Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ПОПЛАВКОВЫЙ ДИФМАНОМЕТР
ПОПЛАВКОВЫЙ ДИФМАНОМЕТР

ПОПЛАВКОВЫЙ ДИФМАНОМЕТР

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: в измерительной технике, в частности в устройствах для измерения расхода и напора жидкостей, пульп, суспензий в процессах их контроля. Сущность изобретения: поплавковый дифманометр содержит широкий 1 и узкий 2 сообщающиеся сосуды с рабочей жидкостью 3 и поплавком 4 в широком сосуде. Сосуды 1 и 2 через трубопроводы 5 и 6 и вентили 7 и 8 соединены с источниками давления P1 и P2 и через уравнительный вентиль 9 соединены между собой. Также имеется омметр 10. Преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде упругой нити 11 из токопроводящей резины, помещенной в изоляционную оболочку 12 из упругого эластичного материала (резины или латекса). Изогнутая часть петли с торцом 13 жестко прикреплена к верхнему основанию 14 поплавка 4 без электрического контакта торца 13 с основанием 14 поплавка 4. Изоляция обеспечивается изоляционной прокладкой 15 и шайбой 16. Другая часть петли нити 11 жестко соединена с верхним основанием 17 широкого сосуда 1. Через основанием широкого сосуда с помощью герметизирующих изоляторов в виде прокладки 18 и шайбы 19 пропущены свободные концы 20 и 21 нити 11, которые соединены с входами омметра 10. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2006018
Класс(ы) патента: G01L13/04
Номер заявки: 5042095/10
Дата подачи заявки: 14.05.1992
Дата публикации: 15.01.1994
Заявитель(и): Онищенко А.М.
Автор(ы): Онищенко А.М.
Патентообладатель(и): Товарищество с ограниченной ответственностью "ДиСиДи"
Описание изобретения: Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкостей, пульп и суспензий, для контроля напора и расхода и т. п.
Известен датчик разности давлений, содержащий цилиндрический корпус с двумя подводящими штуцерами, расположенный в корпусе дифференциальный блок упругих чувствительных элементов, и емкостной преобразователь деформаций, выполненный в виде измерительного и эталонного конденсаторов с подвижным и неподвижным плоскими электродами, в котором для повышения точности и чувствительности блок упругих чувствительных элементов выполнен в виде двух идентичных прямолинейных трубок с эксцентричным каналом, установленных соосно и развернутых друг к другу толстыми стенками на 180о, при этом трубки герметично скреплены одними концами друг с другом с помощью центральной заглушки, а другие концы трубок герметично подсоединены к подводящим штуцерам, причем подводящие электроды эталонного и измерительного конденсаторов прикреплены к заглушке и сориентированы относительно друг друга под углом 90o, а соответствующие неподвижные электроды конденсаторов закреплены на корпусе и сориентированы аналогично.
Недостатком известного датчика является низкая чувствительность к перепаду давлений.
Известно устройство для контроля перепада давлений, содержащее заполненную жидкостью U-образную трубку, поплавок, размещенный в измерительном колене трубки, и две измерительные камеры, герметически соединенные с концами трубки и заполненные жидкостью, в котором для повышения чувствительности путем обеспечения неограниченного увеличения диаметра расширительной камеры к диаметру трубки, расширительные камеры заполнены той же жидкостью, что и трубки, а поплавок выполнен со средней плотностью , равной плотности жидкости ρж = ρж, а измерительное колено выполнено с возможностью изменения угла относительно оси второго колена.
Недостатком известного устройства является его высокая сложность.
Известен поплавковый дифманометр, содержащий узкий и широкий сообщающиеся сосуды с рабочей жидкостью и поплавком в рабочем сосуде, в котором сосуды через трубопроводы и вентили соединены с источниками высокого и низкого давления и через уравнительный вентиль соединены между собой, а также соединенный с поплавком механический указатель его положения в широком сосуде.
Недостатками известного поплавкового дифманометра являются низкая чувствительность к перепаду давлений, высокая сложность и низкая надежность работы по внезапным отказам из-за наличия механического указателя поплавка в широком сосуде.
