Устройство для измерения давления насыщенных паров жидкостей Советский патент 1982 года по МПК G01N7/14 

1

Изобретение относится к устройствам для измерения физических величин и может быть использовано для быстрого определения истинного давления насыщенных паров дегазированных и недегазированных образцов жидкостей в условиях научно-исследовательской и заводской лаборатории.

Известно устройство для измерения давления насыщенных паров жидкостей, исполБзующее компенсационный метод измерения давления, выполненного в виде корпуса, разделенного гибкой перегородкой (мембраной) на две полости. В одной из полостей помещается испытуемая проба, а другая сообщена с источником давления. Давление насыщенных паров исследуемой жидкости при температуре опыта уравновешивается давлением сжатого газа, которое измеряется датчиком давления,.

Недостатками этого устройства являются длительность подготовки .к

анализу (обязательная предварительная дегазация исследуемой жидкости), разборка и последующая сборка всего устройства для помещения ампулы с исследуемым веществом в рабочую полость. Кроме того, при работе устройства возникают дополнительные погрешности связанные с тем, что во время проведения опытов оператору вручную необходимо поддерживать мембрану

to в нейтральном положении.

Известно устройство, включающее герметизированную камеру, разделенную гибкой перегородкой на две полости, в одной из которых находится и.спмtsтуемая проба, нагреватель, датчики температуры и давления и установленный вне камеры комбинированный сосуд, имеющее более высокую точность измерения. Это достигается путем

