Поршневые манометры, применяемые для проверки пружинных мано метров и служащие для измерения давлений с наибольшей точностью, градуируются сами по эталонному ртутному манометру. Градуировка заключается в определении величины площади давления и подгонки веса действующего на эту площадь груза. Так как величина рабочей площади зависит не только от величины нормального сечения поршня, но также и от величины кольцевого сечения слоя жидкости, прилипающей к боковой поверхности поршня, то производить определение рабочей площади путем линейных измерений не представляется возможным. Поэтому у поршневых манометров сравнивают сначала величину воспроизводимого ими давления с высотой ртутного столба эталонного манометра и на основании полученных данных вычисляют уже рабочую площадь, но так как ртутными манометрами можно измерять давление в пределах всего нескольких KZJCM-, то градуировать непосредственным сличением с эталоном можно только поршневые манометры с пределом измерения не более нескольких
десятков кг см-. В виду этого градуировка манометров высоких давлений осуществляется косвенно, путем последовательных сравнений ряда поршневых манометров друг с другом, начиная с наименьшего, проверенного по ртутному эталону, с постепенным переходом к приборам большей мощности. В результате такой проверки происходит накопление погрешностей в определении величины рабочих площадей и потому точность манометров высоких давлений значительно снижается.
Предлагаемое устройство для сравнения грузовых манометров имеет целью дать возможность поднять точность образцовых манометров до уровня точности ртутных приборов.
Для этого устройство снабжено камерой, связанной со сравниваемыми манометрами посредством трубопроводов с трехходовыми кранами, соответствующее управление которыми дает возможность одновременной работы одного из сравниваемых манометров на газообразной, а другого на жидкой среде, или обоих, как на жидкой, так и на газообразной.
На чертеже фиг. 1 изображает схему
устройства для сравнения грузовых манометров между собою, фиг. 2-ход лучей в плане.
Два поршневых манометра А и Б с диференциальными поршнями 3 и 4, вращающимися в колонках / и 2, имеют рабочие площади поршней различной величины, выраженные в десятых долях см . Поэтому небольшими грузами 55 и 54 можно производить высокое давление в 500 и 1000 кг .слг. Манометр А соединен со специальной камерой 9 трубопроводом 5, 6 и 7, имеющим в середине трехходовой кран Ю, позволяющий соединять манометр Л то с верхней частью камеры, то с нижней ее частью. Манометр Б точно так же соединен с камерой 9 трубопроводом //, 12 и 13, имеющим кран 73. Самая камера 9 соединена с прессом 16 трубопроводом 18 с вентилем 19 и трубопроводом баллоном 21 со сжатым газом. Манометры А и Б кроме того имеют трубопроводы 23 и 24, непосредственно соединяющие их с прессом 16. Для отключения предусмотрены вентили 25 и 26, Пресс снабжен сливной трубкой 27 с вентилем 28, соединительной трубкой 29 с краном 30, идущей к насосу 31, и трубкой 36 с вентилем 57 для присоединения другого проверяемого поршневого манометра. На головках поршней 5 и поставлены центрально диоптры 38 vi 39 в виде цилиндрических стержней из прозрачного материала, на которых нанесены по одному кольцевому непрозрачному штриху. Диоптры освещаются с боков пучками параллельных лучей из прожекторов 40 и 4L Кольцевые штрихи проектируются в виде отрезков прямых линий и отражаются трехгранными призмами 42 v( 43 в направлении двояковыпуклой чечевицы 47, в которой, преломляясь, образуют действительное изображение 48 за ее фокусом (фиг. 2). Это изображение рассматривается в микроскоп (на схеме не показанный) с желаемым увеличением. К нижним концам поршней 5 и 4 прикреплены шарнирно тяги 49 и 50 с грузоприемными тарелками 5/ и 52 для накладывания грузов 55 и 54.
Так как размеры поршней и каналов колонок, к которым они хорошо пришлифованы и могут вращаться, избраны так, чтобы площади кольцевых сечений зазоров каждого поршня в верхней и в нижней части колонок были равновелики, то влияние слоя жидкости, прилипающей к боковым поверхностям поршней, на величину рабочих площадей не должно иметь места. Таким образом, если рабочая площадь манометра А, представляющая кольцевой выступ поршня, равный разности геометрических площадей нормальных сечений большего и меньшего цилиндров, образующих поршень, будет сделана в 0,1 сж- а рабочая площадь поршня Б-в 0,2 см-, то при нагрузке первого поршня в 50 кг, а второго в 100 кг они должны производить одинаковое давление на жидкость, находящуюся под поршнями. Сжимая жидкость в прессе 16 и подводя ее по трубопроводам 23 и 24 под поршни, создают под ними такое давление, чтобы поршни поднялись и, вращаясь, плавали на слое жидкости. Если величины рабочих площадей и сечений каналов сделаны точно по заданию, а вес грузов подогнан точно в соответствии с величиной площадей, то должно наблюдаться равновесие давлений в обоих манометрах, что будет замечаться по неизменности положения поршней, определяемого неизменностью взаимоположения отрезков 48- проекций кольцевых штрихов диоптров 38, 39 (фиг. 2), но так как технически невозможно вполне точно выполнить размеры поршней и каналов, то такого равновесия наблюдаться не будет, а потому, чтобы определить величину погрешности изготовления и измерения, необходимо исключить сначала влияние прилипающего к поршням слоя жидкости, для чего давление передают через газообразную среду, выключая запорными .-вентилями 19, 25 и 26 трубопроводы 25, 24 vi 18 и пуская в камеру 9 сжатый газ из баллона 21 по трубопроводу 20. Краны 10 и 15 должны быть открыты. Регулируя редуктором баллона давление газа в камере 9, добиваются поднятия поршней 3 и 4, фиксируя в микроскоп их взаимонахождение по перемещению штрихов диоптров.
