Устройство для измерения давления насыщенных паров жидкостей

 

Союз Советских

Социапистическин

Республик

О П И С А Н И Е < 966557

ИЗО6РЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61 ) Допол н ител ьиое к а вт. с вип-ву(22) Зая влено 16 . 0 3. 81 (21) 3259 393/25-26 с присоелинением заявки М (23) Приоритет

- Опубликовано 15, 10 ° 82 ° Бюллетень М 38 (5l)M. Кл.

G О1 N 7/14

3Ъеударетвсниый квинтет

СССР

lIo делам нэабретеннй и открытий (53) УДК 551,508..7(088.8) Дата опубликования описания 15 10. 82

Е. П. Федоров, А. С. Михайлов, Т. Н. Круглова, А. Н. Соловьев и Б. А. Малов (72) Авторы изобретения (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ

ПАРОВ ЖИДКОСТЕЙ

Изобретение относится к устройствам для измерения физических величин и может быть использовано для быст рого 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, использующее 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, кото- ро рое измеряется датчиком давления(1).

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 дополнительныв погрешности связанные с тем, что во вре" мя проведения опытов оператору вручную необходимо поддерживать мембрану в нейтральном положении.

Известно устройство, 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 комбинированный сосуд, имеющее более высокую точность измерения. Это достигается путем дозированной подачи жидкости и выполнения гибкой перегородки g виде сильфона (21.

3 9665

Однако использование одного датчика давЛения не обеспечивает с необ ходимой точностью измерение давления насыщенных паров в широком диапазоне. Например,при измерении давления порядка 1 кг/см (10 ГПа) и

10 кг/см (10 ГПа) с использованием в качестве датчика образцового манометра класса 0,4 с порядком измере" ния до 10 кг/м измерение давления 10 порядка 1 кгlмм производится с относительной погрешностью в 10 раз большей, чем порядка 10 кг/см .

Для измерения давления с необходимой точностью, т.е. с ограниченной по 15 величине погрешностью во всем диапазоне измерений, необходимо использо-, вать несколько датчиков в различными пределами измерения, что увеличиааеТ деформации растяжения или сжатия сильфона и приводит к увеличению погрешности, связанной с учетом жесткости самого сильфона. Кроме того, чтобы свести к минимуму погрешности, которые могут быть вызваны переключением датчиков на линии измерения 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 измерения °

Поставленная цель достигается

35 тем, что известное устройство 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, снабжено золотником со штоком, связанным с гибкой перегородкой и подключенными к второй полости ка45 меры источником избыточного давления и измерительным прибором, выполненным в виде регистрирующего потенциометра, блоков регулирования и измерения температуры, включающих программный блок, блок регулирования напря50 жения и нагреватель, и блоков измерения давления, включающих блок питания, блок датчиков и блок питания датчиков.

В качестве гибкой перегородки предпочтительней использовать сильфон, чем мембрану, потому что при прочих

57 4 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 4, калиброванного сосуда 5 для заливки испыту- емого топлива, системы вентилей 6-9, источника внешнего давления 10 и измерительного прибора. Измерительный прибор включает блок тензометрических датчиков давления 11-14, электропневмоклапаны нормально открытые 1517, электропневмоклапаны нормально закрытые 18-20, реле давления 21-23, термоэлектрический термометр 24 и региструющий прибор 25, Элементом, регулирующим давление, является золотниковое устройство

1 фиг. 2),ñîñòoÿùåå 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 34 и блок нагрева 35. Канал измерения давления включает блок питания 36 и блок датчиков 37, регистрирующий потенциометр

КСП-4 и блок питания 38.

Устройство работает следующим образом.

В герметичный цилиндр 1, 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

1. Залог Б. Д. Методы оценки эксплуатационных свойств реактивных топ,лив и смазочных материалов, М., 1966,, с. 61.

2. Авторское свидетельство СССР. И 682795, кл. Я О1 М 7/14, 1979.

5 9665 паров происходит сжатие разделитель= . ного чувствительного элемента - сильфона 3. Сильфон сжимаясь, перемещает соединенный с ним жестко через шток 28 золотник 27. В результате перемещения золотника открывается отверстие 29, через которое поступает азот от источника давления 10 (или воздуха из атмосферы при давлении насыщенных паров ниже атмосферного). 10

Как только противодавление превышает давление насыщенных паров в рабочем цилиндре, сильфон перемещает золотник вниз, открывается отверстие 30, соединенные с атмосферой (или вакуум- 15 ным насосом) и закрывается отверстие

29, через которое подается азот (или воздух из атмосферы). Таким образом, при движении золотника проис.ходит выравнивание давления в полости г сильфона с давлением насыщенных паров топлива в рабочем цилиндре. Трение в золотниковой паре при соблюдении соответствующих технических условий может быть сведено к нулю. 25

Противодавление удавление внутри сильфона), равное давлению насыщенных паров топлива в рабочем цилиндре, измеряется тензометрическими датчиками давления 11-14. Показания « р давления записываются на электронном

6-ти точечном региструющем приборе

25 ° Одновременно потенциометр фикси рует 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 цилиндра с испытуемым топливом от комнатной температуры до 300 С обеспечивает канал регулировки и измерения теяф% пературы. Весь диапазон температур разбит на 11 интервалов через 25 С.

Нагрев на каждом интервале занимает 35 мин, включая выдержку при пос тоянной температуре в течение 10 мин.

Канал измерения давления обеспечивает автоматическое измерение и реги57 6 страцию давления в диапазоне от

2 мм рт. ст. до 25 кгс/см . Весь диапазон давления разбит на 4 ичтервала, 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 3 при абсолютных давлениях от 10 < Па до 25 10 Па (25 кгс/см ) в

+ l. 3.

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, о т л. и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерений, оно снабжено золотником с штоком, соединенным с гибкой перегородкой, и подключенными к второй полости каме" ры источником избыточного давления и измерительным прибором.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я 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