Грузопоршневой манометр

 

Изобретение относится к области измерения давления, в частности к поверке и калибровке средств измерения давления. Сущность изобретения заключается в том, что в грузопоршневом манометре (ГПМ), содержащем основание, грузы, цилиндр и поршень, последние два размещены противоположно стандартному ГПМ: поршень расположен снизу, на основании, и через отверстие в поршне подается давление в поршневую пару, а цилиндр расположен сверху и несет нагрузку. Верхний срез отверстия в поршне расположен выше торца поршня. Технический результат изобретения заключается в возможности воспроизводить малые давления грузопоршневыми манометрами без потерь точности. 2 ил.

Изобретение относится к области измерения давления, в частности к поверке и калибровке средств измерения давления.

Широко известны [1] грузопоршневые манометры (ГПМ), воспроизводящие давления с высокой точностью в широком диапазоне давлений, при этом в качестве среды, передающей давление, используются жидкость или газ. Известные ГПМ (фиг. 1) состоят из опорного основания 1, закрепленного на нем цилиндра 2, поршня 3, составляющего с цилиндром поршневую пару с зазором не более нескольких микрометров, и нагрузки (грузов) 4 на поршне. Между поршнем и цилиндром находится рабочая жидкость 5, которая выполняет роль смазки. При работе поршень непрерывно вращается за счет инерции грузов или от специального привода вращения, благодаря чему возникает вязкий клин, центрирующий поршень в цилиндре, так что между ними существует только жидкостное трение, а сухое трение отсутствует. Под действием воспроизводимого избыточного давления жидкость из ГПМ вытекает через зазор поршневой пары, из-за чего поршень опускается, замещая объем вытекающей жидкости. ГПМ воспроизводят давление в соответствии с его физическим определением: давление под поршнем равно силе тяжести поршня с грузами, поделенное на эффективную площадь поршневой пары (среднее арифметическое площадей поперечного сечения поршня и канала цилиндра). Эти приборы являются материальной основой системы обеспечения правильности измерения давления во всех странах как на уровне государственных эталонов, так и рабочих эталонов, по которым выполняются поверки и калибровки рабочих средств измерения давления. При выполнении поверок или калибровок давление на входе поверяемого средства равно сумме давления под поршнем ГПМ и давления гидростатического столба среды, передающей давление, между поршнем и входом поверяемого средства. Таким образом, из-за опускания поршня давление на входе поверяемого средства измерения непрерывно изменяется. При воспроизведении небольших давлений это изменение существенно, что является недостатком традиционных ГПМ.

Этого недостатка лишены ГПМ, работающие на газе, поскольку плотность газа в сотни раз меньше плотности жидкостей и соответственно во столько же раз меньше изменение давления столба среды, передающей давление между поршнем и поверяемым средством измерения давления. Однако для обеспечения работоспособности таких ГПМ зазор в поршневой паре должен быть в десять раз меньше, то есть не превышать десятых долей микрометра, так как вязкость газа меньше, чем жидкости также в сотни раз. Из-за этого стоимость изготовления таких ГПМ гораздо выше, а эксплуатация значительно труднее, поскольку требует специальных мер по фильтрации газа от частиц с размером в те же десятые и сотые доли микрометра.

Таким образом, имеется противоречие: для уменьшения погрешности ГПМ должен работать на газе, а для снижения его стоимости - на жидкости. Предлагаемое изобретение решает приведенное противоречие и позволяет воспроизводить малые давления грузопоршневыми манометрами без потерь точности, обусловленными неопределенностью высоты гидростатического столба между торцом поршня ГПМ и входом поверяемого средства измерения давления.

Этот технический результат достигается за счет того, что в предложенном ГПМ, содержащем основание, грузы, цилиндр и поршень, последние два размещены противоположено стандартному ГПМ: поршень расположен снизу, на основании (на котором обычно расположен цилиндр), и через отверстие в поршне подается давление в поршневую пару, а цилиндр расположен сверху и несет нагрузку (в обычном ГПМ нагрузку несет поршень). Верхний срез отверстия в поршне расположен выше торца поршня. На поршень налита жидкость, которая под действием силы тяжести сама поступает в зазор между поршнем и цилиндром, при этом между донышком цилиндра, воспринимающим давление, и поверяемым прибором всегда находится газ (например, воздух), благодаря чему изменение высоты столба этого газа, вызываемое неизбежным перемещением цилиндра по высоте при работе ГПМ, не влияет заметно на воспроизводимое давление.

Устройство и работа предлагаемого ГПМ поясняется чертежом, представленным на фиг.2.

ГПМ содержит поршень 1, расположенный на опорном основании 2, цилиндр 3 и грузы 4, навешанные на цилиндр. Жидкость на поршне обозначена позицией 5. Под действием силы тяжести и избыточного давления под цилиндром жидкость поступает в зазор между поршнем и цилиндром, образуя гидравлический затвор и центрирующий вязкий клин за счет непрерывного вращения цилиндра (по инерции или от привода принудительного вращения). Рабочая среда, передающая давление поверяемому средству измерения, - газ (воздух), подается в пространство под цилиндр выше жидкости, благодаря чему жидкость не попадает в пневматическую систему, то есть систему передачи давления газа.

Предложенное техническое решение позволяет решить проблему обеспечения высокой точности поверки (калибровки) средств измерения малых давлений без существенного повышения стоимости поверки (калибровки).

Источники информации 1. Граменицкий В. Н. Грузопоршневые измерительные приборы. - М.: Издательство стандартов, 1973.

Формула изобретения

Грузопоршневой манометр, содержащий опорное основание, грузы, поршневую пару, состоящую из поршня и цилиндра, и жидкость в полости между поршнем и цилиндром, отличающийся тем, что на опорном основании расположен поршень, на нем сверху размещен цилиндр, несущий на себе грузы, поршень выполнен с каналом для подачи под цилиндр рабочей газообразной среды, причем этот канал заканчивается выше торца поршня и жидкости, образующей гидравлический затвор в зазоре поршневой пары.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2