Устройство для определения объемного содержания нерастворенного газа в исследуемой жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01N7/14 

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано для определения объемного содержания нерастворенного газа, содержащегося в рабочей жидкости гидроприводов.

Целью изобретения является повышение точности определения.

На фиг.1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1 с основным каналом 2, диаметр которого равен диаметру гидролинии 3. Центральная часть канала 2, расположенная между параллельными плунжерами 4 и 5, является одновременно камерой 6 сжатия.

В корпусе 1 выполнены первый и второй обводные каналы 7 и 8 и вспомогательный канал 9. Каналы 7 и 8 предназначены для движения потока рабочей жидкости параллельно камере 6 сжатия соответственно при отборе пробы и во время проведения замера. Каналы 7 и 9 совместно с участками канала 2 между плунжерами 4, 10 и 5, 11 образуют замкнутую герметизирующую камеру, предназначенную для предотвращения утечек из камеры 6 сжатия во время проведения замера. В плунжере 11 выполнен продольный паз 12, служащий для приведения к атмосферному давлению давления в герметизирующей камере. Для перемещения в вертикальной плоскости плунжеров 4 и 5 служит ручка 13с пазами, шарнирно закрепленная на корпусе 1. Поршень 14 с двухсторонним штоком и поршень 15 с односторонним штоком, расположенные в расточках корпуса 1 и имеющие одинаковые размеры соответствующих диаметров, служат для создания давлений соответственно в камере б сжатия и герметизирующей камере с помощью насоса 16. Для подвода жидкости от насоса 16 под поршни 14 и 15 в корпусе 1 выполнены каналы 17 и 18. Полости расточек под поршни 14 и 15 со стороны камеры 6 сжатия и герметизирующей камеры соединены каналом 19. Втулки 20 и 21 ограничивают ход поршней 14 и 15 при их установке в начальное положение. На корпусе 1 закреплен регистрирующий прибор 22, соединенный со штоком поршня 14. В корпус 1 встроены фиксаторы 23. 24 и 25 положения плунжеров 4, 10 и 11 и газоспускная пробка 26, соединенная с расточкой поршня 14. Разделительный поршень 27, расположенный в расточке корпуса 1, соединенный с одной стороны с камерой 6 сжатия, а с другой - с каналом 7, служит для приведения перед замером к атмосферному давлению давление в камере 6 сжатия, Дополнительный

поршень 28 с односторонним штоком, размещенный в расточке корпуса 1 и установленный с возможностью при его перемещении разрывного контакта с разделительным поршнем 27, служит для фиксации последнего в начальном положении. Штоковая полость расточки под поршень 28 соединена с атмосферой, а бесштоковая через распределитель 29 - либо с насосом 16,

0 либо с гидробаком 20. В штоковой полости расточки под поршень 28 между корпусом 1 и поршнем 28 установлена пружина 31, служащая для освобождения поршня 27 от фиксации.

5 Переливной клапан 32 служит для поддержания постоянного давления на выходе насоса 16. К напорной линии насоса подключен манометр 33, а к камере 6 сжатия - датчик давления (не показан).

0 Измерение объемного содержания нерастворенного газа в жидкости производится предлагаемым устройством следующим образом.

Устройство устанавливается последова5 тельно в гидролинию 3, и движущаяся по ней исследуемая жидкость протекает через устройство по каналу 2 в направлении от плунжера 10 к плунжеру 11. Каналы 7 и 9

0 перекрыты плунжером 5, а канал 8 - плунжером 10. Перед проведением измерения газоспускную пробку 26 отвинчивают на один оборот, удаляя из полостей расточек под поршни 14 и 15 газовые пробки, после

5 чего пробку 26 затягивают, а также снимают показание датчика давления в камере 6 сжатия. При перемещении ручки 13 вниз плунжеры 4 и 5 перемещаются в нижнее фиксированное положение, перекрывая ка0 нал 2 и одновременно открывая первый обводной канал 7. При этом между плунжерами 4 и 5 образуется камера 6 сжатия, заполненная пробой исследуемой жидкости, находящейся под давлением, равным

5 давлению в потоке жидкости в гидролинии 3. Одновременно на электромагнит распределителя 29 подается сигнал электроуправления и происходит переключение распределителя 29 в положение, соединяю0 щее поршень 28 с гидробаком 30, при этом под действием пружины 31 поршень 28 освобождает поршень 27 от фиксации. Затем последовательно перемещаются в нижние фиксированные положения плунжеры 10 и

5 11, При этом жидкость движется через устройство по каналу 8, а жидкость в каналах 7 и 9 отсекается от гидролинии 3 и ее давление равно атмосферному, так как при перемещении плунжера 11 она посредством продольного паза 12 в нем кратковременно соединяется с атмосферой. Одновременно с

этим давление в камере 6 сжатия также становится равным атмосферному за счет перемещения разделительного поршня 27 под действием перепада давлений на его торцах. После этого производится сжатие жидкости в камере 6 сжатия и герметизирующей камере путем подачи жидкости из бака 30 насосом 16 через распределитель 29 и каналы 17 и 18 под поршни 14 и 15, вызывая их перемещение в корпусе 1, причем за счет равенства диаметров поршней 14 и 15 и их штоков на эти поршни действуют одинаковые усилия сжатия, а за счет соединения поршня 14 со стороны камеры 6 сжатия с поршнем 15 со стороны герметизирующей камеры в этих камерах развиваются равные давления. Это обеспечивает отсутствие утечек из камеры 6 сжатия и перетечек в нее жидкости по зазорам плунжерных пар, формирующих эту камеру, во время проведения замера. Давление, определяющее усилие сжатия, контролируется по манометру 33 и выдерживается постоянным благодаря работе насоса 16 и переливного клапана 32. Время выдержки пробы под давлением, необходимое для полного растворения газа в жидкости, выбирается согласно результатам существующих исследований по растворению газов в жидкостях. После полного растворения газа в жидкости поршень 14 останавливается и с регистрирующего прибора 22 снимаются показания о ходе штока поршня.

