Газовый разделитель Советский патент 1977 года по МПК G01L19/06 

(54) ГАЗОВЫЙ РАЗДЕЛИТЕЛЬ

1

Изобретение относится к устройствам для замера давления жидких сред и может быть использовано в гидравлических системах преимущественно низкого давления, в Которых используются агрессивные и высокотемпературные жидкие среды, например расплавленные металлы.

Известны устройства, в которых в качестве измерительного прибора используется стандартньш газовый измерительшьй прибор (манометр, вакуумметр, датчик давления и т.п.). Последний соединяется с источником давления через так называемую газовую подушку Ц. Основным элементом в таких устройствах является газовый разделитель, предназначенный для передачи давления жидксш среды к газовой среде и обеспечивающий ограничение положения границы фазораздела жидкая среда-газ в пределах рабочего объема разделителя.

Известно устройство с автоматическим поддержанием границы фазораздела в заданном интервале посредством специальной газовакуумиой системы с автоматически управляемыми клапанами. В качестве командных датчиков в такой системе используются обышо электроконтактные сигнализаторы уровня, установленные в рабочем объеме разделителя 2. Основными недостатками устройства являются сложность схемы, низкая надежность и повышение весогабаритной характеристики ввиду наличия вспомогательных, систем: измерения уровня, газова.куумной и автоматического управления.

Известно также устройство, в котором граница фазораздела ограничивается в пределах рабочего объема разделителя с помощью запорных элементов .

Кроме того, известно приспособление для изоляции манометра 3, выполненное в вИде камеры с двумя горловинами, соединенными соответственно с источником давления и измерительным прибором. Внутри камеры помещен подвижньш поршень (пробка) из упругого материала типа резины, который совместно с каждой из горловин образует запорные элементы, предотвращающие соответственно утечку газа в источник давления и попадание жидкой среды в измерительный прибор. Однако отмечается относителыия .сложность выбора магериала поршня, совместимого с агрессивными и высокотемпературными жидкими средами, недостаточная надежность при длительной работе вследствие наличия в устройстве механически сопряженных подвижных частей, а также появление

дсщолнительной погрешности в измере ши малых давлений за счет сил трения.

Цель изд,брете1шя - создание газового разде.лнхеля для агрессивных и аысокотемпературных жидких сред, имеющего более npocTjlo и шдежн т конструкцию, а также расширеннута область применения в сторону более агрессшзных и высокотемпературных жидких сред. Это достигается тем, что в газовом разделителе, вьшолнешюм в виде камеры двумя горловинами, соединенными соответстве1шо источником давления и измерительным прибором и снабженными запорным элементами, предотвраща, ющими утещсу.газа в источник давления и попэдание жидкой среды в измерительный прибор, запорlaie элементы вьшолнены в виде капиллярно-пористых, перегородок, установленных в горловинах камеры. При этом перегородка в горловине,-соединенной с истошшком давле1шя, вьпюлнена из материала, смачиваемого Ж11дкой средой, а перегородка в горловине, соединенной с измерительньш прибором, вьшолнеиа из материала, не смачиваемого жидкой средой. ,

Газовьш разделитель состоит из камеры 1 с двумя горловинами 2 и 3. В горловине 2, соеданенной с ИСТОЧ1ШКОМ давления, установлена капиллярно-пористая перегородка 4, выполненная и.з материала, смачиваемого жидкой средой (например, CTX18HIOT). ,

В горловине 3, соедине1шой с измерительньгм прибором, установлена кал1шлярно-пористая перегородка. 5 из материала, не смачиваемого средой (например, фторопласт Ф-4) , .

I Принцип действия газового разделителя заклн)чается в следз ющем.

При измерении давлешш в истошшке в боль1пую или меньшую сторону уровень ;ю1дкой среды в разделителе увелнчивается или уменьииется, а газ, заполняю1Щ1Й газовую полость раздетштеля и измерительньп прибор, соответственно сжимается или разрежается до тех нор, пока давление жидкой среды РЖ и газа Pj не сравняются. Таким образом, в установившемся режиме давление газа в разделителе в пределах диапазош измерений всегда равно давлению жидкой среды.

При превышении давления в разделителе сверх допустимого, определяемого соотношением начального и конечного объемов газовой полости (выражение 3), и при С1шже1ши давления в истошшке ниже начального значе шя Рд (выражегше 4) предотвраще 1ие лопадания ж11д1 ой сред1л в измерительный 11рибор и соответсгвепно газа в источник давления осуществляется за счет сил поверхностного натяжения жидкой среды, которые создают соогнетствуюише капиллярные давления:

а) tra смачиваемой калиллярно-нористой перегородк 4

- ---Cose,,(Я

КАП

б) на несмачиваемой капиллярно-пористой перегородке 5

20Cos

U)

К АП .

{ - соотеетствующие эквивалентные ра даусы капилодров;

BI и 62 краевые углы смачивания перегородок 4,5: ff- коэффициент поверхностного натяжения

жидкой среды.

Верхнее и нижнее значения рабочего диапазона давлений жидкой среды, измеряе.мые с помощью газов ого раздеш1деля, определяются из соотношений :i

Р,, Р(,.

/3)

Р Р Р

(4) о жн КАП

а верхнее допустимое давлещ е, при котором еще йредотвранается попада}ше 5кидкой среды в измерительный прибор, опред 1ется вьфаженкем

Р S- Р

С5

жв 1КАП.

где .Ро-нижнее значение рабочего диапазона давления (начальноз давление газа);

Р -верхнее значение рабочего диапазона измеретшя давлет1я;

P;icn -минимально возможное нижнее давление в истощшке (.для систем, сообщающихся с вакуумной средой О);

РЖВ - максимально возможное верхнее давлеш{е в источгшке;

VQ объем камеры разделителя;

Хп - объем и.-шульсной линии и рабочей полос™ измерительного прибора.

Использование в газовом разде.пителе капиллярных сил, образующихся на входе в капиллярные поры смачиваемой и несмачиваемой капиллярно-пористых перегородок и предотврапщющих соответственно утечку газа в источник давления и попадание жидкой среды в измерительный прибор значительно упрощает конструкцию разделителя, повышают его надежность и рас1диряют область применения в сторону более агрессивных жидких сред и высоких темтератур.

Формула изобретения

Газовый разделитель, выполненный в виде камеры с двумя горловинами, соединенными соответственно с источником давления и измеришльпым прибором и снабженными ;)anopHbiMJ элементами, нредотвраша1011.1ими утечку газа в И1ЧО1игик давления и попадаш(е жи.Ци.н среиы к измерительный прибор, отличающийся им. .то, с целью расширения обласга применения, упрощения конструкции, повыикния надежносто и точности, запорные элементы вьшолнены в виде капиллярно-пористых перегородок, установленных в горловинах камеры, при этом перегородка в горловине, соединенной с источником давления, вьшолнена из материала, смачиваемого жидкой средой, а перегородка в горловине, соединенной с измерительным прибором, вьтолнена из материала, не смачиваемого жидкой средой. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Канаев АЛ. и др. Судовые и стационарные Э1Д1 ометаллические энергетические установки. Л. Судостроение, 1968 г. стр. 236. 2.Яловега НЗ. Специфика измерений теплофизических параметров высокотемпературных энергетических установок М, 1970 г. стр. 175-188. 3.Патент США N«3718046, кл. 73-395 1972г.