Переносной солевой гигростат Советский патент 1992 года по МПК G01W1/11 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации датчиков точки росы и датчиков относительной влажности газов.

Известен переносной солевой гигростат влажного воздуха - котировочный стакан, выполненный в виде цилиндрического замкнутого объема, заполненного внизу насыщенным раствором соли, а сверху снаб- женного резьбовым отверстием для установки юстируемого датчика относительной влажности воздуха.

Надостатками известного гигростата являются наличие перегрева парогазовой смеси (ПГС) в месте установки юстируемого датчика, вызванного тепловыделениями датчика; длительное время установления

стационарных показаний юстируемого датчика (до 3 ч), обусловленное чисто диффузионным механизмом перемещения ПГС в рабочем объеме гигростата (быстрому (конвективному) перемешиванию ПГС препятствует вертикальный градиент температуры в рабочем объеме). Следствием этого является сравнительно большая погрешность задания относительной влажности воздуха и длительное время,необходимое для создания ПГС с заданными характеристиками.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является переносной солевой гигростат, содержащий термо- статируемый корпус, рабочий объем, устройство для перемешивания ПГС и кассету, заполненную раствором соли. Он обеспечивает более надежную стабилизацию

VI

Ю СА) СЛ N 00

задаваемых параметров ПГС, и обеспечивает повышение точности их поддержания, а также-уменьшение времени выхода на стационарный режим, достигаемое принудительным перемешиванием ПГС с помощью вентилятора.

Недостатками данного гигростата являются большой объем рабочей камеры по отношению к поверхности раствора соли, обуславливающий длительность процесса установления постоянных характеристик ПГС; наличие вентилятора для перемешивания воздуха, обуславливающее увеличение поверхностей в рабочем объеме, способных сорбировать (десорбировать) влагу из ПГС и тем самым удлинять переходные процессы, а также приводящее к дополнительному подогреву ПГС в рабочем объеме, а также отсутствие устройства, предотвращающего или уменьшающего нарушение параметров ПГС при смене поверяемых датчиков.

Цель изобретения - сохранение постоянной величины влажности в рабочей камере или поверке.

Поставленная цель достигается тем, что в известном переносном солевом гигростате, содержащем термостатируемый или теплоизолируемый корпус, рабочую камеру, съемную кассету, заполненную раствором соли, кассета с раствором соли имеет по крайней мере одно цилиндрическое отверстие в виде горловины, соосно которой размещена рабочая камера, выполненная в виде опрокинутого цилиндрического стакана с входными и выходными отверстиями на цилиндрической части, диаметр дна стакана больше отверстия горловины и к его закраинам прикреплено уплотняющее кольцо, нижняя часть стакана соединена с корпусом гигростата через пружинящее кольцо, а величина максимального перемещения рабочей камеры превышает расстояние от входных отверстий до дна стакана.

Предлагаемый гигростат в сравнении с известным отличается тем, что кассета с раствором соли имеет по крайней мере одно цилиндрическое отверстие в виде горловины, соосно которой размещена рабочая камера, которая выполнена в виде опрокинутого цилиндрического стакана с входными и выходными отверстиями на цилиндрической части, диаметр дна стакана больше отверстия горловины, и к закраинам прикреплено уплотняющее кольцо, нижняя часть стакана соединена с корпусом гигростата через пружинящее кольцо, а величина максимального перемещения рабочей камеры превышает расстояние от входных отверстий до дна стакана.

Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение предлагаемого решения с

5 другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от известных, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию

0 изобретения существенные отличия.

На чертеже представлен гигростат, поперечное сечение.

Солевой гигростат содержит корпус 1, заполненный термостатирующей жидко5 стью, например водой, закрывающейся крышкой 2 с теплоизолирующей прокладкой 3, к которой прикреплены направляющие ПГС ребра 4.

Внутри термостата помещается кассета

0 5 с раствором соли 6. Рабочая камера 7 имеет уплотняющее кольцо 8, которое с помощью пружинящей шайбы 9 перекрывает выход ПГС из объема над кассетой с солью в рабочую камеру. Отверстия 10 в рабочей

5 камере служат для выхода ПГС из нее, а отверстия 11 -для входа. Прокладка 12 - уплотнительная между корпусами термостата и рабочей камеры. Прокладка 13 предназначена для уплотнения рабочей камеры

0 после помещения в нее датчика 14, показанного на чертеже пунктирными линиями.

Гигростат работает следующим образом.

После размещения кассеты 5 в корпусе

5 термостата, над раствором соли 6 установится постоянное значение парциального давления .водяного пара и относительной влажности воздуха.

При помещении в рабочую камеру 7 дат0 чика 14, он своим корпусом нажмет на пружинящую шайбу 9 и рабочая камера, поднявшись, откроет проход ПГС из объема над кассетой с солью к рабочей камере. Охлажденная над раствором соли ПГС будет

5 опускаться в зазор между корпусами термостата и рабочей камеры и через отверстия 11 поступать внутрь рабочей камеры. Так как равновесная температура на поверхности датчика всегда выше температуры окру0 жающей среды, то ПГС, нагреваясь у поверхности датчика, будет подниматься вверх и выходить через отверстия 10 в объем над кассетой. Ребра 4 будут направлять нагретую ПГС к кассете с солью, где она,

5 остывая, снова опустится ко входу в камеру. Таким образом будет происходить перемешивание ПГС во всем объеме гигростата.