Целью изобретения является повышение точности за счет увеличения чувствительности к положению поплавка в широком сосуде при одновременном повышении надежности работы по внезапным отказам за счет упрощения путем исключения механического указателя положения поплавка в широком сосуде.
На чертеже показан поплавковый дифманометр, где для лучшего показа конструкции дан продольный осевой разрез петли упругой нити в увеличенном поперечном размере.
Поплавковый дифманометр содержит широкий 1 и узкий 2 сообщающиеся сосуды с рабочей жидкостью 3 и поплавком 4 в широком сосуде 1. Сосуды 1 и 2 через трубопроводы 5 и 6 и вентили 7 и 8 соединены с источниками давления Р1 и Р2 и через уравнительный вентиль 9 соединены между собой.
Поплавковый дифманометр снабжен омметром 10. Преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде упругой нити 11 из токопроводящей резины, помещенной в изоляционную оболочку 12 из упругого эластичного материала, например, из резины или латекса. Изогнутая часть петли с торцом 13 жестко прикреплена к верхнему основанию 14 поплавка 4 без электрического контакта торца 13 нити 11 с основанием 14 поплавка 4, причем изоляция обеспечивается изоляционной прокладкой 15 и шайбой 16. Другая часть петли нити 11 жестко соединена с верхним основанием 17 широкого сосуда 1. Через основание широкого сосуда с помощью герметизирующих изоляторов в виде прокладки 18 и шайбы 19 пропущены свободные концы 20 и 21 нити 11. Концы 20 и 21 нити 11 соединены с входами омметра 10.
Работа поплавкового дифманометра осуществляется следующим образом.
Принцип действия поплавкового дифманометра основан на уравновешивании измеряемого перепада давлений гидростатическим давлением, создаваемым столбом рабочей жидкости, заполняющей дифманометр. Площадь сечения Г широкого сосуда 1 значительно больше площади сечения узкого сосуда 2. Внутренняя полость сообщающихся сосудов 1 и 2 заполнена рабочей жидкостью 3, например ртутью или трансформаторным маслом, до нулевой отметки 0. О значении измеряемой разности давлений в поплавковом дифманометре судят по отсчетному устройству, роль которого выполняет омметр 10, связанный функционально с поплавком 4, расположенным во внутренней части широкого сосуда 1. При подключении дифманометра к объекту измерения большее давление в сосуд 1, а меньшее в сосуд 2, подается через вентили 7 и 8. Вентиль 9 служит для того, чтобы исключить возможность выброса рабочей жидкости 3 при односторонней подаче давления. С этой целью перед подключением дифманометра к объекту вентиль 9 открывают, а после стабилизации давления в обоих сосудах 1 и 2 закрывают. При отключении дифманометра от объекта необходимо предварительно открыть вентиль 9, а затем закрыть вентили 7 и 8.
В процессе измерения жидкость в широком сосуде 1 перемещается вниз, а вместе с ней перемещается поплавок 4, который под действием собственного веса растягивает шнур (оболочку 12 и нить 11). Шнур выполнен так, чтобы при любых перемещениях поплавка 4 он работал в пределах упругих деформаций, что позволяет поплавку в любой момент времени находиться на поверхности жидкости 3, как это показано на чертеже. Перемещение поплавка 4 будет происходить до тех пор, пока измеряемая разность давлений Р1 - Р2 не уравновесится давлением столба жидкости высотой h1 - h2, то есть
Р1 - Р2 g(ρжc)(h1 + h2), (1) где g - местное ускорение свободного падения,
h1 и h2 - перемещение жидкости в правом и левом коленах,
ρж - плотность рабочей жидкости
ρc- плотность измеряемой среды.
