитуды (пульсир пощего давления в рабочей камере) Пoэтo fy невозможно изменить частоту пульсаций давления без изменения их уровня, и воспроизводимый диапазон частот и амплитуд пульсаций ограничивается отдельными точками, лежащими лишь на кривой зависимости 4 uP(f), где UP - амплитуда, а f - частота пульсаций. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для динамической градуировки преобра:зователей давления, содержащем рабочую камеру с профилированным соплом и гнездами для образцового и градуируемого преобразователей, снабженную подводящим трубопроводом, турбину с лопатками, рабочая часть которых расположена напротив сопла, турбина снабжена регулируемым тормозом, а лопатки турбины выполнены с плоскопараллельными стенками. Кроме того, регулируемый тормоз турбины выполнен в виде дополнительного сопла, установленного с другой стороны турбины и соединенного через вентиль с подводящим трубопроводом. На фиг. 1 представлена бхема предлагаемого устройства, на фиг. 2 - рабочие диапазоны воспроизводимых амплитуд и частот на известном и предлагаемом устройствах. Предлагаемое устройство содержит рабочую камеру 1 с профилированным соплом 2 и гнездами для образцового и градуируемого преобразователей (не показаны), турбину 3, насаженную на ось 4 вращения с лопатками, имеющими плоскопараллельные стенки, т.е. межлопаточные каналы выполнены в виде прорезей. Оптимальным вариантом является наклон оси профилированного сопла 2 под углом 45° к поверхности турбинного диска 3. При этом прорези 5 тУрбинного диска 3 наклонены к его поверхности под углом 45, угол между осью профилированного сопла 2 и осью наклонной прорези 5 составляет 90. Устройство содержит также регулируемый тормоз турбинного диска 3, выполненньй в виде тормозного сопла 6, установленного, как и профилированное сопло 2, напротив прорезей турбинного диска 3, но с другой его стороны. Ось. тормозного сопла 6 параллельна оси профилированного сопла 2. Такая установка сопел 2 и 6 приводит к тому, что вращающие моменты, приводимые на турбинный диск 3 сжатым воздухом, проходимым через эти сопла, направлены в противоположные стороны. Профилированное и тормозное, сопла 2 и 6 снабжены вентилями 7 и 8 соответственно. Дополнительно устройство содержит разгонное сопло 9, выполненное -у наподобие профилированного сопла 2, но сдвинутое по отношению к прорезям турбинного диска так, что когда напротив профилированного сопла 2 устанавливается прорезь 5 диска.

3

напротив сопла 9 устанавливается лопатка турбины, и наоборот.

Разгонное- сопло 9 снабжено вентилем 10. Профилированное, тормозное и разгонное сопла 2, 6 и 9 параллельно через вентили 7, 8 и 10 соединены с пневмоаккумулятором или с промьшшенной магистралью (не показаны) . В последнем случае устройство снабжается дополнительно влагоотделителем 11.

Для контроля давления сжатого воздуха, поступаемого в устройство, имеется манометр 12, для контроля частоты вращения турбинного диска 3 лампочка 13 накаливания и фотодиод 14.

Устройство работает следующим образом.

Открывают вентиль 7 и подают в рабочую камеру 1 от пневмоаккумулятора сжатый воздух.. Если в момент подачи последнего напротив профилированного сопла 2 установлена лопатка, то дополнительно открывается разгонное еопло 9 с помощью вентиля 10.

Когда турбинный диск приходит в движение, разгонное, сопло 9 закрывают. Регулировкой вентиля 7- изменяют входное давление в рабочей камере 1. Турбинный диск начинает вращаться с различной угловой скоростью. При этом в рабочей камере 1 возникают гармонич.еские упругие колебания сжатого воздуха (пульсации давления), частота которых изменя.ется с помощью пары лампочек 13 и фотодиода 14, выход которого подключен к частотомеру (не показан), а амплитуда - с помощью образцового преобразователя.

До этого момента работа задатчика не отличается от работы известного устройства, в котором взаимосвязь каналов задания частоты и амплитуды пульсаций давления приводит к тому, что диапазон задаваемых задатчиком

40144

параметров не выходит за точки кривой 15 (фиг.2) на зависимости йР uP(f). Это неизбежно приводит к погрешностям динамической градуировки рабочих преобразователей давления из-за того, что градуировка проводится при различных уровнях входных пульсаций давления дР.

Для получения на различных частр0 тах постоянных уровней пульсаций давления й, дР.2,...,йРп (фиг.2) при достижении частоты f , включают . с помощью вентиля 8 тормозное сопло 6. При этом входное давление в камере 1 не изменяетсяj а частота вращения турбинного диска 3 уменьшается, и устройство последовательно, по мере торможения турбинного диска 3, воспроизводит пульсации давления

0 уменьшающейся частоты, но постоянной амплитуды &РР, т.е. рабочие точки воспроизводимых задатчиком jiapaMeTров лежат уже на прямой 16.

Аналогичным образом можно воспроизводить на различных частотах пульсации давления уровня &Р, , Д Р„ , ... и т.д., т.е. рабочий диапазон воспроизводимых пульсаций давления будет расширен.

д Предлагаемое устройство работает в диапазоне частот 20-4000 Гц при условиях переменного давления 2,55 кПа. При этом уровень входного постоянного давления не превьШ1ает 8 кПа, а коэффициент нелинейных искажений воспроизводимых гармонических пульсаций не превышает 20%. Для воспроизведения аналогичного.частотного диапазона на известном уст- ройстве, принятом за базовый образец, требуется входное давление 56 кПа. При этом уровень воспроизводимых пульсаций для различных частот не постоянен. Кроме того,

- коэффициент нелинейных искажений воспроизводимых пульсаций в известном устройстве значительно вьш1е и достигает 82%.

16

т

12

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИ;ЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДАВЛЕНИЯJ,содержащее рабочую камеру с профилированным соплом и гнездами для образцового и градуируемого преобразователей, снабженную подводящим трубопроводом, турбину с лопатками, раб чая часть которых расположена напротив сопла, oтли aющeeс я тем, что, с цель-о расширения диапазона воспроизводимых пульсаций давления, турбина снабжена регулируемым тормозом, а лопатки турбины выполнены с плоскопараллельными стенками. 2, Устройство по П.1, отличающееся тем, что регулируемый тормоз турбины вьтолнен в виде дополнительного сопла, установленног го с другой стороны турбины и соединенного через вентиль с подводящим трубопроводом. (Л с:

&Pg &PI

Фиг. 2