Программный задатчик давления жидкости Советский патент 1981 года по МПК G05D16/20 

(54) ПРОГРАММНЫЙ ЗАДАТЧИК ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к контрольно-измерительной и экспериментальной технике и может быть использовано для испытаний различных объектов переменным давлением.

Известна установка для определения давления удержания жидкости перфорированными пластинами и сетками, в которой испытываемый образец закреплен в прозрачном канале. Перепад давления на образце создается и фиксируется разницей уровней жидкости в гидравлически соединенных между собой канале и прозрачной трубе, в которую помещен последний. Скорость изменения давления обуславливается скоростью истечения жидкости из трубы и определяется из анализа кинограммы падения уровня жидкости 1.

Известен ограничитель скорости нарастания давления, в котором скорость изменения давления ограничивается путем дросселирования газа через сквозное отверстие в щаре, который после выравнивания давлении с обеих сторон, поворачиваясь, полностью открывает проходное сечение канала 2.

Однако этот ограничитель не позволяет регулировать скорость нарастания давления.

Наиболее близким к предлагаемому является программный задатчик давления жидкости, в котором испытываемый объект соединен с жидкостным монометром, на вертикальной трубе (сосуда) которого установлены на разной высоте два сигнализатора уровня, управляющие через электронное устройство электроклапанами нагружения испытываемого объекта давлением и сброса. При достижении максимального давления (соответствует верхнему уровню жидкости в манометре) открывается электроклапан сброса давления, а при падении давления до минимального - электроклапан сброса закрывается и включается электроклапан нагружения, который подсоединяет испытываемый объект к источнику давлени} 3.

Недостатком этого технического рещения является отсутствие возможности регулирования скорости изменения давления в испытываемом объекте.

Цель изобретения - расширение области применения задатчика.

