Устройство для автоматического измерения расхода жидких тел

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 б 01 N 9 00

®СЕ(;р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 1 3 Г :

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BT0PCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3961300/31-25 (22) 10.01.85 (46) 30.06.88. Бюл. № 24 (71) Всесоюзный заочный машиностроительный институт (72) Л. В. Карсавин, К. С. Виноградова, О. В. Циколайцева и В. И. Рудыко (53) 532. 14 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 821936, кл. G 01 N 23/14, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 855400, кл. G 01 N 1/38, 1981. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА

ЖИДКИХ ТЕЛ, содержащее цилиндрический корпус, снабженный каналами давления входа и выхода с установленными в них регулируемыми жиклерами, подвижный чувствительный элемент, размещенный внутри корпуса и выполненный в виде золотника с соплом и соединенный посредством первой пружины с нижним торцом корпуса, в котором выполнен канал давления выхода, запорный орган, выполненный с возможностью перекрывания сопла золотника, датчик давления, выход которого подключен к входу блока управления и индикации, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения измерения плотности жидких тел, устройство дополнительно снабжено поршнем, установленном в корпусе, внешняя поверхность торца поршня посредством второй пружины соединена с торцом запорного органа, а его внутренняя поверхность посредством третьей пружины соединена с верхним тор„„SU„» 1406464 А1 цом корпуса, в котором выполнен первый дополнительный канал, при этом поршень герметично разделяет часть корпуса между его верхним торцом и торцом запорного органа на две полости, одна из которых через проточку и каналы в поршне и второй и третий дополнительные каналы в корпусе соединена с каналом давления выхода, а во вторую на уровне торца запорного органа включена пьезометрическая трубка, на противоположном конце которой установлен калиброванный жиклер, соединенный каналом с датчиком температуры и через регулятор температуры и устройство измерения расхода — с первым дополнительным каналом, причем золотник снабжен кольцевой проточкой, выполненной с возможностью подключения к каналу постоянного давления в корпусе, в запорном органе выполнено

Т-образное сопло, сообщенное через проточку в запорном органе с каналом давления входа, управляющие входы регулируемых жиклеров соединены с управляющими выходами блока управления и индикации, управляющие входы которого соединены с датчиком температуры и устройства измерения расхода, а входы датчика давления подключены к второй полости корпуса и второму дополнительному каналу.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности измерения, диаметр поршня выполняется много большим, чем диаметр золотника, а длина пьезометрической трубки много больше расстояния между верхним торцом корпуса и торцом запорного органа.

1406464

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для определения параметров жидких сред и может быть использовано в машиностроении, автомобильной и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения измерения плотности жидких тел и повышение чувствительности измерения.

На чертеже изображено предлагаемое ,устройство.

Устройство содержит корпус 1 с каналом 2 давления входа Рв„ и установленньгм в нем регулируемым жиклером 3, канал 4 авления выхода Рв „с установленным в нем регулятором 5 давления Рв„„, дополнительные каналы 6 — 8 корпуса 1, пружину 9, усгтановленную на торце корпуса 1 с каналом 4, ; и торец золотника 10 с соплом l l и замкнуггой проточкой 12 íà его боковой поверх,ности, в которую включен канал 13 постоян-! ного давления Р„, поддерживаемого клапа ном 14 постоянного давления, причем дав дение Р . P„>P Р„, запорный орган 15 с T-образным сойлом 16 и проточкой 17 на боковой поверхности, сообщенной с соплом 16, в которую включен канал 2 давле,íèÿ Рв„, пружину. 18. Опорные витки послед ней жестко закреплены с нерабочим торцом запорного органа и торцом поршня 19, диаМетр которого больше диаметра золотника .10 не менее, чем в десять раз, à íà его боковой поверхности выполнена проточка 20, которая каналами 21 сообщена с полостью 22 переменного объема поршня 19 и каналами 6 и 7 давления Р„„, включенными в

Корпус 1 с давлением Р „„каналов 8 и 4.

Длина пьезометрической трубки 23 с калиб рованными жиклером 24 много больше, чем расстояние между торцами корпуса, внутри

Которого размещен поршень 19. Вход последнего включен в полость 25 переменного давления и объема так, что он не перекрывает ся, поршнем 19 в любом положении пружины 26. Опорные витки последней жестко закреплены с противоположным торцом поршня 19 и торцом корпуса 1. Терморегулятор 27 установлен в канале, соединяющем выход пьезометрической трубки 23 за жиклером 24 с каналом 6 давления Р,„. Устройство 28 для измерения циркуляционного расхода жиклера 24 установлено между терморегулятором 27 и каналом 6, выходной сигнал которого связан с блоком 29 управления и индикации. Выходной сигнал датчика 30 температуры полости 25 и циркуляционного расхода жиклера 24 связан с блоком 29 управления и индикации. Датчик 31 давления дифференциального типа включен в полость 25 давления Р „и через канал 7, проточку 20 и каналы 21 — в полость

22 поршня 10, причем датчик 31, регулятор 5 давления Р „„, регулируемый жиклер 3 и клапан 14 постоянного давления соединены с блоком 29 управления и индикации.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемая жидкость с давлением P „ через регулируемый жиклер 3 канала 2 нагружает полость проточки 17 запорного органа 15 и по Т-образному соплу 16 — полость 25 переменного объема и пьезометрическую трубку 23, через жиклер 24 которой идет расход, проходяший через терморегулятор 27, и через устройство 28 измерения расхода поступает в канал 6 корпуса 1.

