УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ РАСХОДОМЕРНЫХ СОПЛ НА КРИОГЕННОЙ ЖИДКОСТИ Советский патент 2006 года по МПК G01F25/00 

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для градуировки расходомеров на криогенных жидкостях, в частности, кислороде и водороде, используемых в качестве ракетного топлива.

Известны устройства для градуировки жидкостных расходомеров различных типов, в том числе расходомерных сопл, включающие измерительный резервуар для жидкости, расходный трубопровод с закрепленным на нем расходомером и средство измерения количества жидкости, проходящей через расходомер (см., например, Б.В.Бирюков и др. "Точные измерения расхода жидкостей", М.: Машиностроение, 1977, с.48, рис.19). В известном устройстве расходомер размещен на участке расходного трубопровода, находящемся вне измерительного резервуара, что обуславливает большую величину погрешности при градуировке его на криогенной жидкости: вследствие большого внешнего теплопритока на этом участке расходного трубопровода и узле крепления расходомера, обусловленного большой разностью температур между окружающей средой и криогенной жидкостью (температура кипения жидкого водорода составляет -253°C), происходит испарение части криогенной жидкости на входе в расходомер и нарушаются необходимые требования по сплошности и плотности жидкости, протекающей через расходомер.

Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является устройство для градуировки расходомеров на криогенной жидкости, содержащее теплоизолированный измерительный резервуар для жидкости с системой наддува и дренажа паров, расходный трубопровод с закрепленным на нем расходомером, криогенную ванну и средство измерения количества жидкости (см. вышеназванную книгу Б.В.Бирюкова и др. Точные измерения расхода жидкостей, с.44, рис.16). Расходомер (например, расходомерное сопло) и прилегающий к нему участок расходного трубопровода помещены в криогенную ванну для предотвращения теплопритока к подаваемой на сопло криогенной жидкости и обеспечения точности градуировки. Измерение расхода криогенной жидкости из резервуара производится по изменению выталкивающей силы поплавка, погруженного в криогенную жидкость и связанного через силопередающее устройство с чувствительным элементом силоизмерителя.

Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная наличием специальной теплоизолированной криогенной ванны, включающей дополнительно системы подачи и отвода криогенной жидкости и отвода паров. Кроме того, в известном устройстве не исключена полностью возможность внешних теплопритоков к подаваемой на расходомерное сопло криогенной жидкости (например, на участке расходного трубопровода между резервуаром и криогенной ванной) и, следовательно, наличия погрешностей при градуировке.

Целью предложенного технического решения является упрощение конструкции устройства для градуировки расходомерных сопл на криогенной жидкости и повышение точности градуировки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для градуировки расходомерных сопл на криогенной жидкости, включающем теплоизолированный измерительный резервуар, расходный трубопровод с закрепленным на нем соплом и средство измерения количества жидкости, сопло закреплено на нижнем конце расходного трубопровода, размещенном внутри измерительного резервуара вблизи нижнего днища.

Конструкция предложенного устройства представлена на прилагаемых чертежах, где:

на фиг.1 изображена общая схема устройства,

на фиг.2 - узел 1 крепления крышки с расходным трубопроводом к вертикальному патрубку измерительного резервуара.

Устройство содержит вертикальный измерительный резервуар 1 (фиг.1) для криогенной жидкости с экрано-вакуумной теплоизоляцией 2 и трубопроводами залива 3 и слива 4 криогенной жидкости. Внутри резервуара 1 размещен вертикальный расходный трубопровод 5 с закрепленным на его нижнем конце расходомерным соплом 6. Расходный трубопровод 5 герметично (посредством сварки) закреплен на крышке 7 (фиг.1, 2) вертикального теплоизолированного патрубка 8, приваренного к верхнему днищу резервуара 1. Внутри резервуара 1 размещен также дискретный уровнемер 9, а верхняя часть резервуара сообщена с системой 10 наддува и дренажа паров криогенной жидкости. На наружной поверхности расходного трубопровода 5 в зоне патрубка 8 закреплены экраны 11 для снижения лучистого теплопритока к криогенной жидкости.

Работает устройство следующим образом.

В измерительный резервуар 1 через трубопровод 3 заливается криогенная жидкость, после чего с помощью системы наддува 10 в нем создается требуемое избыточное давление. Затем открывается клапан на расходном трубопроводе 5 и производится выдача криогенной жидкости через расходомерное сопло 6. Расход криогенной жидкости через сопло определяется по изменению уровня в измерительном резервуаре 1 с помощью дискретного уровнемера 9. Температура криогенной жидкости в резервуаре замеряется с помощью температурных датчиков (на чертеже не показаны). Для уменьшения внешних теплопритоков крышка 7 патрубка 8 может быть снаружи теплоизолирована.

Размещение расходомерного сопла внутри измерительного резервуара в объеме криогенной жидкости полностью исключает возможность внешних теплопритоков к протекающей через сопло криогенной жидкости, в результате чего полностью соблюдаются требования по ее сплошности и плотности и обеспечивается высокая точность градуировки. При этом исчезает необходимость в использовании дополнительной криогенной ванны (которая имеется в прототипе), за счет чего существенно упрощается конструкция устройства, снижается металлоемкость.

Крепление расходного трубопровода с соплом на крышке теплоизолированного вертикального патрубка позволяет свести к минимуму потери от испарения криогенной жидкости и легко и просто производить замену испытываемых сопл.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к устройствам для градуировки расходомеров на криогенных жидкостях, в частности, кислороде и водороде. Сущность: устройство содержит теплоизолированный измерительный резервуар, расходный трубопровод и средство измерения количества жидкости. На входном конце расходного трубопровода закреплено сопло. При этом входной трубопровод расположен внутри измерительного резервуара у нижнего его дна. Технический результат: повышение точности градуировки и снижение затрат. 2 ил.

Устройство для градуировки расходомерных сопл на криогенной жидкости, содержащее теплоизолированный измерительный резервуар, расходный трубопровод с закрепленным на нем соплом и средство измерения количества жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения точности градуировки и снижения затрат, сопло закреплено на входном конце расходного трубопровода, расположенного внутри измерительного резервуара, у нижнего его днища.