Устройство для измерения дроссель-эффекта газа Советский патент 1992 года по МПК G01K17/00 

Изобретение относится к области исследования термодинамических свойств веществ и может быть использовано при разработке установки по измерению дроссель-эффекта газа

Известно устройство для измерения дроссель-эффекта, содержащее

дроссель с иглой и подсоединенные к нему трубки подвода и отвода газа.

Недостатком данного устройства является недостаточная адиабатичность и точность измерения дроссель-эффекта газов в результате кондуктивного

теплообмена элементов устройства с окружающей средой.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для измерения дроссель-эффекта газа, содержащее вакуумную камеру с герметичной крышкой и патрубком вакуумирования, размещенные в ней дроссель с иглой, подсоединенные к нему трубки подвода и отвода газа с капиллярами датчиков давления и капсулами термодатчиков, термостат, имеющий холодильник с трубками подвода и отвода охлаждающей среды и тракт термостатируемого газа,

Недостатком известного устройства является кондуктивный теплообмен и теплообмен излучением элементов устройства между собой и с окружающей средой, что ухудшает точность измерения дроссель-эффекта газа

Цель изобретения - повышение точности измерения о

Указанная цель достигается тем, что в устройство для измерения дроссель-эффекта газа, содержащее вакуумную камеру с крышк ой, в которой размещены термостат с трубчатым холодилником и нагревателем, дроссель с иглой и подсоединенные к нему трубки для подвода и отвода газа, первая из которых на части своей длины выполнена спиральной и пропущена через термостат, датчики температуры, установленные в этих трубках, и датчики давления, соединенные с трубками своими капиллярами, введены цилиндрический шток с вауумным уплотнением, установленный в крышке вакуумной камеры соосно с иглой дросселя, с возможностью осевого перемещения, и теплопроводы в виде прутков, одни концы которых закреплены соответственно на трубке для отвода газа и капиллярах, а другие - на термостате, выполненном в виде металлического блока и установленном в вакуумной камере на трубках подвода газа и холодильника, закрепленных в ее крышке о

Кроме того нагреватель и холодильник выполнены в виде трубчатых спиралей и размещены соответственно снаружи и внутри спирали трубки подвода газа, в контакте с ней

На фиг. 1 изображено устройство для измерения дроссель-эффекта газа на фиг. 2 - металлический термостат,

10

732191ч

Устройство для измерения адиабатического дроссель-оффекта газа содержит дроссель 1 с иглой 2 и подсоединенные к нему трубки 3 и 4 подвода и отвода газа с капиллярами 5 датчиков давления и капсулами 6 и 7 термодатчиков, металлический термостат 8, имеющий тракт 9 для термостати- рующего газа, холодильник 10 с трубками 11 и 12 подвода и отвода охлаждающей среды и нагреватель 13. При этом тракт 9 термостатируемого газа переходит в трубку 3 подвода газа перед капсулой 6 термодатчика„ Устройство снабжено также вакуумной камерой 14 с герметичной крышкой 15 и патрубком 16 вакуумирования, в которой размещены термостат 8 и дроссель 1 с зазором относительно стенок камеры. Трубки 3 и 4 подвода и отво15

20

5

5

да газа, трубки 11 и 12 подвода и отвода охлаждающей среды и капилляры 5 установлены газоплотно в герметичной крышке 15.

Устройство снабжено цилиндрическим штоком 17 постоянного диаметра по его длине с разъемным соединением 19 с иглой 2 и вакуумным уплотнением 18, закрепленным на крышке 15.

О Устройство снабжено также отражающими излучение экранами 20, размещенными вдоль внутренних стенок вакуумной камеры 14 и охватывающими поверхности дросселя 1, трубок 3 и 4 подвода и отвода газа, капилляров 5 и термостата 8, и теплопроводами 21, выполненными в виде прутков из высокотеплопроводного металла, закрепленных одним концом на термостате 8,

0 а другим - на трубке 4 отвода газа после капсулы 7 и на капиллярах 5.

Металлический термостат может быть выполнен в виде металлического стакана 22, наполненного легкоплав5 ким металлом, и размещенных в последнем винтообразных металлических трубок холодильника 10, нагревателя 13 и тракта 9, расположенных в стакане коаксиальными чередующимися слоями

0 (фиг. 2). Металлический термостат снабжен термометром 23, расположенным в металлическом стержне 24 В трубке нагревателя 13 размещена изолированная электроспираль 25.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый газ с заданным давле« нием через трубку 3 поступает в тракт 9 термостата 8, при прохождеS

