Устройство для регулирования перепада давления газовых сред Советский патент 1979 года по МПК G05D16/04 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНШ ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СРЕД

Изобретение относится к области автоматюш и предназначено для получения постоянных величин перепада давлений газовых сред с повышенной точностью, необходимых, например, при настройке и проверке дифференциальных манометров, тяго- и напоромеров с верхними пределами измерений от нескольких миллиметров водяного столба до нескольких десятков миллиметров ртутного столба. Известны устройства (маностат) для получения постоянного перепада давлений, состоящее из погруженной на определенную глубину в жидкость барботажной труб ки, через которую проходит поток raaafl В известных устройствах перепад давлений газа в барботажной трубке и над жидкостью определяется зависимостью p-e-p-CH-h)p, (1) где 2 длина части трубки, погруженной в жидкость; И - уровень жидкости в сосуде; - paccTOHHiie от конца трубки в ж-идкости до дна сосуд а; р - плотность жидкости. Недостатком подобных устройств является наличие постоянного потока газа в барботажной трубке, а также влияние на величину перепада давлеъшя величины расхода газа в трубке, положения уровня и плотности жидкости. Наиболее близким по технической сущности и данному изобретению является устройство для регулирования перепада давлений гааовых сред, содержащее заполненный жидкостью корпус с входным и выходным патрубками, патрубок отбора давлений и погрун енный в жидкость регулирующий орган 2. Заданную величину перепада давлений в указанном устройстве получают путем подачи под давлением порции газа во внутреннюю полость регулирующего органа до его всплытия в жидкости иотбора давлений газа из его внутренней полости и пространства над ним. Перэепад 36 давлений определяется системой действующих на регулирующий орган сил, состоящей из силы веса регулирующего органа с грузом Q, вытаякиваюшей силы f , пропорциональной объему V , погруженной Б ж}щкость стенки регулирующего ofjraHa и плотности жидкости р и подъемной силы Т, действующей на дно регулирующего органа при перепаде давлений на нем Р. При этом имеет место следующее равновесие сил: Q-|%-A f (--Т, (2; где M Q ICd llASp - выталкивающая сила действующая на регулирующий орган при полном погруже нии его боковой стенки в жидкость; д.-11Йд6«д5-р- величина, характерк зующая уменьшение выталкивающей силы при частичном погружении стенок ре гулирующего органа в жидкость; - внутренний диаметр и толщина стенки регулирующего органа;1l - высота регулирующего органа; Е - расстойние по вер- тикали от центра внутренней поверхности дна регулиру ющего органа до по верхности жидкости 4 V рде р, - перепад давлении на регулирующем органе. Подставляя в уравнение (2) значение сил, получают f(e), 4Qirdoai-e Sp K.-a-conei)K,fa) ° ,j -Г (6)- функция от L. Таким образом, в подобных устройствахотсутс7Вует постоянный поток газа, а поддерживаемая величина перепада давле- НИИ не зависит от уровня жидкости в ем кости, а зависит от плотности жидкости, так как значение плотности О входит в последний члени2() уравнения (3), 84 исленно равный нескольким процентам т величины К при AS -0,2-1 мм. Недостатком устройств с подобным егулирующим органом является недостаочная точность поддержания заданного ерепада давлений из-за непостоянства ыталкивающей силы, действующей на реулирующий орган при его различных поожениях в жидкости. Целью изобретения является повыщение очности поддержания заданного перепаа давлений при разтгчных положениях егулирующего органа в жидкости. Эта цель достигается тем, что регулиующий орган выполнен в виде усече{шого онуса, причем диаметр основания конуа определяется соотношениеГ.-i , uS-h р. где do - внутренний диаметр дна конуса; д S - толщина боковой стенки конуса,Jl - высота конуса; р - плотность жидкости; р - заданный перепад давлений на конусе. На фиг. 1 и 2 представлено предлагаемое устройство. Устройство состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками и разделенного перегородкой 2 на две полости. В верхней полости корпуса 1, частично заполненного жидкостью, расположен тонкостенный регул1фующий орган 3 в виде усеченного конуса, в центре дна которого укреплен щток 4 с грузом 5. Для получения устойчивого состояния равновесия усеченного конуса груз на штоке укреплен под его нижним основанием. Патрубки б служат для : подачи газа и сброса избыточного давления под регулирующим органом и над н.