Устройство для градуировки уровнемеров Советский патент 1974 года по МПК G01F25/00 

1 Изобретение относится к криогенной технике и может быть исполь зовано для градуировки различных видов уровнемеров криогенных жидкостей с имитацией условий работы датчиков уровня, близких к рабочим (перемещше: давление, температура, концентрация примесей и , Известны мерные емкости, содержащие цилиндрический бак, к которому на различных уровнях сбоку подсоединены переливные горловины, заканчивающиеся прозрачными цилинд рами со шкалами для визуального отсчета количества перелитой жидкости, успокоительный козырек,умен шающи а лплитуду колебания зеркала поверхности раздела путем разбрызгивания струи падащеи жидкости, конусообразные диски, жестко закрепленные на уровне переливных горловин, смотровое окно и сигнали заторы уровня. Однако эти мерные ешсости име |ют сложную конструкцию и их невозможно использовать для градуировки уровнемеров криогенных жидкостей, так как вследствие малой величины теплоты парообразования у криогенных амдкостей стабил зировать уровень путем разбрызгивания падащего потока не удается, а при переливании ее в мерные горлошны криогенная жидкость мгновенно вскипает и точность отсчета количества кипящей жидкости очень низка. Кроме того, из-за очень низких температур прозрачные мерные цилиндры с внешней стороны быстро покрываются сконденсированным паром,образуя непрозрачный слой снега и льда, что вооб ще исключает возможность визуального отсчета количества криогенной жидкости, Целью изобретения является упро щение коне тру кщи и повышение точности градуирования. Это достигается тем, что внутри рабочего сосуда криостата (состоящего из трех концентрически располо женных один в другом сосудов: теплоизоляционного , предварительного захола}швания и рабочего ) размещена вертикальная труба-штанга, верхняя часть которой соединена с системой подачи лшдкости, нижняя - с успокоителем, выполненншл в виде перфорированного колпака, а к.наружной поверхности трубы по всей ее высоте один над другшл крепятся несколько стабилизаторов уровня жид1шсти накопительного типа, внутри которых размещены сигнализаторы наличия жидкости.. На фиг, I схематически изобрадено предлагаемое устройство для гра дуировки уровнемеров; на фиг. 2 - гр фик характеристики режима заливки кр остата. Устройство содержит наружный со суд I, вспомогательный сосуд 2 (между стенками сосудов I и 2 засыпается теплоизоляционный материал), рабочий сосуд 3 (между стенкаш сосудов 2 и 3 заливается криогенная жидкость для предварительного захолаживания рабочего сосуда 3), стабилизаторы 4 уровня жидкости накопительного типа, выполненные в виде цилиндрических чашек, датчик 5 наличия криогенной жидкости в стабилизаторе 4, трубу 6 для подачи криогенной ЖИД1ШСТИ, успокоитель 7, выполненный в виде перфорированного колпака, теплообменник 8, трубопровод 9 для подачи криогенной жидкости f через теплообме-Еник Б и успокоитель 7 в рабочий сосуд 3, трубопровод 10 для подачи газа в рабочий сосуд 3 через патрубок II, пробку 12, трубопровод 13 для подачи криогенной жидкости во вспомогательный сосуд 2, трубопровод 14 для отвода паров из вспомогательного сосуда 2, уровнемер 15, крышка криостата 16, датчик 17 заполнения вспомогательного сосуда 2, токовыводы 18 от датчиков 5,17 и уровнемера 15. На фиг. I показана ось контроль ных уровней Ь с указа:Ш ем на ней реперных точек h,, положения которых по высоте соответствуют гори зонтальным плоскосТяг д, образованншл периметрами верхних кромок ста.билизаторов уровней жидкости. Рабочая высота н градуируемого уровнемера 15 и текущее значение уровня жидкости А которое и сравнивается (для испытываемого уровнемера) в момент достижения им величин контрольных уровней л, . , На фиг. 2 изображен граф1ас харак теристики режима заливки градуировочгюго устройства. По оси ординат тложены величины контрольных уровей жиди:ости и , т.е. 1j , о оси абсцисс-в егля заливки рабочего осуда криогенной жидкостью, Величиы At -.это время поднятия (нарасания), уровня жидкости в рабочем осуде в промежутке между двугля еперными токами, например между ;, , или „., и :, а вежчиы At,,... 4., определяют время стабилизатора уровня криогенной жидкости в рабочем сосуде криосТата, т,е, это промежуток времени, в- течение которого можно производить контрольные замеры градуируемого уровнемера. Датчшс уровнемера размещен в криостате, При установке уровнемера 15 четко фиксируют положение его рабочей высоты Н относительно верхних краев стабилизаторов уровня и определяют при этом величины i текущего уровня, которые соответствуют положению контрольных уров.ней , После этого по трубопроводу 13 подают криогенную жидаость в сосуд 2 и заполняют его до уровня, превышающего уровень размещения датчика 17, при этом пары отводятся по трубопроводу 14, Криогенная жидкость сосуда 2 предваритвльно охлаждает до рабочей теглпературы трубопровод 9, теплообменник 8 и весь рабочий сосуд 3 с находянщмся в нем. уровйемером 15 и устройством, обеспечивающим получение эталонных величин уровня стабилизаторы и арма-тура успокоения поверхности жидкости). Затем осуществляют сам процесс градуировки уровнемера 15., для чего по тру-оопроводу 9 подают криогенную жидкость с приблизительно постоянной скоростью, которая по теплообменнику 8 по.днимается вверх вокруг рабочего сосуда 3, постепенно приниьлая температуру за счет оглывания теплообменника 8 той -же криогенной жидкостью, заполняющей пространство между стенками сосудов 2 и 3, Из теплообменника 8 криогенная жидкость попадает в вертикально расположенную, трубу-6 и через успокоитель 7 поступает на дно рабочего сосуда 3, Накопление криогенной видкости в рабочем сосуде при постоянной скорости подачи (расходе) ее приводит к поднятию уровня жидкости и к постепенному погружению в нее уровнемера 15 и трубы 6 с закрепленныгли на ней стабилизаторами уровня жидкости. Наличие в трубе 6

