Пневматический источник низкого давления


 


Владельцы патента RU 2431817:

Закрытое Акционерное Общество Промышленная Группа "Метран" (RU)

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам, создающим давление газа, и может быть использовано в метрологических целях для проведения калибровки или поверки средств контроля и измерения давления методом сличения. Пневматический источник низкого давления (см. чертеж) состоит из узла 1 создания давления, узла 2 точной настройки, узла 3 плавного сброса давления, управляющего элемента 4, выходных портов 5, а также блок 6 компенсации, выполненный в виде мембранного узла компенсации малой жесткости с изменяющимся объемом, заключенного в емкость 7 постоянного объема, теплоизолированную теплоизоляционным материалом 8 и подсоединенную через подводящий штуцер 9 к пневматической системе источника низкого давления. Выполнение элемента изменяющегося объема с малой жесткостью при размещении его в теплоизолированной емкости постоянного объема и подсоединении через подводящий штуцер к пневматической системе источника низкого давления в совокупности с наличием узла точной настройки позволяет создавать с высокой точностью низкие давления и поддерживать их постоянными. Технический результат, достигаемый от реализации заявленного решения, заключается в обеспечении возможности создания и сохранения заданных значений низких давлений или разрежения, постоянных по величине, в течение времени, необходимого на поверяемую точку в процессе калибровки. 1 ил.

 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам, создающим давление газа, и может быть использовано в метрологических целях для проведения калибровки или поверки средств контроля и измерения давления методом сличения.

Известны устройства - источники создания давления, указанные в каталоге «Метрологическое оборудование», выпуск 8/2009, ЗАО «ПГ «МЕТРАН»», стр.104 в разделе «Источники создания давления» помпа ручная пневматическая П-025, насос ручной пневматический Н-2,5, пневматические насосы PGV, Т-975 компании Артвик Р, г.Москва, а также портативный задатчик низких давлений СРС2000 компании Wika, Германия и задатчик давления FC0502, фирмы Furness Controls, Великобритания.

Известные источники давления предназначены для создания низких избыточных давлений или разрежения при проведении поверки средств измерения давления методом прямого сличения показаний эталонного и поверяемого (калибруемого) средства измерения давления. Они имеют типовой набор основных узлов, обеспечивающих работоспособность устройства согласно их функциональному назначению: источник давления, ручной или электрический, для создания давления или разрежения в системе, устройства для задания точного давления, коммутирующие устройства, узлы отсечения рабочего газа от атмосферного давления и плавного сброса давления из системы и рабочих полостей эталонного и поверяемого средства измерения давления, присоединительные штуцеры для эталонных и поверяемых средств измерения давления. Сложные задатчики давления имеют электронные блоки управления процессом создания давления.

Недостатком данных устройств является то, что при наличии типового набора основных узлов достаточно сложно сохранить заданное значение низкого давления или разрежения в течение времени, необходимого на поверяемую точку в процессе калибровки или поверки средства измерения давления методом сличения по причине влияния внешних воздействующих факторов - температуры окружающей среды, атмосферного давления на замкнутый объем поверочной системы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является узел задания давления, представленный в автоматической системе для испытания герметичности замкнутых объемов, описанный в изобретении к патенту RU 2157981 по кл. G01M 3/02, з. 09.12.98, опубл. 20.10.2000, относящийся к системам измерения герметичности замкнутых объемов в космической технике и выбранный в качестве прототипа.

Известный узел (см. чертеж) задания давления автоматической системы для испытания герметичности замкнутых объемов снабжен емкостью 9 с изменяющимся в процессе испытаний объемом, выполненной в виде сильфонного компенсатора 10, снабженного чувствительным элементом 11, выполненным в виде датчика давления. Сильфонный компенсатор 10 подключен посредством магистрали 7 наддува газа к замкнутому объему 12, а через последовательно установленные пироклапаны и электроклапаны к источнику давления газа 2, причем исполнительные органы указанных клапанов через программно-временное устройство включены в систему автоматического управления клапанами, при этом замкнутый объем через электропневмоклапаны подключен к источникам вакуума и жидкости. В качестве замкнутого объема 12 используют, например, магистрали перекачки жидкого топлива между топливными баками, состыкованными посредством стыковочного устройства 23.

Как следует из описания изобретения к патенту, назначение известного узла при испытании замкнутого объема 12 со стыковочным устройством 23 на герметичность сводится к следующему. Сначала замкнутый объем 12 вакуумируют источником вакуума, в качестве которого используют, например, космическое пространство, при измерении герметичности в Космосе и затем заполняют его жидким топливом под давлением источника 2 газа. Емкость 9 с изменяющимся в процессе испытаний объемом, выполненная в виде сильфонного компенсатора 10, позволяет устранять погрешности измерения при температурных колебаниях в процессе проверки герметичности за счет компенсации расширения (сжатия) массы жидкости в замкнутом объеме 12 и снятия дополнительных увеличений (уменьшений) давления в полости объема 12, при этом датчик давления 11 фиксирует давление с учетом поправки на температурные колебания. Проверка герметичности производится по спаду давления в замкнутом объеме 12.