им, а патрубки 7 - для отбора давлений и передачи перепада давлений с регулирующего органа на приемник 8. При подаче поршш газа под избыточным давлением усеченный конус всплывает. Уменьщение выталкивающей силы при его подъеме, приводящее к неточности поддержания перепада давлений в устройствах с цилиндрическим регулирующим органом, компенсируется увеллчением подъемной силы за счет постоянно увеличивающегося диаметра усе-, чанного конуса в местах соприкосновения поверхности стенок с поверхностью жидкости. Закон изменения диаметра усеченного конуса по всей его высоте, обеспечивающий постоянство перепада давлений на нем, определяется из соотношения сил, действующих на усеченный конус ,, (Ч) где Q - вес конуса с грузом; -- - E ASp-.выталкивающая сила, действующая на конус при полном погружении его боковых стенок в жидкость 2- ь лЗр-величина, характеризующая уменьщение выталкивающей силы при подъелме конуса по BepTjiTcanH на расстояние 6 , - подъемная сила, действующая на конус . при О; ДТ Др-Рд - увеличение подъемной силы конуса при его перемещении от Е Я: О ДО е 2: Л ()- величина, характер;.с.у. ющая увеличение эффек тивной площади конуса при его подъеме по вертш али от 6 О до Е -з; Е ; do.d внутренний диаметр дна и основания конуса; d - - диаметр конуса в местах соприкосновения его внутренней поверхности стенки с поверхностью жидкости, Закон изменения внутреннего диаметра конуса по высоте, необходимый для получения перепада давлений на конусе Pij cohet , определяют из соотношения дЧт , при условии, что Чо и TO соп5%при постоянных значениях do dfi,u ир. Отсюда S-p-B - , (5) т.е. регулирующий орган имеет форму усеченного конуса с верхним внутренним диаметром дна d -dp и внутренними диаметрами при основании Г-Зи о -| Р, CS) Применение предлагаемого устройства позволит значительно повысить точность поддержании перепада давлений, которая практически зависит от точности изготовления конуса, т.е. от соответствия его геометрических размеров к расчетным данным, определяемы из завис1ткюсти (6 Например при геометрических размерах до-Ь-о, (-fo Mпереааде давлений Ро-2Окгс/м2 uprioW/M и при перемещении конуса от своего начального полох{еш1Я i О до конечного .х , неточность поддержания перепада давлений на конусе при их изготовлешш по четвертому классу точности составляет для существующего устройства с цилиндР1гческим регулирующим органом 4%, для предлагаемого устройства с коническим регулирующим органом ,1%. Повыщенная точность предлагаемого устройства позволяет его использование в качестве образцовых средств измерения при настройке и поверке соответствующих приборов органами метрологических служб. При этом исключается сложное и дорогостоящее оборудование, уменьшается трудоемкость и трудозатраты на проведение одних и тех же операций. На фиг. 2 представлен пример использования предлагаемого устройства в установках для поверки и градуировки, например, дифференшшльных манометров. Установка состоит из нескольких с прозрачными корпусами устройств постоянного перепада давле ц1Й с фиксированны.ми значениями образцовых величин перепада, вентилей 9 подъема регулирующего органа, вентилей подачи 1О и сброса 11 стат1гческого давлешш в устройстве 1, уравнительного вентиля 12, к/шогопоточного переключателя газа поверяемого прибора 4. При закрытом вентиле 11, открытых вентилях 9 к при установке переключателя в положение О подают в устройства (1) требуемое статическое давление, после чего вентиль 12 закрывают. После этого путем поочередного открытия и закрытия вентилей 9 осуществляют подъем регулирующего органа на требуемую величину, установку на половину его высоты. Закрывают вентиль 10, после чего установка готова к работе. При этом перепад давлений на поверяемом приборе равен нулю. Затем путем установки многопоточного переключателя в положение О...4 на прибор 14 подают от устройств (1) возрастающие фикс1фованные значения перепадов давлений, а при установке в положения 4...О - уменьщаюшие. Для плавного изменения перепадов давлений в поверяемом приборе со стороны его линии () установлено дроссе- 768 дирутащее устройство 15 с отверстием небольшого диаметра. Формула изобретения Устройство для регулирования перепада давления газовых сред, содер1кащее заполненшлй жидкостью корпус с входным и выходным патрубками, патрубок отбора давлений и погруже шый в жидкость регулирующий орган, отличающийся тем, что , с целью повышения точности регулировашет, регулирующий орган выполнен а виде усеченного конуса, причем диал{етр ования конуса определяется соотноше d d -v -Agiip do - внутренний диаметр дна конуса; дЗ - толщина боковой стенки конуса; ti - высота конуса; - плотность жидкости; r-Q - перепад давлений. Источники информации, принятые во манке при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 200202, Мкл Q 05 D 16/04, 1966. 2.Авторское свидетельство СССР 227731, Мкл1 О 05 16/04, 1964.

Фаг. 1

U

// Во/ход

IK

I

i

(0 Вход

Фиг. г

13