Эта цель достигается тем, что в программном задатчике давления, содержащем частично заполненный жидкостью сосуд, газовая полость которого соединена через регулятор давления с источником сжатого газа, а нижняя часть - с приемником давления и через стабилизатор .расхода - со сбросом, сосуд выполнен с переменным по высоте поперечным сечением. На фиг. 1 дана принципиальная пневмогидросхема задатчика; на фиг. 2 - электросхема задатчика; на фиг. 3 -7 - сосуд, варианты исполнения; на фиг. 8 - графики изменения выходного- давления задатчика. Программный задатчик давления жидкости (фиг. 1) содержит частично заполненный жидкостью сосуд h, газовая полость 2 которого соединена через регулятор 3 дав; .ления с источником 4 сжатого газа, а нижняя часть - с приемником 5 давления и через стабилизатор 6 расхода - со сбросом, сосуд 1 выполнен с переменным сечением и состоит из верхнего бачка 7 и промежуточного бачка 8, которые соединены между собой рабочим участком 9, выполненным в виде вертикально установленного отрезка трубы. Промежуточный бачок 8 соединен с крышкой сливной емкости 10 трубопроводом 11, а с дном - трубопроводом 12. На трубопроводе И последовательно установлены датчик 13 расхода жидкости, стабилизатор расхода 6 и нормально закрытый электрогидроклапан 14, а на трубопроводе 12 имеется нормально закрытый электрогидроклапан 15. Крышки верхнего бачка 7 и сливной емкости 10 соединены через нормально закрытые электропневмоклапаны 16 и 17 соответственно с дренажем. Давление газа после регулятора 3 контролируется манометром 18, а уровни жидкости в верхнем бачке 7 и промежуточном бачке 8 - с помощью сигнализаторов 19 и 20 уровня. Обмотки управляющих электромагнитов (фиг. 2) клапанов 15 и 17 соединены параллельно и подключены к источнику электрического тока через контакты 21 электромагнитного реле 22, которое включено в сеть через последовательно соединенные контакты 23 и 24 реле 25 и 26 и выключатель 27. Обмотки клапанов 14 и 16 соединены с источником тока через размыкающие контакты 28 реле 26, которое включено в сеть через кнопочный выключатель 29 и через последовательно соединенные замыкающие контакты 30 реле 26 и контакты 20 сигнализатора уровня. Электромагнитное реле 25 включено в сеть через контакты сигнализатора 19 уровня. Лампочки двух транспортеров «Установка готова 31 и «Опыт окончен 32 включены в сеть через контакты 33 и 34 реле 25 и 26 соответственно. Устройство работает следующим образом. В исходном положении жидкость находится в сливной емкости 10, и частично в промежуточном бачке 8, при этом контакты сигнализаторов 19 и 20 уровня разомкнуты, все реле обесточены и находятся в состоянии, показанном на фиг. 2. При включении устройства выключателем 27 через контакты 23 и 24 включается реле 22, которое своими контактами 21 включает электроклапаны 15 и 17. При этом сжатый газ от источника 4 через регулятор 3 и открытый электропневмоклапан 17 подается в сливную емкость 4 и вытесняет из нее жидкость в промежуточный бачок 8, рабочий участок 9 в верхний бачок 7 через открытый электрогидроклапан 15, а бачок 7 дренируется закрытым электропневмоклапаном 16. Когда жидкость достигнет уровня срабатывания сигнализатора 19 - его контакты включают реле 25, реле 22 выключается, так как размыкаются -контакты 23 и выключает электрогидроклапан 15, перекрывающий трубопровод 12 и электропневмоклапан 17, который соединяет сливную емкость с атмосферой. Контакты 33 реле 25 замыкаются и зажигается лампочка 31 транспоранта «Установка готова (фиг. 1). При нажатии на кнопочный выключатель 29 срабатывает реле. 26, включение которого блокируется через контакты 30, включенные в сеть последовательно с контактами сигнализатора уровня 20. Замыкающие контакты 28 реле 26 замыкаются и включают электроклапаны 14 и 16. Открытый электропневмоклапан 16 соединяет крышку бачка 7 с источником 4 сжатого газа через регулятор 3. Под действием сжатого газа жидкость вытекает в сливную емкость 10 через датчик 13 расхода жидкости, стабилизатор 6 расхода и открытый электрогидроклапан 14. В первый момент жидкость вытекает из верхнего бачка 7, который предназначен для исключения переходных режимов течения жидкости при опорожнении рабочего участка 9. Далее на установившемся режиме из рабочего участка 9, при этом давление в приемнике 5 давления будет падать, так как уменьшается высота столба жидкости h (фиг. 1), P P + , Р -давление в приемние 5 давления;R -давление газа в бачке 7; У-плотность жидкости; j, - ускорение свободного падения;h. - высота столба жидкости. Датчик 13 расхода жидкости будет непосредственно измерять скорость уменьшения давления Р, т. е. градиент давления, который равен :1Р-.л« ж t -время; - скорость падения уровня жидкости в рабочем участке 9. Так как h-,(3) V - объем жидкости; S - площадь поперечного сечения рабочего участка 9 cLiL 4dr S dr где ,-объемный расход жидкости. Из отношений (2) и (4) следует, что iP - 1... dr S d-r (6) otf и dr так как произведениеJ)«g К для данной рабочей жидкости постоянно. Таким образом, градиент давления прямо пропорционален объемному расходу жидкости и обратно пропорционален площади поперечного сечения рабочего участка 9 и его можно изменять в щироких пределах с помощью регулирования расхода стабилизатором 6 расхода или с помощью изменения площади поперечного сечения S рабочего участка 9, причем, вследствие того, что расход жидкости при данном положении стабилизатора 6 и фиксированном давлении Р постоянен, применение рабочих участков с изменяюЩдмся поперечным сечением S дает возможность варьировать зависимостью изменения давления по времени и получать практически любые законы изменения давления. Например, для рабочих участков, представленных на фиг. 3-7, изменение давления будет соответствовать линиям 1-5, изображенным на фиг. 8. Когда жидкость достигает уровня срабатывания сигнализатора 20, его контакты размыкаются и выключают реле 26, которое своими контактами 28 выключает клапана 14 и 16. При этом электрогидроклапан 14 перекрывает трубопровод 11, а электропневмоклапан 16 дренирует верхний бачок 7. Контакты 24 реле 26 замыкаются и включается реле 22, которое обеспечивает повторное заполнение рабочего участка 8 жидкостью в ранее приведенном порядке. Контакты 34 реле 26 включают лампочку 32 и на пульте управления загорается траспорант «Опыт окончен. Промежуточный бачок 8 позволяет свести к минимуму влияние скорости истекающей жидкости и ее турбулентности на давление, подаваемое к приемнику давлени 5, а также исключает прорыв газа в датчик 13 расхода. Использование предлагаемого устройства позволяет производить испытания различных объектов и эксперименты с использованием переменного давления, скорость изменения которого регулируется в широких пределах и непосредственно измеряется датчикём, получать любой закон изменения давления по времени, а также обуславливать снижение расхода сжатого газа при испытаниях объектов с большим объемом, что повышает эффективность. Формула изобретения Программный задатчик давления жидкости, содержащий частично заполненный жидкостью сосуд, газовая полость которого соединена через регулятор давления с источником сжатого газа, а нижняя часть - с приемником давления и через стабилизатор расхода - со сбросом, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения задатчика, сосуд в нем выполнен с переменным по высоте поперечным сечением. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.«Вопросы ракетной техники, 1972, № 3, с. 46-47. 2.Авторское свидетельство СССР № 524038, кл. G 05 D 16/02, 1965. 3.Авторское свидетельство СССР № 149929, кл. G 05 D 16/20, 1954 (прототип).

(Put.3 (Риг. Ч Vut.S (риг.е (Риг.

Риг. 8