Устройство для регулирования перепада давления газовых сред

 

О Л Й С А Й Й Е „„684 (8

Союз Советских

Социалистических

Рееаублнк (6} ) Дополнительное к акт. санд-ву

1 (22) Заявлено 18,06.75 (21 ) 2146316/18-"-4 (51) М. Кл. с присоединением заявки М

Я 05 D 16/04

Гесудеретееивй хенхтет

СССР ее дееем хибуетенее в етхеитее (23) П Риорнтет

Опубликовано 05.09.79. Б

Е ЗЗ (бЗ) УДК юллетень 621.646 (088,8) Дата опубликования описания 08.09.79 (72) АвтоР изобретения

H. К. Завьялов (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЕРЕПАДА

ДАВЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СРЕД

Изобретение относится к области автоматики и предназначено для получения постоянных величин перепада давлений газовых сред с повышенной точностью, необходимых, например, при настройке и

5 проверке дифференциальных манометров, тяго- и напоромеров с верхними пределами измерений от нескольких миллиметров водяного столба до нескольких десятков миллиметров ртутного столба, ЛО

Известны устройства (маностат) для получения постоянного перепада давлений, состояшее иэ погруженной на определенную глубину в жидкость барботажной трубки, через которую проходит поток газа (11.

В известных устройствах перепад давлений газа в барботажной трубке и над жидкостью определяется зависимостью

Р =С У =(и-Sly, (2) где С - длина части трубки, погруженной в жидкость;

H - уровень жидкости в сосуде; ф - расстояние от конца трубки в жидкости до дна сосуда; р — плотность жидкости.

Недостатком подобных устройств является наличие постоянного потока газа в барботажной трубке, а также влияние*на величину перепада давления величины расхода газа в трубке, положения уровня и плотности жидкости.

Наиболее близким по технической сущности и данному изобретению является устройство для регулирования перепада давлений газовых сред, содержащее заполненный жидкостью корпус с входным и выходным патрубками, патрубок отбора давлений и погруженный в жидкость регулирующий орган 12).

Заданную величину перепада давлений в указанном устройстве получают путем подачи под давлением порпин газа

so внутреннюю полость регулирующего органа до его всплытия в жидкости и отбора давлений газа иэ его внутренней полости и пространства над ним. Перепад стенки в жидкость;

ЬЧ-=Ид Е Ьб Р - величина, характери20

1 О 1 эующая уменьшение выталкивающей силы при частичном погружении стенок регулирующего органа в жидкость;

4,<5 — внутренний диаметр и толщина стенки ре улирующе о ор- 30 гана;

% - высота регулирующего органа;

E ° . — расстоание по вер1 тикали от центра внутренней поверхности дна регулирующего органа до поверхности жидкости. г

4 где Р„- перепад давлений на регулирующем органе.

Подставляя в уравнение (2) значение сил, получают

Р„= К,-К, r(< i, (З) 35

Xd (й-Ю )ь!3р

50 ф

g(K) — функция от t

Таким образом, в подобных устройствах отсутствует постоянный поток газа, а поддерживаемая величина перепада давлений не зависит от уровня жидкости в емкости, а зависит от плотности жидкости, так как значение плотности Д входит в последний член М f () уравнения (3), 3 6845 давлений определяется системой действующих на регулирующий орган сил, состоящей из сипы веса регулирующего орг»на с грузом 5, выталкивающей силы пропорциональной объему V погруженной в жидкость стенки регулирующего органа и плотности жидкости У и подьемной силы Т, действующей на дно регулирующего органа при перепаде давлений на нем Р. 10

При этом имеет место следующее равновесие сил: с-)9 -ьч, =т, (@ где 9,=МД -hASp — выталкивающая сила, действующая íà регулирующий орган при полном погружении его боковой

18 4 численно равный нескольким процентам от величины К.(при А5 — "0,2-1 мм, Недостатком устройств с подобным регулирующим органом является недостаточная точность поддержания заданного перепада давлений из-за непостоянства выталкивающей силы, действующей на регулирующий орган при его различных положениях в жидкости.

Пелью изобретения является повышение точности поддержания заданного перепада давлений при различных положениях регулирующего органа в жидкости.

Зта цель достигается тем, что регулйрукиций орган выполнен в виде усеченного конуса, причем диаметр основания конуса определяется соотношением

Д=д +, ь5 Ьр, 2 где 8< — внутренний диаметр дна конуса; — толщина боковой стенки конуса; 11 — высота конуса; р — плотность жидкости;

p — заданный перепад давлений на

О конусе.

На фиг. 1 и 2 представлено предлагаемое устройство.

Устройство состоит из корпуса 1 с входным и выходным патрубками и разделенного перегородкой 2 на две полости.

В верхней полости корпуса 1, частично заполненного жидкостью, расположен тонкостенный регулирующий орган 3 в виде усеченного конуса, в центре дна которого укреплен шток 4 с грузом 5. Дпа получения устойчивого состояния равновесия усеченного конуса груз на штоке укреплен под его нижним основанием.

