Устройство для задания переменного/пульсирующего давления в рабочем объеме



Устройство для задания переменного/пульсирующего давления в рабочем объеме
Устройство для задания переменного/пульсирующего давления в рабочем объеме

 


Владельцы патента RU 2614664:

Закрытое акционерное общество Промышленная группа "Метран" (RU)

Заявленное изобретение относится к метрологическому оборудованию обеспечения приборов давления и может применяться для формирования переменного или пульсирующего давления в ограниченном объеме с целью обеспечения заданного технологического процесса, например для исследования динамических характеристик приборов измерения и контроля давления. Заявленное устройство для задания переменного/пульсирующего давления в рабочем объеме включает в себя источники высокого и низкого давления, связанные каждый через свой входной вентиль и перепускной узел с рабочим объемом, при этом входные вентили выполнены регулируемыми, а перепускной узел представляет собой цилиндрический вентиль с ротором, имеющим возможность вращения с различной частотой, снабженный, по меньшей мере, двумя каналами передачи давления, расположенными в одной или нескольких плоскостях, каждый из которых соединен с одним входным регулируемым вентилем и рабочим объемом. Технический результат заключается в обеспечении возможности формирования давления заданной формы - практически от меандра до синусоиды в широком диапазоне частот - от долей герца до сотен герц. 1 ил.

 

Изобретение относится к метрологическому оборудованию обеспечения приборов давления и может применяться для формирования переменного или пульсирующего давления в ограниченном объеме с целью обеспечения заданного технологического процесса, например для исследования динамических характеристик приборов измерения и контроля давления.

Известна установка для задания давления в контролируемом объеме, описанная в патенте США №5142483.

Известная установка содержит источник газа, связанный через входной пневморегулятор расхода с параллельно соединенными "быстрым" и "медленным" впускными клапанами, выходы впускных клапанов соединяются с рабочей камерой, в которой регулируется давление, и со входами параллельно соединенных "быстрого" и "медленного" выходных клапанов, выходы которых подключаются в выходному пневморегулятору расхода, соединенному с атмосферой или с источником вакуума, в рабочей камере установлен датчик давления, выход входного пневморегулятора расхода соединен со входом выходного через дроссель в обход клапанов и рабочей емкости.

Установка и поддержание давления на заданном уровне в известной установке выполняется посредством поочередного открывания и закрывания «быстрых» и «медленных» клапанов и ограничением перепада давления на впускных и выпускных клапанах посредством регуляторов расхода, что ограничивает возможности формирования переменного или пульсирующего давления.

Недостатком также является конструктивная сложность установки регулирования, обусловленная сложной конструкцией некоторых входящих в нее элементов (например, пневморегуляторов расхода).

Наиболее близкой к заявляемому устройству по технической сущности является установка для задания давления в контролируемом объеме, описанная в патенте РФ №2319126, кл. G01L 27/02, G05D 16/00, заявл. 09.08.2006 г., опубл. 10.03.2008 г., и выбранная в качестве прототипа.

Известная установка для задания давления в контролируемом объеме содержит рабочую емкость, снабженную датчиком давления и связанную с контролируемым объемом, схему регулирования, включающую трубопроводную магистраль для прохождения газа, впускные и выпускные клапаны, а также систему управления, и отличается тем, что схема регулирования включает в себя последовательно соединенные входную группу клапанов, предварительную емкость и группу перепускных клапанов, при этом входная группа клапанов состоит из 3-х соединенных звездой клапанов: впускного, соединенного с источником высокого давления, выпускного, соединенного с источником низкого давления или с атмосферой, и отсечного, соединенного с предварительной емкостью, снабженной вторым датчиком давления, группа перепускных клапанов состоит из 2-х соединенных последовательно клапанов, подключенных через трубопроводную магистраль к рабочей и предварительной емкостям, а система управления соединена с датчиками и клапанами.

Конструктивно известная установка для задания давления в контролируемом объеме содержит последовательно соединенные входной вентиль 1, схему 2 регулирования, включающую последовательно соединенные входную группу 3 клапанов, предварительную емкость 4, группу 5 перепускных клапанов и рабочую емкость 6, выходной вентиль 7, а также систему 8 управления. Входная группа 3 клапанов содержит соединенные звездой впускной клапан 9, подключенный к источнику 10 высокого давления, выпускной клапан 11, подключенный к источнику 12 низкого давления или сообщающийся с атмосферой, и отсечной клапан 13, соединенный с предварительной емкостью 4, снабженной датчиком 14 давления. Предварительная емкость 4 соединена через последовательно соединенные перепускные клапаны 15 и 16 с рабочей емкостью 6, снабженной датчиком 17 давления. Рабочая емкость 6 через выходной вентиль 7 соединена с контролируемым объемом 18.

Известная установка включает также трубопроводную магистраль 19 и систему 8 управления, связанную со всеми клапанами и датчиками давления.