По величине хода штока поршня определяется объем газа, растворившегося при сжатии пробы, приведенный к атмосферному давлению

Vr

jrd

h,

где d - диаметр штока поршня;

h - ход штока поршня.

Этот объем является искомым объемом нерастворенного газа, содержащегося в исследуемой жидкости в момент отбора пробы. По величине этого объема и снятым показаниям датчика давления определяют коэффициент газосодержания исследуемой жидкости

Vr

ГО

Е-Р

+ Vr

Р +Р

am

Снабжение устройства разделительным поршнем, размещенным в выполненной в корпусе расточке, соединенной с одной стороны с камерой сжатия, а с другой - с первым обводным каналом, позволяет при кратковременном соединении первого обводного канала с атмосферой привести давление газожидкостной смеси в отсеченной

камере сжатия к атмосферному путем увеличения объема камеры сжатия за счет перемещения разделительного поршня под действием перепада давлений на его торцах. Снабжение устройства дополнительным поршнем с односторонним штоком, установленным в расточке корпуса соосно разделительному поршню, и упругим элементом, установленным между корпусом и дополнительным поршнем со стороны штока, а также соединение штоковой полости расточки под дополнительный поршень с атмосферой, а бесштоковой - либо с источником избыточного давления, либо с атмосферой обеспечивает автоматическую

фиксацию разделительного поршня в начальном положении при соединении бесштоковой полости с источником избыточного давления и автоматическое освобождение разделительного поршня от

фиксации при соединении этой полости с атмосферой. Все вместе взятое позволяет приводить перед измерением пробу к атмосферному давлению без отведения части газожидкостгюй смеси из пробы, а следовательно, и бе-i изменения газосодержания в ней.

Приведение пробы к атмосферному давлению путем отведения части пробы из камеры сжатия при кратковременном

соединении пробы с атмосферой, имеющее место в прототипе, вносит дополнительную погрешность в результат определения. Величина и знак этой погрешности зависят от того, в какой пропорции находятся газовая

и жидкая составляющие той части пробы, которая отводится из камеры сжатия, по сравнению с действительным соотношением этих составляющих в пробе при ее отсечении.

При отведении из пробы чистого газа

содержание газа в пробе занижается по сравнению с действительным в KI раз;

Изобретение относится к неорганической химии, может быть использовано для определения объемного содержания нерастворенного газа в гидросистемах и позво11 33 ляет повысить точность определения. Повышение точности достигается за счет введения в устройство поршня (П) 27, размещенного в расточке корпуса, соединенной с камерой сжатия и каналом, поршня 28 с односторонним штоком и пружиной 31. Перед проведением измерения П 27 зафиксирован в исходном положении штоком поршня 28. После отсечения пробы жидкости в камере П 27 освобождается от фиксации пружиной 31 при переключении распределителя 29. При проведении к атмосферному давления в канале давление в камере также становится атмосферным за счет перемещения П 27. Это позволяет исключить изменения величины газосодержания в пробе при ее подготовке к измерению и повысить точность, 3 ил. А-А 27 V Ё С со 00 Os О ю Фиг.

где VK - объем камеры сжатия при расположении разделительного поршня в начальном положении;

Е - модуль объемной упругости жидкости;

Р - показание датчика давления перед проведением отсечки пробы.

.

л

am

V.+zЈh L

При отведении из пробы чистой жидкости содержание газа в пробе завышается по сравнению с действительным в К2 раз:

К 1 4- - -

/ - I т- ., тгh V

A V Рал, При этом конкретная величина искажения гаэосодержания в пробе неизвестна и ее можно лишь оценивать значениями Ki и Ка. Так, при Р/Рат 2 и действительном значении газосодержания в исследуемой жидкости m - 0,030 величина искажения газосодержания в отсеченной пробе находится в пределах от Ki 2,94 до Ка 1,02, т.е. величина газосодержания в пробе после приведения ее к атмосферному давлению находится в пределах 0,0102-0,0306. Формула изобретения Устройство для определения объемного содержания нерастворенного газа в исследуемой жидкости, включающее корпус с основным, двумя обводными и вспомогательным каналами, два основных и два вспомогательных плунжера с поперечными отверстиями, установленных с возможностью перекрытия каналов при их перемещении с образованием между основными плунжерами камеры сжатия, поршень с двухсторонним штоком, подсоединенный

,-.

7

23

10

15

20

25

к регистрирующему прибору, поршень с односторонним штоком, при этом первый вспомогательный плунжер размещен между входами, второй - между выходами первого и второго обводных каналов, во втором вспомогательном плунжере выполнен канал в виде продольного паза на его поверхности, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения, устройство снабжено разделительным поршнем, размещенным в выполненной в корпусе расточке, дополнительным поршнем с односторонним штоком и упругим элементом, размещенными соосно в камере, подсоединенной к корпусу, причем упругий элемент размещен между корпусом и дополнительным поршнем, а односторонний шток размещен в расточке корпуса вместе с разделительным поршнем, расточка подсоединена торцом к камере сжатия, а боковой поверхностью - к первому обводному каналу, при этом штоковая область камеры для дополнительного поршня соединена с атмосферой, а бесштоковая - с источником избыточного давления

25

Фиг.1

Фиг.З