Принимая во внимание равенство объема жидкости, вытесненного из широкого сосуда 1, объему жидкости, поступившему в узкий сосуд 2:
Fh2 = fh1 (2) преобразуем уравнение (1)
h2 = (P1 - P2)[1 + F/f)(ρжc )g] -1 (3)
Уравнение (3) представляет собой статическую характеристику поплавкового дифманометра, из которой следует: чтобы получить одинаковое перемещение h2 поплавка при измерении разности давлений в различных диапазонах, необходимо изменять соотношение F/f. Практически это достигается заменой узкого сосуда одного диаметра на сосуд другого диаметра. Для этого поплавковый дифманометр может комплектоваться несколькими узкими сосудами 2 разных диаметров, замена которых позволяет изменять предельные номинальные перепады измеряемых давлений. Предельный номинальный перепад Δ Рном связан с максимальным измеряемым перепадом Р = Р1 - Р2 соотношением
ΔPном = ΔP(1 - ρcж). (4)
Нить и оболочка работают в пределах упругих деформаций когда при любых изменениях их длины объема остаются постоянными. Так, например, если длина нити 11 при опускании поплавка увеличивается в 2 раза от l до 2l, то поперечное сечение S нити 11 уменьшается в 2 раза от S до S/2, а объем V при этом остается постоянным. При удлинении в общем случае нити 11 в n раз ее сечение уменьшается также в n раз. Известно, что сопротивление проводника Р прямо пропорционально его удельному сопротивлению ρ (Ом˙м) и длине k (м) и обратно пропорционально его поперечному сечению S (м2):
R = ρ l/S (5)
Из (5) с однозначностью следует, что при удлинении жилы 11 в 2 раза ее сопротивление увеличится в 4 раза, а при удлинении нити 11 в n раз ее сопротивление увеличится в n2 раз. Поэтому омметр 10 имеет квадратичную шкалу, так как сопротивление, индицируемое омметром, увеличивается пропорционально квадрату перепада давлений.
Таким образом, в любой момент времени омметр 10 обеспечивает в n раз большую чувствительность к перепаду давлений, нежели указатель положения поплавка в прототипе. При прочих равных условиях точность контроля повышается во столько раз, во сколько раз увеличивается чувствительность к контролируемому параметру. Поэтому в изобретении точность повышена в общем случае в n раз по сравнению с прототипом.
Еще одним существенным преимуществом дифманометра по сравнению с прототипом является исключение механического указателя положения поплавка (он заменен на нить и омметр). Нить в оболочке кроме обеспечения простой и высокочувствительной индикации положения поплавка играет еще и дополнительные роли демпфера и уравновешивания поплавка в жидкости всегда в показанном на чертеже положении. Упругие свойства нити и оболочки сглаживают колебания вертикальных перемещений поплавка, что важно для измерения перепада давлений в работающих технологических аппаратах, где возможны частые скачкообразные перепады давления. Из-за этого уменьшается динамическая погрешность измерения перепада давлений. Нить в оболочке уравновешивает поплавок за счет возникновения в нити и оболочке упругих деформаций при вертикальных перемещениях поплавка и за счет этого позволяет использовать поплавок заданной массы с тем, чтобы он не входил в резонанс при периодических перепадах давления.
Таким образом, преимущества поплавкового дифманометра по сравнению с прототипом заключаются в повышении точности измерений за счет увеличения чувствительности к перемещению поплавка, в увеличении надежности работы по внезапным отказам за счет исключения ненадежного механического указателя положения поплавка, в сглаживании возникающих при измерениях колебаний, в исключении резонансных колебаний положений поплавка при измерениях перепада давлений. Повышение точности при одновременном упрощении и повышении надежности работы по внезапным отказам свидетельствует о преодолении технического противоречия. (56) Авторское свидетельство СССР N 1679227, кл. G 01 F 9/12, 1989.
Авторское свидетельство СССР N 1668880, кл. G 01 M 3/26, 1989.
Фарзане Н. Г. и др. Технические измерения и приборы. М. , 1989, с. 98-99.
Формула изобретения: ПОПЛАВКОВЫЙ ДИФМАНОМЕТР, содержащий частично заполненные жидкостью широкий и узкий сообщающиеся сосуды, верхние основания которых снабжены подводящими патрубками с вентилями, соединенными между собой через уравнительный вентиль, поплавок, расположенный в широком сосуде, и преобразователь перемещения поплавка, отличающийся тем, что в нем преобразователь перемещения поплавка выполнен в виде петли упругой нити из токопроводящей резины, помещенной в изоляционную оболочку из упругого материала, причем изогнутая часть петли жестко прикреплена к поплавку, другая часть петли жестко соединена с верхним основанием широкого сосуда, а концы нити с помощью герметизирующих изоляторов пропущены через верхнее основание широкого сосуда и соединены с входами введенного омметра.