Устройство для автоматического измерения расхода жидких тел Советский патент 1988 года по МПК G01N9/00 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для онределения параметров жидких сред и может быть использовано в машиностроении, автомобильной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспе- ;чения- измерения плотности жидких тел и повышение чувствительности измерения.

На чертеже изображено предлагаемое |устройство.

I Устройство содержит корпус 1 с каналом 2 давления входа Р. и установленным в нем регулируемым жиклером 3, канал 4 давления выхода РВЫХ с установленным в нем регулятором 5 давления Pg, до 1олнитель- ные каналы 6-8 корпуса 1, пружину 9, ус- пгановленную на торце корпуса 1 с каналом 4, и торец золотника 10 с соплом 11 и замкну- ггой проточкой 12 на его боковой поверх- 1ности, в которую включен канал 13 постоянного давления Р, поддерживаемого клапа- |ном 14 постоянного давления, причем дав- ление Р РХ запорный орган 15 |с Т-образным соплом 16 и проточкой 17 на боковой поверхности, сообш.енной с соплом 16, в которую включен канал 2 давления Р-ех , пружину 18. Опорные витки послед- |ней жестко закреплены с нерабочим торцом запорного органа и торцом поршня 19, диа- pvieTp которого больше диаметра золотника ilO не менее, чем ES десять раз, а на его бо- |ковой поверхности выполнена проточка 20, оторая каналами 21 сообш,ена с полостью 2 переменного объема поршня 19 и кана- пами 6 и 7 давления Р. . включенными в kopnyc 1 с давлением Р„,. каналов 8 и 4.

; Е4ИХ

|Длина пьезометрической трубки 23 с калиб- Ьованными жиклером 24 много больше, чем расстояние между торцами корпуса, внутри которого размешен поршень 19. Вход последнего включен в полость 25 переменного давления и объема так, что он не перекрывает- ся. поршнем 19 в любом положении пружины 26. Опорные витки последней жестко закреплены с противоположным торцом поршня 19 и торцом корпуса 1. Терморегулятор 27 установлен в канале, соединяющем выход пьезометрической трубки 23 за жиклером 24 с каналом 6 давления Р,,. Устройство 28 для измерения циркуляционного расхода жиклера 24 установлено между терморегулятором 27 и каналом 6, выходной сигнал которого связан с блоком 29 управления и индикации. Выходной сигнал датчика 30 температуры полости 25 и циркуляционного расхода жиклера 24 связан с блоком 29 управления и индикации. Датчик 31 давления дифференциального типа включен в полость 25 давления Р через канал 7, проточку 20 и каналы 21 - в полость 22 поршня 10, причем датчик 31, регулятор 5 давления , регулируемый жиклер 3 и

5

0

5

0

5

0

5

0

5

клапан 14 постоянного давления соединены с блоком 29 управления и индикации.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемая жидкость с давлением Р. через регулируемый жиклер 3 канала 2 нагружает полость проточки 17 запорного органа 15 и по Т-образному соплу 16 - полость 25 переменного объема и пьезометрическую трубку 23, через жиклер 24 которой идет расход, проходящий через терморегулятор 27, и через устройство 28 измерения расхода поступает в канал 6 корпуса 1. При этом полость 22, каналы 21 и проточка 20 порщня 19 нагружаются давлением Pg;{ , которое через канал 7, связанный с каналом 8 корпуса 1. сообщено с регулятором 5 давления канала 4. При этом расход через жиклер 3 больше расхода через жиклер 24. В полости 25 поршня 19 растет давление, под действием которого поршень 19 стремится сжать пружину 26 и подняться вверх, причем одновременно с этим растет перепад давления на золотнике 10, сопло 11 которого перекрыто запорным органом 15.

Золотник 10, сжимая пружину 9, вместе с запорным органом 15 смещаются вниз. Пружина 18 из положения сжатия начинает работать на растяжение, преодолевав усилие, с которым запорный орган 15 прижимается к соплу 11, и релейно отрывает его от сопла 11.

Пружина 18 возвращает запорный орган 15 в положение, близкое к исходному. Через сопла 11 и 16 золотника 10 и запорного органа 15 идет расход в канал 4. Перепад давления на золотнике 10 снижается, и он под- действием пружины 9 возвращается в исходное положение. При этом запорный орган 15 мягко перекрывает сопло 11 золотника 10, на котором растет перепад давления. Цикл повторяется с частотой, измеряемой блоком 29 и пропорциональной расходу через сопло 11 золотника 10, который настраивается и лимитируется жиклером 3.