В рабочей емкости 6 поддерживается целевое давление, контролируемое прецизионным датчиком 17 давления. Управление давлением в рабочей емкости 6 осуществляется с помощью группы 5 перепускных клапанов, которая состоит из двух клапанов 15 и 16. При этом клапаны 15 и 16 в группе 5 могут открываться одновременно при необходимости больших изменений давления в рабочей емкости 6 или с перекрытием по времени, если требуется малое изменение давления в рабочей емкости 6 и необходимое эффективное время открытого состояния клапанов меньше, чем фактическое время их срабатывания. При этом минимальное изменение давления в рабочей емкости 6 при определенном перепаде давления на группе 5 ограничивается "мертвым" объемом соединений между клапанами 15 и 16, следовательно, этот объем должен быть минимальным.

Целевое давление в предварительной емкости 4 определяется из необходимого перепада давлений на группе 5 перепускных клапанов, целевого и текущего давления в рабочей емкости 6. Управление давлением в предварительной емкости 4 осуществляется входной группой 3 клапанов, состоящей из впускного 9, выпускного 11 и отсечного 13 клапанов. При этом два клапана (впускной и отсечной или выпускной и отсечной) в этой группе открываются либо одновременно, если необходимы большие изменения давления в предварительной емкости 4, или с перекрытием по времени, если требуется малое изменение давления в предварительной емкости 4 и необходимое эффективное время открытого состояния клапанов меньше, чем фактическое время их срабатывания. При необходимости увеличения давления в предварительной емкости 4 работают впускной и отсечной клапаны 9 и 13, при необходимости уменьшения - выпускной и отсечной клапаны 11 и 13.

Управление клапанами, измерение давления и вычисление необходимых времен открытия клапанов осуществляет система 8 управления.

От источников 10 и 12 входного давления устройство может отсекаться с помощью входного вентиля 1, а от контролируемого объема 18 - выходным вентилем 7.

Недостатком известной установки является следующее.

Наличие в установке одной предварительной (технологической) емкости не позволяет разделить направления напуска и сброса сжатого газа из контролируемого объема, что замедляет скорость задания целевого давления в контролируемом объеме и затрудняет формирование пульсирующего давления заданных параметров.

Задачей является обеспечение возможности получения пульсирующего или переменного давления при упрощении схемы устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для задания переменного/пульсирующего давления в рабочем объеме, включающем в себя источники высокого и низкого давления, связанные каждый через свой входной вентиль и перепускной узел с рабочим объемом, согласно изобретению входные вентили выполнены регулируемыми, а перепускной узел представляет собой цилиндрический вентиль с ротором, имеющим возможность вращения с различной частотой, снабженный, по меньшей мере, двумя каналами передачи давления, расположенными в одной или нескольких плоскостях, каждый из которых соединен с одним входным регулируемым вентилем и рабочим объемом.

Выполнение перепускного узла в виде цилиндрического вентиля с ротором, имеющим возможность вращения и снабженным, по меньшей мере, двумя каналами передачи давления, расположенными в одной или нескольких плоскостях, соединенными через регулируемые вентили с источниками давления, позволяет регулировкой пропускной способности регулируемых вентилей в соответствии с установленной скоростью вращения ротора формировать в рабочем объеме давление заданной формы и частоты при достаточно простой конструкции устройства.

Технический результат - обеспечение возможности формирования давления заданной формы - практически от меандра до синусоиды в широком диапазоне частот - от долей герца до сотен герц.

Заявляемое устройство обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как выполнение входных вентилей регулируемыми, перепускного узла в виде цилиндрического вентиля с ротором, имеющим возможность вращения с различной частотой, и снабженного, по меньшей мере, двумя каналами передачи давления, расположенными в одной или нескольких плоскостях, каждый из которых соединен с одним входным регулируемым вентилем и рабочим объемом, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.

Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными существенными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемое устройство соответствует критерию «изобретательский уровень».

Изобретение может найти применение в метрологическом оборудовании обеспечения приборов измерения и контроля параметров технологических процессов в химической, биохимической и других отраслях промышленности, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение иллюстрируется чертежом, где представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит источники 1 и 2 высокого и низкого давления, выходы которых через регулируемые (например, игольчатые) вентили 3 и 4 соединены соответственно с первым и вторым входами роторного вентиля 5, выходы которого соединены с первым и вторым входом рабочего объема 6. К выходу рабочего объема 6 подключен контрольный датчик 7 давления. При этом роторный вентиль 5 может иметь два или больше каналов 8 передачи давления, расположенных в одной или нескольких плоскостях (сечениях). Диаметр D ротора вентиля определяется количеством n каналов и диаметром d каналов, в частности, по формуле: D=d/sin (360°/8n). Частота вращения ротора может меняться с помощью привода (на чертеже не показан).

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора роторного вентиля 5 каналы 8 передачи давления через регулируемые вентили 3 и 4 поочередно соединяют входы рабочего объема 6 с источниками 1 или 2 высокого или низкого давления. При этом скорость изменения давления в рабочем объеме 6 определяется угловой скоростью вращения ротора роторного вентиля 5 и коэффициентом пропускной способности регулируемых вентилей 3 и 4, что позволяет регулировкой коэффициента расхода вентилей 3 и 4 в соответствии с установленной скоростью вращения ротора формировать в рабочем объеме 6 давление заданной формы (практически от меандра до синусоиды) и частоты. При этом каждая пара каналов 8 передачи давления за один оборот ротора 5 формирует два периода колебания давления.