криогенной штдкости приводит к допол кит ел bHoi.iy выравниванию теглпературц между конструкцшй ш стабилизаторов 4 и самой жидкостью, заполняющей рабочий сосуд.

При непрерывной подаче криогенной 7/лдкости в рабочий сосуд ее уровень И31-леняется ступенчато Сем. фиг, 2), За врегля А г уровень криогенной ЛШД1ЮСТИ подниглается до первой реперной точки hi т.е. до горизонтальной плоскости, образованной верх1-шг.1И кроглкагли первого снизу стабилизатора. Затем жидкость в рабочем сосуде 3 удерхшвается на одном уровне 1 в течение времени л, т.е. до тех пор, пока стабилизатор не заполняется полностью жидкостью. Датчик 5 наличия жидкости, размещенный на дне стабилизатора 4, сигнализирует о начале заполнения последнего и, следовательно, о начале проведения контрольных замеров текущего уровня А по показаниягл градуируемого уровнемера 15. Бремя контрольных замеров Тих может быть несколько) Ai

ДОЛЖНО

гл.

At

стабилизабыть меньше времени ции уровня. .

Далее уровень Я

:шд1гасти достижении поднирлается выше и пр„ им следующей реперной точки hi величина уровня стабилизируется на время Лт , за которое и производятся контрольные замеры. Так повторяется до тех пор, пока уровень жидкости не превысит крашюю верхнюю реперную точ1 л/,, после чего эксперимент по градуировке уровнемера прекращается. По трубопроводу 10 в рабочий сосуд криостата нагнетаются пары жидкости или инертный газ,за счет чего криогенная жидкость выдавливается из рабочего сосуда 3 через теплообменшш 8 и трубопровод 9 в хранилще. После этого по трубопроводу 10 в рабочий сосуд подают тепловой газ, что приводит к быстроглу испарению остатков криогенной жидкости из стабилизаторов 4. Пары отводятся через тот же трубопровод 10. После предварительного охлавдения рабочий сосуд вновь готов к работе.

При имитации рабочих условий работы уровнемера 15 в процессе градуироыш в рабочем сосуде 3 создают разряжение или избыточное давление, понижают или повышают теьшературу криогенной жидкости (за счет откачки или нагнетания паров по трубопроводу

10). Это ведет к изменению электрофизичес1С0х характеристик криогенной жидкости и, следовательно, к изменению показаний испытываег.шх уровнемеров, а положение реперных точек /J не меняется, т.е. не зависит от действия дестабилизирующих факторов. В этом большое преилтущество применения предложенного устройства, реализуще10 го эталоны контрольных величин уровня, за счет применения прямого метода сравнения, над всеми другшли юзможными видами косвенных изменений уровня, претендующих на роль

5 эталона при райоте в условшос закрытых металлических сосудов.

Устройство разработано для градуировки уровнемеров криогенных жидкостей, имеющее рабочую

20 высоту // 3 м,или; отдельных секции по 2,5-3 м для уровнемеров с общей высотой до 12-15 м. Точность таких уровнемеров лежит в пределах от ± 5 до 4; 1%. В перерасчете на линейные размеры для

25 уровнемера с Н 3 м точность измерения равна от 150 до -30 мгл.

Расчеты на ЭЩ показали, что предложенное устройство может обеспечить точность стабилизации

30 уровня криогещой жидкости в-пределах Л ± I мм, т.е. на много выше (в 15-150 раз) гарантируемой точности ( градуируемых уровнемеров.

Предмет изобретения

1.Устройство для градуировки ю уровнемеров, выполненное в виде

криостата, снабжехшого стабилизатораш, накопительного типа, сигнализаторакж наличия жидкости в них, системой подачи жидкости и успоко ителем уровня жидкости, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения точности градуирования, в криостате установлена вертикальная труба, верхняя

0 часть которой соединена с системой подачи жидкости, а нижняя - с успокоителем.

2.Устройство по п. I, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности градуирования в нескольких реперных точках, стабилизаторы расположены один над другим и крепятся к вертикальной трубе.

3.Устройство по п. I, отличащееся тем, что успокоитель выполнен в виде перфорированного колпака.

h.n-1

h

Фиг.1

Фиг. 2