Давление Р в канале 13, который включен в проточку 12 золотника 10, регулируется клапаном 14 с таким расчетом, чтобы обеспечить нулевой или близкий к нему перепад давления на первом к запорному органу 15 пояске золотника 10 и исключить неизмеряемый переток жидкости по его прецизионному зазору из полости давления РВЛ в полость канала 4 давления РВЫХ- При этом давление 1 канала 13 подводится от автономного источника, не связанного с давлением Р , но PB;I 1 РВЫХ РЧастота колебаний запорного органа 15 и золотника 10 по давлению воспринимается датчиком 31 перепада давления, который включен в полости 25 и 22 порщня 19 и электрически связан с блоком 29 управления и индикации, высвечивается на его табло

и фиксируется печатающим устройством. Это положение при нормальной температуре и давлении РВЫ/, равном давлению слива в атмосферу, принимается за начало испытаний по исследованию плотности рабочей жидкости. При этом давление РВМХ поддерживается регулятором 5, а температура исследуемой жидкости задается на входе в канале 2 и фиксируется через датчик 30 температуры. Равновесие системы поршень 19 - запорный орган 15 - золотник 10 определяется давлением в полостях 25 и 22 давлений Р и РВЫ . дифференциальностью площадей золотника 10 и порщня 19 и жесткостью пружин 9, 18 и 26.

Начальная градуировка устройства по расходу, частоте, давлению и температуре осуществляется на известных по плотности жидкостях, после чего устройство исследует рабочие жидкости, например жидкости, на которых испытываются гидравлические ма- щины и механизмы. При этом резулЫ аТы градуировки программируются и выводятся в блок 29, с которым связаны датчики 30 и 31 и элементы 3, 5 и 14 регулирования расхода и давления. Так, например, при исследованиях плотности рабочей жидкости с повышением давления настройка абсолютного давления в полостях 25 и 22 поршня 19 осуществляется автоматически от блока 29. Регулятор 5 давления повышает его с одновременным увеличением давления Рвх, которое регулирутся как управляемым жиклером 2, так и увеличением давления РВХ перед ним. При этом одновременно увеличивается давление Рх в полости 12 золотника 10, величина которого равна или несколько меньше давления , т. е. , и управляется клапаном 14. Между полостями 25 и 22 поршня 19 поддерживается постоянный перепад давления, который обеспечивается автоматически сигналом от дифференциального датчика 31 на блок 29 или вручную давлениями Р , РВЫХПри исследованиях плотности рабочей жидкости с понижением абсолютного давления порядок работы регулятора 5, жиклера 3 и клапана 14 изменяется на противоположный. С увеличением давлений Рвх и РВЫХ плотность исследуемой жидкости при постоянной температуре в полостях 25 и 22 поршня 19 изменяется на разную величину. Причем плотность жидкости в полости 25 увеличивается больше, чем в полости 22 на величину, пропорциональную перепаду давления на поршне 19. При этом увеличиваются сжатие жидкости внутри пьезометрической трубки 23 и вес столба жидкости, которые повышают давление в полости 25. Перепад давления на поршне 19 изменяется, в результате чего последний перемещается

вверх на величину, при которой увеличенная застежка пружины 26 уравновешивает его новое положение. Пружина 18 уменьшает свою начальную затяжку (или растягивается), и запорный орган 15 отрывается от сопла 11 золотника 10 раньше. Следовательно, при увеличении плотности исследуемой жидкости частота индикации на блоке 29 увеличивается. При уменьшении плотносQ ти исследуемой жидкости процесс идет в обратном направлении, и частота на блоке 29 уменьшается.

Аналогичное воздействие на плотность исследуемой жидкости оказывает изменение температуры, так, например, с понижением

5 температуры плотность исследуемой жидкости минерального происхождения при постоянном давлении повышается, в результате чего возрастает частота на блоке 29 и наоборот, с повышением температуры, при

Q тех же условиях, частота на блоке 29 понижается, так как плотность исследуемой жидкости становится меньше. Отсюда следует, что частота выходного сигнала датчика 31, включенного в полости 25 и 22 поршня 19, изменяется пропорционально изменению

5 плотности независимо от воздействующих на нее факторов - давления и температуры, но при постоянном установившемся перед этим расходе.

Установка терморегулятора 27 позволяет расширить возможности температурных исследований, так как дает возможность регулировать температурный перепад между полостями 22 и 25 поршня 19, влияя при этом на плотность рабочей жидкости, а слес- довательно, на равновесие поршня 19 и частоту выходного сигнала. Обеспечение расхода исследуемой жидкости из канала 6 через переменный объем 22, каналы 21 и проточку 20 поршня 19 в канал 7 давления РВЫХ исключает неравномерность темпера0 туры жидкости в переменном объеме 22 и ее действие на равновесие поршня 19, что повышает точность исследования. При этом отслеживание поршня 19 происходит только при нарушении его равновесия, вызван- с ного изменением плотности исследуемой жидкости. Последняя стремится нарушить перепад давления на поршне в полостях 22 и 25 при неизменных значениях давления РВХ РВЫХ. чему способствует изменение плотности в пьезометрической трубке 23, ко0 торая резко изменяет вес столба жидкости в ней и его действие на давление в полости 25, в результате чего поршень 19 изменяет свое положение и затяжку пружин 18 и 26, что воздействует на режим срабатывания запорного органа 15, а следовательно, на

5 частоту индикации блока 29.

Редактор И. Касарда Засаз3184/38

Корректоре. Кравцов Подписное

Составитель Техред И. Верес Тираж 847

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I 13035, Москва, Ж-ЗГз, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

74

4

Рсл РВх Рк Рбых Рсл

Корректоре. Кравцова Подписное