Недостатком известного устройства является то, что в процессе проверки герметичности замкнутого объема в течение времени, измеряемого часами, замкнутый объем заполнен только жидким топливом (т.е. в системе используется гидравлика) и находится под постоянным давлением порядка 16 атм, и емкость в виде сильфонного компенсатора устраняет погрешности при температурных колебаниях только жидкости под постоянным давлением, что сужает эксплуатационные возможности устройства. При проведении вакууммирования и продувки газом магистралей замкнутого объема работа сильфонного компенсатора в описании изобретения к патенту не показана.

Другим недостатком известного устройства является то, что емкость с изменяющимся в процессе испытаний объемом, выполненная в виде сильфонного компенсатора, позволяющая устранять погрешности измерения при температурных колебаниях вакуума, давлении газа и жидкости, работает только при высоких давлениях (давление порядка 16 атм (1600 кПа), а при низких давлениях (до 40 кПа) устранять погрешности измерения при температурных колебаниях не будет по следующим причинам.

Сильфонный компенсатор известного устройства для давления порядка 16 атм должен иметь многослойную стенку (по ГОСТ 21744-83 или ТУ 3695-001-35740880-97). Например, для давлений до 2,5 МПа (близкое к 16 атм) по ТУ 3695-001-35740880-97 рекомендуется многослойный сильфон диаметром 65 или 98 мм с толщиной одного слоя 0,3 мм и количеством слоев в сильфоне 2 или 3, а это значит толщина стенки сильфонного компенсатора может достигать 0,6 или 0,9 мм для сохранения прочностных характеристик компенсатора. При этих значениях толщины стенки сильфон на температурные изменения низких давлений изменять свой объем не будет. Одной из характеристик сильфонов является их жесткость, измеряемая в Н/мм. С увеличением толщины стенки сильфона, при одинаковых внешних размерах, увеличивается и жесткость сильфона, что приводит к потере чувствительности.

Определение низких давлений описано в книге авторов К.И.Хансуварова и В.Г.Цейтлина «Техника измерения давления расхода количества и уровня жидкости газа и пара», Издательство стандартов, 1990 г. В области микроманометрии диапазон измерений составляет от 10-1 до 4×104 Па.

Так как поверяемые значения давления (поверочные точки) средств измерения могут незначительно отличаться от атмосферного давления, то изменения температуры окружающей среды и атмосферного давления могут значительно влиять на создание с высокой точностью низких давлений и поддержание их постоянными. С увеличением создаваемого давления это влияние проявляется в меньшей степени. В процессе калибровки и поверки средств измерения изменение температуры в десятых долях градуса изменяет давление в десятки паскалей.

Также в известном устройстве у емкости с изменяющимся в процессе испытаний объемом, выполненной в виде сильфонного компенсатора, отсутствует теплоизоляция, что приводит к резким изменениям объема самой емкости при резких колебаниях температуры с фиксированием этих колебаний датчиком.

Задачей заявляемого технического решения является обеспечение возможности создания и сохранения заданных значений низких давлений или разрежения, постоянных по величине, стабильных во времени в процессе калибровки или поверки средства измерения давления методом сличения независимо от изменения внешних воздействующих факторов - температуры окружающей среды, атмосферного давления на замкнутый объем поверочной системы.

Поставленная задача решается тем, что в пневматическом источнике низкого давления, содержащем блок управления, узел задания давления, блок компенсации погрешности в виде элемента с изменяющимся объемом, заключенного в емкость постоянного объема, узел плавного сброса давления, узел стыковки источника с потребителем, согласно изобретению в него введен дополнительно узел точной настройки, включенный между узлом задания давления и блоком компенсации, в котором элемент изменяющегося объема имеет малую жесткость, а емкость постоянного объема выполнена теплоизолированной, при этом все узлы, входящие в источник, выполнены пневматическими.

Выполнение элемента изменяющегося объема с малой жесткостью при размещении его в теплоизолированной емкости постоянного объема и подсоединении через подводящий штуцер к пневматической системе источника низкого давления в совокупности с наличием узла точной настройки позволяет создавать с высокой точностью низкие давления и поддерживать их постоянными.

Технический результат - обеспечение возможности создания постоянных во времени значений низких давлений.

