Способ метрологической аттестации задатчиков давления с нецилиндрическим поршнем и соплом Советский патент 1987 года по МПК G01L27/00 

11

Изобретение относится к технике измерения давления, а именно к способам метрологической аттестации гру зопоршневых задатчиков давления с нецилиндрическим поршнем, и может быть использовано в метрологической практике,

Целью изобретения является повышение точности, расширение диапазона давлений и снижение трудоемкости метрологической аттестации задатчиков давления с нецилиндрическим поршнем.

На чертеже изображено устройство, с помощью которого реализуется данный способ (на примере задатчика избыточного .давления).

Устройство содержит нецилиндрический поршень 1, расположенный внутри сопла 2. Полость 3, образованная поршнем 1 и соплом 2, соединена с ротаметром 4, емкостью 5 и напоро- мером 6. Ротаметр 4 соединен с емкостью 7, которая соединена с выходом дросселя 8 регулятора 9 расхода. Емкость 5 соединена с образцовым прибором 10 и камерой 11 обратной связи регулятора 9 расхода. Вход дросселя 8 соединен с напоромером 12 и камерой

13,внутри которой расположено седло

14,соединенное с камерой 15. В камере 15 расположено седло 16, соединенное с источником давления питания. Жесткие центры 17 и 18 мембран 19-22 соединены с клапанами 23 и 24 соответственно. Камеры 25 и 16 сообщаются с атмосферой. Эффективные площади мембран 19-22 связаны соотношением

.K (1)

Т7 V гг

где К - коэффициент регулятора расхода (К 1).

Способ реализуется следующим образом.

В сопло 2 опускают груз 1, соответствующий давлению , При включении источника давления питания поршень 1 всплывает с кромки сопла 2 и остается во взвешенном состоянии. Выходное давление Р задатчика определяется по формуле

ел

0,99985 ...,

(2)

СА

где 0,99985 - коэффициент, учитывающий потерю веса гирь весов в воздухе;

18819

- масса поршня 1;

- местное ускорение свободного падения;

- эффективная площадь

нецилиндрического порш

ня при давлении Р.

ел

Регулятор 9 расхода при этом находится в состоянии равновесия, определяемом соотношениями

P fi9 -Pa-F2o-(Pi .-Pa)-FM о

F..Hr-P

14

о

)-FH

где Р - давление в седле 14; пит давление, создаваемое

источником давления питания;

14 1Ь

16 соответственно. По конструктивным соображениям

принято:

4 и F( - площади среза седел 14 и

25

. 9 f 2, F, ; F, F2, F2 ; F,,F,,Fj .

При Fj« F, из (4) следует, что отношение давления

30

Ра

- К const...

(4)

40

45

50

и не зависит от давления Р, воспроизводимого задатчиком, и давления Р питания. Однако в реальных задатчиках, особенно в области малых давлеэ

- J НИИ (Р с .) коэффициент К меняется вследствие увеличения влияния трения в узлах седло-клапан на работу регулятора расхода. При этом условие (4), обеспечивающее постоянство эффективной площади поршня задатчика давления, нарушается.

Предлагаемый метод метрологическо аттестации позволяет учесть зависимость коэффициента К от давления Р..

При аттестации массу т поршня определяют взвешиванием на весах (не показано).

С помощью образцового прибора 10 определяют путем многократных сличений значение F эффективной площади поршня 1. Одновременно ротаметром 4 измеряют объемный расход Q. воздуха через задатчик, а напоромерами 6 и 12 - давления Р, и (Р-,),, . Вычисля55

- - ют отношение:

с ел

(Pilc L Р,

(5)

ел,

313188

Далее в сопло 2 последовательно устанавливают поршни, соответствуюпще всем значениям давления, для которых проводится аттестация. Напоромерами 6 и 12 измеряют давления (Р,). и Р. , и вычисляют отношения:

К.

(Pi),

Р.

(6)

где (Р«),- - среднее значение давления перед постоянным дросселем 8;

1

п

J

1

n - число измерений, для всех i точек диапазона давлений, вос- -производимых задатчиком.

Далее по формуле20

, .),,

де Ррд и F - эффективные площади

поршня в первой и 25 i-й (i 2,3,4...) точке рабочего диапазона соответственно;

-диаметр сопла задатчика;30

-плотность воздуха при нормальных условиях;

-. выходное давление в

первой точке;

j, - объемный расход возду- 35 ха через задатчик в первой точке;

D

Р

РСЛ

Р,

К,

Paii.

РГ.

« а,- ас.

р.

1

-давления перед постоянным дросселем в 1-й и в первой точке соответственно;

-выходное давление в i-й точке,

рассчитывают значения эффективной площади поршня 1, номинальные массы грузов и определяют погрешность за- датчика давления.

Использование предлагаемого способа обеспечивает повьш1ение производительности аттестации, так как трудоемкая операция сличения произво- дится только при одном значении давления; высокую точность аттестации

,

5

0

5

0

5

0

е

Q

194

за счет использования уравнения связи между параметрами задатчика; практическую возможность проведения аттес- тадии при давлениях менее 100 Па; возможность повышения точности рабочих средств измерения при давлении, не превышающем 4 кПа.

Формула изобретения

Способ метрологической аттестации задатчиков давления с нецилиндрическим поршнем и соплом, содержащих регулятор расхода с постоянным дросселем, заключающийся в задании в одной из точек рабочего диапазона выходного давления, его измерении образцовым прибором, определении зффективной площади поршня в этой точке, определении эффективной площади поршня в других точках диапазона, расчете масс поршня для получения заданных давлений и определении погрешности задатчика, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, расширения диапазона аттестуемых давлений и снижение трудоемкости, определение зффективной площади поршня в других точках диапазона производят по соотношению

F F l - I §3|II.Q (,

( Ч DZ Ьсд Т

где F эффективные площади

поршня в первой и i-й (,3,4...) точке рабочего диапазона соответственно;

D - диаметр сопла задатчика;р - плотность воздуха при

нормальных условиях; Pj. - выходное давление в

первой точке;

- объемный расход воздуха через задатчик в первой точке;

.. - р ,

к

ел

Расл.

и р. - давления перед пос- тоянным дросселем в i-й и в первой точке соответственно; Р. - выходное давление в i-й точке.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность, расширить диапазон аттестуемых давлений и снизить трудоемкость аттестации. В сопло 2 последовательно устанавливают поршни 1, соответствующие всем значениям аттестуемых давлений. Выходные давления задатчика измеряют напоромерами 6 и 12 и используют для вычисления коэф. регулятора расхода. Эффективную площадь поршня 1 в различных точках диапазона давлений определяют из соотношения, связывающего эффективную площадь поршня, выходное давление и объемный расход воздуха через задат- чик в первой точке. 1 ил. (Л