Патрубки 6 служат для:подачи газа и сброса избыточного давления под регулирующим органом и над ним, а патрубки 7 — для отбора давлений и передачи перепада давлений с регулирующего органа на приемник 8. При подаче порции гаэа под избыточным давлением усеченный конус всплывает. Уменьшение выталкивающей силы при его подъеме, приводящее к неточности поддержания перепада давлений в устройствах с цнлиндрическим регулирующим органом, компенсируется увеличением подъемной силы за счет постоянно увеличивающегося диаметре усеченного конуса в местах соприкосновении поверхности стенок с поверхностью жидкости.

Закон изменения диаметра усеченного конуса по всей его высоте, обеспечиваю684518 щий постоянство перепада давлений на нем, определяется из соотношения сил, действующих на усеченный конус

5 М - a „) =Т+ 0.Т,, (g ) 25

Где 5 — вес конуса с грузом; е Ь С(до+а Р) т - а ьбд» выталкивающая сила, действующая на конус при полном погружении его боковых стенок в жидкость, аТа,ее - веиичииа, харахтерии и эуюшая уменьшение выталкивающей силы при подъеме конуса по BBpTJMQли на рас 2 стояние (Т = „Р подъемная сила, лействующая на кон Jfc 20 при С 0;

dT> = A F Ро — увеличение подъемной

Силы конуса при его перемещении îr C 0 до 0з „;

+(- ч о, ющая увеличение эффективнойй площ ади ко нус а при его подъеме по вертикали от 0 0 до

L=8„; д,-„1 д > — внутренний диаметр дна и основания конуса; д — диаметр конуса в местах соприкосновения его внутренней поверхности стенки с поверхностью жидкости, Закон изменения внутреннего диаметра конуса по высоте, необходимый для

40 получения перепала давлений на конусе

P = Coh&t, определяют из соотношения

Ь ; = ЬТ;, при условии, что Чр и То =

=сопМ при постоянных значениях d©>, д,ы ир.Отсюда d.=д, + — ð а< Р.E„., (5) т.е. регулирующий орган имеет форму усеченного конуса с верхним внутренним диаметром дна d1 = до и внутренними диаметрами при основании

50 д;= „=д„+ d P h (Я

Применение предлагаемого устройства позволит значительно повысить точность поддержаний перепада давлений, которая практически зависит от точности изготовления конуса, т.е. от соответствия его геометрических размеров к расчетным данным, определяемым из зависимости (6).

Например при геометрических размерах д =4 =O 1 м d 5 =Ф. <О м перепаде давлений РО=2Окгс/м и р = О кг м и при перемещении конуса от своего начального положения 8 = О до конечного Я1-- Ф, неточность поддержания перепада давлений на конусе при их изготовлении по четвертому классу точности составляет для существующего устройства с цилиндрическим регулирующим органом 4%, для предлагаемого устройства с коническим регулирующим органом 0,1 4, Повышенная точность предлагаемого устройства позволяет его использование в качестве образцовых средств измерения при настройке и поверке соответствующих приборов органами метрологических служб. При этом исключается сложное и дорогостоящее оборудование, уменьшается трудоемкость и трудозатраты на проведение одних и тех же операций.

На фиг. 2 представлен пример использования предлагаемого устройства в установках для поверки и градуировки, например, дифференциальных манометров.

Установка состоит из нескольких с прозрачными корпусами устройств постоянного перепада давлений с фиксированными значениями образцовых величин перепада, вентилей 9 подъема регулирующего органа, вентилей подачи 10 и сброса

1 1 статического давле шя в устройстве

1, уравнительного вентиля 1 2, многопоточного переключателя газа поверяемого прибора 4.

При закрытом вентиле 1 1, открытых вентилях 9 и при установке переключателя в положение 0" подают в устройства (1) требуемое статическое давление, после чего вентиль 12 закрывают.

После этого путем поочередного открытия и закрытия вентилей 9 осуществляют подъем регулирующего органа на требуемую величину, установку на половину его высоты. Закрывают вентиль 10, после чего установка готова к работе.

При этом перепад давлений на поверяемом приборе равен нулю, Затем путем установки многопоточного переключателя в положение 0"... 4 на прибор 14 подают от устройств (1) возрастающие фиксированные значения перепадов давлений, а при установке в положения 4"..."0 — уменьшающие.

Для плавного изменения перепадов давлений в поверяемом приборе со стороны его линии (+) установлено дроссепирующее устройство 15 с отверстием небольнюго диаметра.

4518

8 основания конуса определяется соотношением

Формула изобретения

Устройство для регупирования перепада давпения газовых сред, содержащее заполненный жидкостью корпус с входным и выходным цатрубками, патрубок отбора давлений и погруженный в жидкость регупирующий орг и ., о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с цепью повышения точности регупирования, регулирующий орган выполнен е виде усеченного конуса, причем диаметр о 7,Р г где до - внутренний диаметр дна конуса; — толщина боковой стенки конуса; — высота конуса;

- плотность жидкости; — перепад давлений, источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 . Авторское свидетельство СССР

N 200202, Мкл . Cj 05 З 16/04, 1966.

2. Авторское свидетельство СССР

N 227731, Мкп . О 05 З 16/04, 1964.

684518

Ююлад

&uP

Я Фиг. 2

Составитель Л. Корсакова

Редактор В. Фельдман Техред 3. Фанта Корректор М. Шарошн

Заказ 5287/42 Тираж 1015 Подписное

UHHHTIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, r Ужгород, ул. Проектная, 4