Заявляемый пневматический источник низкого давления обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него наличием таких существенных признаков, как введение в него дополнительно узла точной настройки, включенного между узлом задания давления и блоком компенсации, выполнение последнего из элемента изменяющегося объема малой жесткости, размещенного в теплоизолированной емкости постоянного объема, и выполнение всех узлов, входящих в источник, пневматическими, обеспечивающих в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю не известны технические решения, содержащие указанные выше отличительные признаки, обеспечивающие в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Заявляемый пневматический источник низкого давления может найти широкое применение в промышленности при производстве средств измерения давления и разрежения, их калибровке и поверке, и поэтому соответствует критерию "промышленная применимость".

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена схема пневматического источника низкого давления для поверки средств измерения давления.

Пневматический источник низкого давления (см. чертеж) состоит из узла 1 создания давления, узла 2 точной настройки, узла 3 плавного сброса давления, управляющего элемента 4, выходных портов 5, а также блок 6 компенсации, выполненный в виде мембранного узла компенсации малой жесткости с изменяющимся объемом, заключенную в емкость 7 постоянного объема, теплоизолированную теплоизоляционным материалом 8 и подсоединенную через подводящий штуцер 9 к пневматической системе источника низкого давления.

Пневматический источник низкого давления работает следующим образом. К выходным портам 5 подсоединяют эталонное и поверяемое средства измерения давления (не показаны). Перед началом создания давления в пневматической системе источника низкого давления закрывают узел 3 плавного сброса давления, а управляющий элемент 4 переключают на создание в подсоединенных приборах избыточного давления или давления в области разрежения. Узлом 1 создания давления в пневматической системе источника создают предварительное давление, близкое к поверочной точке эталонного средства измерения, и узлом 2 точной настройки достигают необходимого значения давления поверочной точки. Прямым сличением сравнивают показания эталонного и поверяемого средств измерения давления.

Давление из системы через подводящий штуцер 9 попадает в блок 6 компенсации с изменяющимся объемом, выполненный в виде мембранного элемента малой жесткости, заключенного в емкость 7 постоянного объема, теплоизолированную теплоизоляционным материалом 8. Изменение температуры окружающей среды и атмосферного давления вызывает изменение объема воздуха, находящегося под давлением. Поскольку блок 6 выполнен в виде мембранного элемента малой жесткости, его упругие чувствительные элементы - мембраны деформируются, увеличивая или уменьшая объем блока 6 компенсации. Теплоизоляционный материал 8 сдерживает влияние на блок 6 компенсации резких колебаний температуры окружающей среды и, как результат, позволяет избежать резких изменений значения точного давления поверочной точки, таким образом, сохраняя заданное значение низкого давления или разрежения, постоянного по величине, стабильного во времени.

Чтобы не вывести из строя мембранный блок 6 компенсации при превышении упругой деформации чувствительных элементов создаваемым давлением служит теплоизолированная емкость постоянного объема 7, ограничивающая перемещение мембран.

С увеличением создаваемого давления это влияние проявляется в меньшей степени. В процессе калибровки и поверки средств измерения изменение температуры в десятых долях градуса изменяет давление в десятки паскалей.

Для сброса давления из пневматической системы источника низкого давления и средств измерения давления открывают узел 3 плавного сброса давления.

В сравнении с прототипом заявляемый пневматический источник низкого давления обеспечивает создание низких давлений и позволяет поддерживать их в течение времени.

Пневматический источник низкого давления, содержащий блок управления, узел задания давления, блок компенсации погрешности в виде элемента с изменяющимся объемом, заключенного в емкость постоянного объема, узел плавного сброса давления, узел стыковки источника с потребителем, отличающийся тем, что в него введен дополнительно узел точной настройки, включенный между узлом задания давления и блоком компенсации, в котором элемент изменяющегося объема имеет малую жесткость, а емкость постоянного объема выполнена теплоизолированной, при этом все узлы, входящие в источник, выполнены пневматическими.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к приборостроению, а именно к производству стрелочных приборов, и применяется для индивидуальной градуировки шкал манометров. .

Изобретение относится к контрольно-измерительной аппаратуре и используется в составе поверочной установки для метрологической аттестации измерителей артериального давления и частоты сердечных сокращений.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения статических и динамических характеристик газодинамических объектов, например, аэрометрических преобразователей, приемников воздушных давлений, преобразователей давлений, расходов (скоростей), воздухозаборников, газовоздушных трактов авиационного двигателя и др.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к регуляторам давления газовых сред, и может быть использовано в пневмогидросистемах с ограниченным жизненным пространством и в пневматических системах энергетических установок с жесткими требованиями к точности величины регулируемого давления.

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам, создающим давление жидкости или газа, и может быть использовано в метрологических целях для калибровки или поверки средств контроля и измерения давления методом сличения.