Наибольший практический интерес представляет случай, когда объем ПГС в рабочей камере составляет незначительную

часть объема ПГС над раствором с солью, например, 0,01. При таком соотношении объемов можно практически полностью (с погрешностью, не превышающей 1%) исключить влияние на длительность процесса установления постоянных показаний датчика наиболее медленного процесса диффузии водяного пара из раствора в объем над кассетой. Инерционность гигростата в этом случае определяется только скоростью пе- ремешивания ПГС и, как показывает расчет, может быть доведена до 10-20 с.

Физический смысл достигаемого положительного эффекта заключается в следующем. Каждый датчик при работе выделяет некоторое количество теплоты, которая расходуется на подогрев окружающей его ПГС. Наиболее ясно это утверждение иллюстрируется работой известных подогревных электролитических датчиков точки росы, для которых принято нормировать в технической документации величину тепловыделения в рабочем режиме. Размещение рабочей камеры ниже кассеты с раствором соли приводит к возникновению циркуля- ции ПГС между рабочей камерой и обьемом над раствором в кассете, вызванной естественной конвекцией. ПГС, проходя над раствором соли и охлаждаясь, будет, из-за увеличения плотности, опускаться вниз по зазору между корпусом термостата и рабочей камеры и, дальше, подниматься по рабочей камере, омывая поверяемый датчик.

Скорости движения ПГС при естественной конвекции будут, как правило, меньше чем скорости ее движения при принудительном перемешивании с помощью вентилятора, как это имеет место в известном устройстве. Однако время выхода на режим с постоянными характеристиками ПГС в из- вестном устройстве определяется не скоростью перемешивания, а насыщающей (осушающей) производительностью кассеты с раствором соли, которая определяется отношением площади над поверхностью раствора к общему объему ПГС в гигростате. Скорости газов при естественной конвекции подробно изучены. Выражения для средних скоростей восходящего и нисходящего потоков ПГС имеют вид:

V (rg/48n)(AT/T)w2,

где г- плотность ПГС; g - ускорение свободного падения; п - вязкость ПГС; W - поло- . вина ширины зазора; Д Т - разность между температурами поверхности датчика и стенки камеры; Т - средняя температура этих поверхностей.

Для случая поверки в предлагаемом устройстве электролитического подогревного датчика влажности воздуха типа ДВ-1К, имеющего длину 0,07 м и диаметр 8 мм, средняя скорость восходящего потока составит 0,0112 м/с. При внутреннем диаметре камеры, равном 0,01 м, это даст расход ПГС 3,4. м3/с, Полный объем газа в камере составит, для нашего случая, 2,83«10 6 м3. Таким образом, однократная смена ПГС в рабочей камере произойдет за 8 с.

Уменьшение размеров камеры дает положительный эффект еще и за счет уменьшения общей площади поверхностей, способных сорбировать (десорбировать) влагу.

Наличие в кассете, по крайней мере, одного цилиндрического отверстия в виде горловины, соосно которой вниз от кассеты размещена имеющая возможность вертикального перемещения рабочая камера, которая выполнена в виде опрокинутого цилиндрического стакана с входными и выходными отверстиями на цилиндрической части стакана, расположенными соответственно снизу и сверху, уплотняющего кольца на дне камеры, герметизирующей проклад- к и., расположенной ниже входных отверстий, а также устройства подъема и фиксации камеры в нижнем и верхнем положении приводит к сохранению постоянной величины влажности газа в рабочей камере при поверке, так как позволяет организовать циркуляцию ПГС за счет естественной конвекции и только во.время наличия поверяемого датчика в рабочей камере.

Формула изобретения

Переносной солевой гигростат, содержащий теплоизолированный или термостатированный корпус, рабочую камеру, съемную кассету, заполненную раствором соли, отличающий с;я тем, что, с целью сохранения постоянной величины влажности в рабочей камере при поверке, кассета с раствором соли имеет по крайней мере одно цилиндрическое отверстие в виде горловины, соосно которой размещена рабочая камера, которая выполнена в виде опрокинутого цилиндрического стакана с входными и выходными отверстиями на цилиндрической части, диаметр дна стакана больше отверстия горловины и к его закраинам прикреплено уплотняющее кольцо, нижняя часть стакана соединена с корпусом гигростата через пружинящее кольцо, а величина максимального перемещения рабочей камеры превышает расстояние от входных отверстий до дна стакана.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке, изготовлении и эксплуатации датчиков точки росы и датчиков относитель2 ной влажности газов. Цель изобретения - повышение точности поддержания параметров парогазовой смеси /ПГС/, сокращение времени выхода на стационарный режим. Солевой гигростат содержит корпус, заполненный термостатирующей жидкостью, закрывающийся крышкой с термоизолирующей прокладкой, к которой прикреплены направляющие поток парогазовой смеси /ПГС/ ребра. Внутрь термостата помещается кассета с раствором соли. Рабочая камера имеет уплотнительные прокладки, уплотняющее кольцо, которое с помощью пружинящей шайбы перекрывает выход ПГС из объема над кассетой с солью в рабочую камеру. Отверстия в рабочей камере служат для выхода ПГС из рабочей камеры и входа в нее. 1 ил. Ё