В виду того, что влияние жидкости на величину рабочей площади будет устранено, так как газ не образует малоподвижного слоя у стенок поршней, как жидкость, то рабочие площади манометров должны в точности соответствовать по величине площадям кольцевых выступов. Так как определение этих площадей может быть произведено с очень большой точностью линейными измерениями диаметров цилиндрических частей поршней, то при передаче одного и того же давления через газообразную среду обоим манометрам, должно наблюдаться равновесие давлений. Если этого не получается, что может быть объяснено неточностью измерений, то прибавлением добавочного грузика на один из поршней добиваются равновесия давлений и уже по величине грузика устанавливают ошибку в определении рабочих площадей. Изменяя величину давления и производя снова уравновешивание, можно с большой точностью установить истинное значение величины рабочих площадей того и другого манометра, но устройство должно работать на жидкости, чтобы получать высокие давления, так как газовая среда ограничивает невысокий предел давлений, которые можно передавать через ее посредство и, кроме того, при значительных давлениях представляет большую опасность для экспериментаторов. Поэтому необходимо установить величину приращения рабочей площади при работе прибора на жидкости. Для этого выключают трубопроводы 23 и 24, открывают кран 19 и нагнетают в камеру 9 насосом 31 столько жидкости, чтобы уровень ее лежал на одном горизонте с площадями давлений поршней обоих манометров. Высота положения горизонта заранее определяется и поддерживается в течение всего эксперимента наблюдением за положением штрихов диоптров, отражение которых должно совпадать с нитью микроскопа. В верхнюю часть камеры 9 дается из баллона газ под давлением, причем кран 10 должен быть повернут так, чтобы манометр А был соединен трубопроводом 5, 7 с верхней частью камеры, а кран 75 повернут так, чтобы манометр Б был соединен трубопроводом //, 75 с нижней частью камеры. Тогда в манометр А будет поступать газ, а в манометр Б жидкость. Действуя прессом 77 и редуктором баллона 27, можно создать такое давление в камере, при котором будут работать оба манометра, один-на жидкости и другой-на газе, а уровень жидкости в камере будет в неизменном положении, что фиксируется по водомерной трубке . камеры, на схеме не показанной.
Уравновешивание давлений в обоих манометрах производится добавкой грузика, который и будет определять величину влияния жидкости на рабочую площадь поршня манометра К.
Переключая краны 10 и 75, можно заставить работать манометр А на жидкости и манометр Б на газе и определить величину изменения работы манометра А при работе его на жидкости. После соответствующей подгонки грузов, в зависимости от новых размеров площадей давления, производится контрольное сличение работы обоих манометров на жидкости.
В случае неполучения полного равновесия давлений производится уравновешивание его добавкой грузика, определяющего ошибку предыдущих экспериментов. Эта ошибка должна быть разложена на тот и другой манометры. Теоретический подсчет возможных ошибок показывает, что вероятная точность эталонного манометра может быть достигнута в пределах 0,001-0,002%, т. е. в 10-15 раз больше, чем у существующих поршневых манометров, точность которых 0,02-0,03%. Предел измерения эталонного манометра проектируется в 100 кг/см, но бесспорно может быть спроектирован и для больших пределов измерения.
Для исключения влияния на прибор температуры манометры, пресс, резервуар с жидкостью, камера и трубопроводы заключены в термс стат с автоматическим регулированием температуры. Накладывание и снятие грузов производятся автоматически
помощью рамки, приводимой в движение червячной передачей от мотора. Для достижения постоянства скорости вращения порщней предусмотрен механизм, состоящий из хвостовика штанги грузодержателя с храповой нарезкой, собачки, сцепляющей грузодержатель с вилкой, приводимой в движение мотором, и регулятора скорости вращения.
Для уравновешивания грузов предусмотрен механизм для накладывания и снимания разновесов извне термостата, состоящий из рычажной системы с эксцентриковой передачей.
Таким образом, при описанном устройстве не потребуется градуировки поршневого манометра высокого давления по ртутному эталону, вследствие чего будут устранены ошибки, неизбежные при методе последовательного сличения. Изменения в величине рабочих площадей, если таковые произойдут с течением времени, могут быть замечены и величина их может быть определена. Манометр будет обладать наивысшей степенью точности при воспроизведении высоких давлений порядка 0,001-0,002%.
Устройство может служить для
исследования влияния жидкости на величину рабочей площади порщня и влияния температуры на точность показания, влияния вязкости жидкостей, применяемых для передачи, давлений, и т. д. и для градуировки поршневых манометров высоких давлений порядка нескольких тысяч кгсм-.
Предмет изобретения.
Устройство для сравнения грузовых манометров между собой, отличающееся тем, что, с целью создания, возможности одновременной работы сравниваемых между собой манометров А и Б, одного на газообразной, а другого на жидкой среде или же их обоих, как на жидкой, так и на газообразной среде, применена камера 9, связанная посредством трехходовых кранов 0 и /5 со сравниваемыми манометрами так, чтобы, в случае подачи в один из манометров газообразной среды через трубопровод 20, соответствующий кран закрывал доступ в него жидкости, подаваемой под давлением по трубопроводу /8 из распределительной камеры пресса /б.
C4J