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

Изобретение относится к устройствам для проверки и настройки дыхательных клапанов технологических резервуаров при транспорте и хранении нефти и нефтепродуктов. .

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам динамической тарировки датчиков давления, которые используются при исследовании быстропротекающих процессов, например, в технологии магнитно-импульсной и электрогидравлической обработки материалов

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в приборостроении при разработке и изготовлении современных датчиков давления

Изобретение относится к калибровке датчиков в системе, содержащей множество датчиков, которые расположены с возможностью действия на них одной и той же нагрузки

Изобретение относится к области техники измерения импульсных давлений и может найти широкое применение для калибровки различного типа датчиков импульсного давления, а также для проверки и установления их работоспособности

Изобретение относится к технологии изготовления тензорезисторных датчиков давления на основе тонкопленочных нано- и микроэлектромеханических систем

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам градуировки и испытаний датчиков давления путем воздействия на них столба жидкости

Изобретение относится к калибровочному оборудованию, предназначенному для оперативной поверки средств измерения давления и их калибровки

Группа изобретений относится к метрологическому оборудованию обеспечения приборов и может применяться для автоматизации процедуры калибровки и поверки приборов, а также для точного поддержания давления в небольшой емкости. Техническим результатом является упрощение средств задания давления при сохранении высокой стабильности регулирования и низком расходе рабочей среды. Способ задания давления в контролируемом объеме, заключаются в том, что задают «грубо» установленное значение давления в контролируемом объеме. Периодически измеряют в нем давление и, при отклонении его величины от заданной, вычисляют количество сжатого газа, которое необходимо ввести в контролируемом объеме или удалить из него. Подают или удаляют необходимое количество газа, которое затем «прецизионно» поддерживают для того, чтобы обеспечить его в контролируемом объеме. «Прецизионное» регулирование величины давления в контролируемом объеме производят, меняя сопротивление трубопроводной магистрали в схеме регулирования при задании избыточного давления от минимального значения и до максимального значения, прекращая поступление газа, с последующим поддержанием заданного давления в контролируемом объеме путем кратковременного открытия впускного клапана для подачи газа или выпускного клапана для отвода газа из рабочей емкости. При задании разрежения давления - от минимального сопротивления и до максимального значения сопротивления выключением всех клапанов элементов регулирования расхода и затем выпускного клапана, прекращая отвод газа из рабочей емкости. Дальнейшее поддержание заданного разрежения в контролируемом объеме с требуемой дискретностью производят путем кратковременного открытия впускного клапана для подачи газа или выпускного клапана для отвода газа из рабочей емкости. Установка для задания давления в контролируемом объеме содержит источники высокого и низкого давления и входную группу соответственно из впускного и выпускного клапанов со схемой регулирования. Схема регулирования включает в себя входную группу клапанов, трубопроводную магистраль для прохождения газа и последовательно соединенные между собой элементы регулирования расхода, а также рабочую емкость. Входная группа клапанов состоит из параллельно соединенных впускного и выпускного клапанов, подключенных в одной точке к первому из n элементов регулирования расхода. Источники давления связаны с входными вентилями через фильтры защиты системы регулирования от возможных загрязнений. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к калибровочному оборудованию, в частности к устройствам создания гидравлического давления, предназначенным для оперативной поверки средств измерения давления и их калибровки. Устройство содержит резервуар для рабочей жидкости, насос ручной гидравлический, камеру плавной регулировки, клапан сброса давления и выходной штуцер. Все эти узлы устройства закреплены на корпусе и установлены на подставке. Подача рабочей жидкости из резервуара в измерительную магистраль производится ручным гидравлическим насосом, при этом происходит повышение давления, дальнейший подъем давления осуществляется с помощью камеры плавной регулировки путем уменьшения ее объема и повышения тем самым давления в измерительной магистрали до максимального значения. Снижение давления с максимального значения производится камерой плавной регулировки путем увеличения ее объема, а сброс давления до атмосферного производится клапаном сброса давления. Технический результат заключается в упрощении конструкции, обеспечении удобства использования устройства и проведения его обслуживания, а также снижения массогабаритных характеристик устройства. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при тарировке измерительных приборов, в т.ч. малого дифференциального давления, в частности измерительные манометры и измерительные преобразователи давления. Сущность заявляемого изобретения состоит в новом конструктивном исполнении задатчика давления в виде U-образного прозрачного гибкого трубопровода, заполненного жидкостью высотой не менее 1 метра, одна сторона которого закреплена стационарно и соединена с камерой статического давления, вторая имеет открытый в атмосферу конец и закреплена на механизме перемещения, обеспечивающем ее возвратно-поступательное перемещение в вертикальном направлении. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Наверх