20 дозированной подачи жидкости и выполнения гибкой перегородки е виде сильфона Г2}. 3 Однако использование одного датчика давления не обеспечивает с необ ходимой точностью измерение давления насыщенных паров в широком диапазоне. Например,при 1 змерении давления порядка 1 кг/см (10 ГПа) и 10 кг/см () с использованием в качестве датчика образцового манометра класса 0, с порядком измерения до 10 кг/м измерение давления порядка 1 кг/мм производится с относительной погрешностью в 10 раз большей, чем порядка 10 кг/см. Для измерения давления с необходимой точностью, т.е. с ограниченной по величине погрешностью во всем диапа зоне измерений,необходимо использо-, вать несколько датчиков в различными пределами измерения, что увеличивает деформации растяжения или сжатия сильфона и приводит к увеличению погрешности, связанной с учетом жесткости самого сильфона. Кроме того, чтобы свести к минимуму noi- решности, которые могут быть вызваны переключением датчиков на линии изм рения давления, потребуется в связи с малой сжимаемостью жидкости применение специальных кранов, не вызывающих изменение объема жидкости на линии измерения давления. Цель изобретения - повышение точности и расширение диапазона измере ния. . Поставленная цель достигается тем, что известное устройство включающее герметизированную камеру, раз деленную гибкой перегородкой на две полости, в одной из которых находится испытуемая проба, нагреватель, датчики температуры и давления и установленный вне камеры калиброванный сосуд, снабжено золотником со штоком, связанным с гибкой перегородкой и подключенными к второй полости камеры источником избыточного давления и измерительным прибором, выполненным в виде регистрирующего потенциометра, блоков регулирования и измер ния температуры, включающих программный блок, блок регулирования напря жения и нагреватель, и блоков измере ния давления, включающих блок питания, блок датчиков и блок питания да чиков. В качестве гибкой перегородки пре почтительней использовать сильфон, чем мембрану, потому что при прочих 74 равных условиях (диаметр перегородки и толщина) менее жестким является сильфон, что обеспечивает большую точность измерений. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг, 2 - золотниковое устройство; на фиг. 3 - электрическая функциональная схема. . Устройство состоит из герметичного рабочего цилиндра 1, снабженного электронагревателем 2 и разделенным чувствительным элементом - сильфоном 3, связанного посредством штока с золотниковым устройством 1, калиброванного сосуда 5 для заливки испытуемого топлива, системы вентилей 6-9, источника внешнего давления 10 и измерительного прибора. Измерительный прибор включает блок тензометрических датчиков давления П-Й, электропневмоклапаны нормально открытые 1517, электропневмоклапаны нормально закрытые 18-20, реле давления 21-23, термоэлектрический термометр 2 и региструющий прибор 25. / Элементом, регулирующим давление, является золотниковое устройство фиг. 2J.состоящее из корпуса 26, золотника 27, связанного посредством штока 28 с сильфоном. Отверстие 29 в золотнике и отверстия 30 и 31 в корпусе золотника служат для автоматического выравнивания давлений снаружи сильфона и во внутренней его полости. Отверстие 32 сообщает внутреннюю полость сильфона с измерительным прибором. Электрическая функциональная схема состоит из двух каналов. Канал регулирования и измерения температуры включает программный блок 33, блок регулировки напряжения 3 и блок нагрева 35 Канал измерения давления вклйчает блок питания Зб и блок датчиков 37, регистрирующий потенциометр КСП-4 и блок питания 38, Устройство работает следующим образом, В герметичный цилиндр Г, из которого предварительно откачивается воздух, вводится образец испытуемого топлива, рабочий цилиндр вместе с испытуемым топливом нагревается ступенчато с выдержками при постоянных температурах. Давление насыщенных паров измеряется по принципу нулевой компенсации. При нагревании в результате повышения давления насыщенных 59 паров происходит сжатие разделительноге чувствительного элемента - силь фона 3. Сильфон сжимаясь, перемещает соединенный с ним жестко через шток 28 золотник 2..В результате пе ремещения золотника открывается отверстие 29, через которое поступает азот от источника давления 10 (или воздуха из атмосферы при давлении на сыщенных паров ниже атмосферного). Как только противодавление превышает давление насыщенных паров в рабочем цилиндре, СИЛЬФОН перемещает золотник вниз, открывается отверстие 30, соединенные с атмосферой (или вакуум ным насосом) и закрывается отверстие 29, через которое подается азот (или воздух из атмосферы), Таким образом, при движении золотника проис, ходит выравнивание давления в полост сильфона с давлением насыщенных паро топлива в рабочемцилиндре. Трение в золотниковой паре при собМ)дении соответствующих технических условий может быть сведено к нулю. Противодавление давление внутри сильфона) , равное давлению насыщенных napoR топлива в рабочем цилинд ре, измеряется тензометрическими дат чиками давления 11-14. Показания давления записываются на электронном 6-ти точечном региструющем приборе 25. Одновременно потенциометр фиксирует температуру рабочего цилиндра 1 , Опытным, путем установлено, что температура топлива в рабочем цилиндре принимает одно значение с измеряемой температурой Медного корпуса термостата через 4-5 мин с начала выдержки при этой температуре. Ступенчатый нагрев рабочего цилин дра с испытуемым топливом от комнатной температуры до 300°С обеспечивает канал регулировки и измерения тем пературы. Весь диапазон температур разбит на 11 интервалов через 25°С. Нагрев на каждом интервале занимает 35 мин, включая выдержку при посГоянной температуре в течение 10 мин Канал измерения давления обеспечи вает автоматическое измерение и реги 7 страцию давления в диапазоне от 2 мм рт, ст. до 25 кгс/см. Весь диапазон давления разбит на i интервала, последовательное переключение с одного интервала измерения на другой происходит автоматически. По результатам испытаний точность метода была определена до абсолютного давления 10 Па (735 мм рт. ст.) в ±. 1,5 % при абсолютных давлениях от 10 5-Па до 25 10Па (25 кгс/см) в + I %. Формула изобретения 1.Устройство для измерения давления насыщенных паров жидкостей, включающее герметизированную камеру, разделенную гибкой перегородкой на две полости, в одной из которых находится испытуемая проба, нагреватель, . датчики температуры и давления и установленный вне камеры калиброванный сосуд, отличающееся тем, что, 6 целью повышения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено золотником с штоком, соединенным с гибкой перегородкой, и подключенными к второй полости камеры источником избыточного давления и измерительным прибором. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что измерительный прибор выполнен в виде-регистрирующего потенциометра, блоков регулирования и измерения температуры, включающих программый блок, блок регулирования. напряжения и нагреватель, и блоков измерения давления, включающих блок питания, блок датчиков и блок питания датчиков. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 . Залог Б. Д. Методы оценки эксп-. луатационных свойств реактивных топлив и смазочных материалов, М., 1966,. с, 61. 2. Авторское свидетельство СССР № 682795, кл. G 01 N 7/14, 1979.

v cS