В сравнении с прототипом заявляемое устройство обеспечивает формирование пульсирующего или переменного давления при весьма простой его схеме.

Устройство для задания переменного/пульсирующего давления в рабочем объеме, включающее в себя источники высокого и низкого давления, связанные каждый через свой входной вентиль и перепускной узел с рабочим объемом, отличающееся тем, что входные вентили выполнены регулируемыми, а перепускной узел представляет собой цилиндрический вентиль с ротором, имеющим возможность вращения с различной частотой, снабженный, по меньшей мере, двумя каналами передачи давления, расположенными в одной или нескольких плоскостях, каждый из которых соединен с одним входным регулируемым вентилем и рабочим объемом.



 

Похожие патенты:

Использование: для калибровки или поверки средств контроля и измерения давления. Сущность изобретения заключается в том, что цилиндрическое сопло цилиндра заканчивается в верхней части расширяющимся кверху диффузором параболической формы, вогнутой внутрь, поршень выполнен цилиндрическим с усеченной параболической частью, вогнутой внутрь и сужающейся книзу, а вставка размещена в сопле с зазором между ней и внутренней поверхностью сопла, образуя кольцевое отверстие для подачи воздуха/газа.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к средствам для измерения давления рабочей жидкости. В настоящем изобретении представлен способ проверки состояния монокристаллического датчика давления, а также система измерения давления рабочей жидкости, реализующая указанный способ.

Изобретение относится к области цифровой обработки сигнала в датчиках давления и может быть использовано для создания цифровых датчиков давления высокого класса точности.

Настоящее изобретение относится к системам контроля и управления промышленными процессами. Преобразователь содержит пьезоэлектрический преобразователь, содержащий первую клемму и вторую клемму; схему нормального режима работы для эксплуатации пьезоэлектрического преобразователя при нормальном режиме работы; схему самопроверки для подачи зарядного тока на пьезоэлектрический преобразователь при диагностическом режиме самопроверки и образования контрольного сигнала как функции от напряжения на пьезоэлектрическом преобразователе, обусловленного зарядным током.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для прецизионного измерения давления на основе тензомостового интегрального преобразователя давления в широком диапазоне рабочих температур.

Изобретение относится к области измерения давления. Сущность изобретения заключается в том, что манометр абсолютного давления содержит электронные силоизмерительные и силокомпенсирующие устройства, поршневую пару, образованную структурно-сопряженными магнетиками, разъединяющую объемы вакуумной (сравнительной) камеры от объема измерительной камеры, пневмолинии которых могут селективно подключаться к пневмомагистралям технических средств создания вакуума, давления или нормализованного воздуха атмосферы путем программного переключения э/м клапанов распределительного коммутатора, при этом супермагнетик («магнитная жидкость) в ССМ покрыт тонким слоем галинстана - жидкого металлического сплава галлия, индия и олова, магнитопровод ССМ выполнен из магнитострикционного материала (МСМ) или, если он таковым не являлся, дополнен включением МСМ в его структуру, используется как ультразвуковой магнитостриктор путем размещения на нем катушки возбуждения, соединенной с ВЧ генератором гармонических колебаний, оболочка вакуумной камеры, при большом объеме, покрыта с внешней стороны резистивной проводящей пленкой, кратковременно подключаемой в режиме создания в ней вакуума к источнику электропитания; при малых объемах оболочки она подвергается кратковременному прогреву внешними источниками интенсивного оптического излучения.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для калибровки средств измерительной техники. Техническим результатом изобретения является расширение метрологических возможностей за счет повышения на порядок уровня калиброванного (образцового) по амплитуде скачка давления до атмосферного давления (105 Па), повышения точности калибровки датчиков динамического давления и сокращения времени на проведение градуировочных испытаний.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для поверки и калибровки датчиков давлений. Стенд для поверки и калибровки датчиков давления содержит коллектор для подключения образцового и поверяемых датчиков давления, устройство для создания давления, соединенное пневматической магистралью с коллектором, и измеритель-калибратор давления, включающий вычислительно-управляющее устройство, блок индикации и блок печати.

Заявленное изобретение относится к области приборостроения, в частности к способам градуировки датчиков давления. Заявленный способ градуировки датчиков давления воздушной ударной волны включает воздействие на датчик градуировочной воздушной ударной волны (ВУВ), образованной подрывом заряда взрывчатого вещества, измерение амплитуд выходного сигнала датчика, определение избыточного давления во фронте градуировочной ВУВ и расчет коэффициента преобразования датчика, при этом непосредственно за градуируемым датчиком давления, на расстоянии, соизмеримом с продольным размером его чувствительного элемента, устанавливают ориентированную нормально на центр взрыва плоскую жесткую преграду, а избыточное давление во фронте падающей градуировочной ВУВ определяют через отношение амплитуд U2 и U1 зарегистрированного датчиком сигнала отраженной от преграды и падающей волн из соотношения: где p0 - атмосферное давление.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к калибровке датчиков импульсного давления методом создания импульсного давления в гидравлической камере.
Наверх