нии которого термостатируется при заданной температуре, Термостати- рование обеспечивается регулированием расхода охлаждающей среды, поступающей по трубке 11.в холодильник 10 и отводимой по 12, а также регулированием мощности тепловыделе- ния нагревателя 13„ Заданная температура крнтролируется термометром 23 . Исследуемый газ с заданной температурой и давлением из термостата 8 по трубке 3 поступает в капсулу 6 темодатчика, где измеряется его температура перед дросселированием. Давление газа измеряется датчиком давления через капилляр 5, соединенный с трубкой 3„ Далее газ проходит чере дросрелъ 1, в котором осуществляется его дросселирование с понижением давления и соответствующим изменением температуры Степень падения давлени регулируется иглой 2, положение которой устанавливается штоком 17 через разъемное соединение 19„ Температура и давление сдросселированного газа измеряются соответственно термодатчиком в капсуле 7 и датчиком давления через капилляр 5, соединенный с трубкой 4„ Исследованный газ отводится по трубке 4„

В процессе измерения дроссель-эффекта вакуум в камере 14 обеспечивается вакуумированием через патрубок 16, При этом устраняется конвективный теплообмен между элементами устройства, расположенными в камере 14, и окружающей средой. Благодаря креплению дросселя 1 и термостата 8 в камере 14 посредством соединения трубок 3,4,11 и 12 и капилляров 5 с крыкой 15 кондуктивный теплообмен с окружающей средой минимален и ограничен тепловыми потоками по указанным трубкам и капиллярам. При этом теплообмен по трубкам 3,11 и 12 замкнут на массивный термостат 8 и не влияет на изменение температуры газа в кап- супе 6 о Теплообмен по трубке 4 устраняется потоком отводимого газа и не влияет на измерение температуры газа в капсуле 7„ Для уменьшения кондуктивного теплообмена по трубке 4 и капиллярам 5 их тепловые потоки, замыкаются на термостат 8 через теплопроводы 21„

Для изменения положения иглы 2 без кондуктивного теплообмена с окружающей средой шток 17 опускается

5

в вакуумном уплотнении 18 до зацепления ответных частей разъемного соединения 19 между собой. Далее гаток 17 поворачивается на необходимое число оборотов, что приводит к вертикальному перемещению иглы 2 в дросселе 1 благодаря резьбовому соединению, и поднимается в исходное положение. Теплообмен излучением между элементами устройства и стенками камеры 14 сводится к минимуму отражающими экранами 200

При термостатировании исследуемого газа эффективный теплообмен между газом, охлаждающей средой и нагревателем обеспечивается чередованием соответствующих винтовых каналов тракта 9, холодильника 10, нагревателя 13, размещенных в легкоплавком металле, заполняющем металлический стакан 25 о

Формула изобретения

1 о Устройство для измерения дроссель-эффекта газа, содержащее ваку- . умную камеру с крышкой, в которой размещены тремостат с трубчатым холодильником и нагревателем, дроссель с иглой и подсоединенные к нему трубки для подвода и отвода газа, первая из которых на части своей длины выполнена спиральной и пропущена через термостат, датчики температуры, установленные в этих трубках, и датчики давления соединенные с трубками своими капиллярами, отличающ е- е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены

цилиндрический шток с вакуумным уплотнением, установленный в крышке вакуумной камеры соосно с иглой дросселя, с возможностью осевого перемещения, и теплопроводы в виде

прутков, одни концы которых закреплены соответственно на трубке для отвода газа и капиллярах, другие - на термостате, выполненном в виде металлического блока и установленном в вакуумной камере на трубках подвода газа и холодильника, закрепленных в ее крышкео

2, Устройство по п„ 1, отличающееся тем, что нагреватель и холодильник выполнены в виде трубчатых спиралей и размещены соответственно снаружи и внутри спирали трубки для подвода газа, в контакте с ней,

фиг.1

Фиг.2.

Изобретение относится к исследованию термодинамических свойств веществ и позволяет повысить точность измерения дроссель-эффекта газа. В вакуумной камере размещены тепло- стат в виде металлического блока, дроссель с иглой и теплопроводы в виде прутков Термостат установлен на трубках подвода газа и холодильника, пропущенных через него и закрепленных в крышке камеры На выходе из термостата трубка подвода газа подсоединена к дросселю, соединенному с трубкой для отвода газа Соосно с иглой дросселя в крышке вакуумной камеры с возможностью осевого перемещения установлен шток с вакуумным уплотнением Теплопроводы одними концами закреплены на термостате, а другими соответственно на трубке для отвода газа и капиллярных датчиков давления, соединенных: с ней и трубкой для подвода газа После термостати- рования исследуемый газ проходит через дроссель, в котором осуществляется его дросселирование с понижением давления и соответствующим изме- нением температуры. Степень падения давления регулируется иглой, положение которой устанавливается штоком через разъемное соединение его с иглой Температура и давление сдрос- селированногр газа измеряются соответствующими датчиками Теплообмен излучением в камере сводится к минимуму отражающими экранами 1 ЗоП ф-лы, 2 ило с (Я со ю Ј