При этом полость 22, каналы 21 и проточка 20 поршня 19 нагружаются давлением

Р,„, которое через канал 7, связанный с каналом 8 корпуса 1. сообщено с регулятором 5 давления Р,„канала 4. При этом расход через жиклер 3 больше расхода через жиклер 24. В полости 25 поршня 19 растет давление, под действием которого поршень 19 стремится сжать пружину 26 и подняться вверх, причем одновременно с этим растет перепад давления на золотнике 10, сопло 11 которого перекрыто запорным органом 15.

Золотник 10, сжимая пружину 9, вместе с запорным органом 15 смещаются вниз, Пружина 18 из положения сжатия начинает работать на растяжение, преодолева. i усилие, с которым запорный орган 15 прижимается к соплу 11, и релейно отрывает его от сопла 11.

Пружина 18 возвращает запорный орган

15 в положение, близкое к исходному. Через сопла 11 и 16 золотника 10 и запорного органа 15 идет расход в канал 4. Перепад давления на золотнике 10 снижается, и он поддействием пружины 9 возвращается в исходное положение. При этом запорный орган 15 мягко перекрывает сопло 11 золотника 10, на котором растет перепад давления. Цикл повторяется с частотой, измеряемой блоком 29 и пропорциональной расходу через сопло 11 золотника 10, который настраивается и лимитируется жиклером 3.

Давление Р„в канале 13, который включен в проточку 12 золотника 10, регулируется клапаном 14 с таким расчетом, чтобы обеспечить нулевой или близкий к нему перепад давления на первом к запорному органу 15 пояске золотника 10 и исключить неизмеряемый переток жидкости по его прецизионному зазору из полости давления

Рвх в полость канала 4 давления Р, „. При этом давление Р„канала 13 подводится от автономного источника, не связанного с давлением Рвх но Рвх> Р с Рвьи Р

Частота колебаний запорного органа 15 и золотника 10 по давлению воспринимается датчиком 31 перепада давления, который включен в полости 25 и 22 поршня 19 и электрически связан с блоком 29 управления и индикации, .высвечивается на его табло

1406464

55 и фиксируется печатающим устройством.

Это положение при нормальной температуре и давлении Р,„, равном давлению слива в атмосферу, принимается за начало испытаний по исследованию плотности рабочей жидкости. При этом давление Р „поддерживается регулятором 5, а температура исследуемой жидкости задается на входе в канале 2 и фиксируется через датчик 30 температуры. Равновесие системы поршень

19 — запорный орган 15 — золотник 10 определяется давлением в полостях 25 и 22 давлений Р„и Р, „, дифференциальностью площадей золотника 10 и поршня 19 и жесткостью пружин 9, 18 и 26.

Начальная градуировка устройства по расходу, частоте, давлению и температуре осуществляется на известных по плотности жидкостях, после чего устройство исследует рабочие жидкости, например жидкости, на которых испытываются гидравлические машины и механизмы. При этом резуль1 аты градуировки программируются и выводятся в блок 29, с которым связаны датчики 30 и 31 и элементы 3, 5 и 14 регулирования расхода и давления. Так, например, при исследованиях плотности рабочей жидкости с повышением давления настройка абсолютного давления в полостях 25 и 22 поршня 19 осуществляется автоматически от блока 29. Регулятор 5 давления P повышает его с одновременным увеличением давления Р-, которое регулирутся как управляемым жиклером 2, так и увеличением давления Р „ перед ним. При этом одновременно увеличивается давление Р» в полости

12 золотника 10, величина которого равна или несколько меньше давления Р „, т. е.

Р ») Рк, и управляется клапаном 14. Между полостями 25 и 22 поршня 19 поддерживается постоянный перепад давления, который обеспечивается автоматически сигналом от дифференциального датчика 31 на блок 29 или вручную давлениями Р», Р,„.

При исследованиях плотности рабочей жидкости с понижением абсолютного давления порядок работы регулятора 5, жиклера 3 и клапана 14 изменяется на противоположный. С увеличением давлений Р» и

Р„плотность исследуемой жидкости при постоянной температуре в полостях 25 и 22 поршня 19 изменяется на разную величину.

Причем плотность жидкости в полости 25 увеличивается больше, чем в полости 22 на величину, пропорциональную перепаду давления на поршне 19. При этом увеличиваются сжатие жидкости внутри пьезометрической трубки 23 и вес столба жидкости, которые повышают давление в полости 25. Перепад давления на поршне 19 изменяется, в результате чего последний перемещается вверх на величину, при которой увеличенная застежка пружины 26 уравновешивает

его новое положение. Пружина 18 уменьшает свою начальную затяжку (или растягивается), и запорный орган 15 отрывается от сопла 11 золотника 10 раньше. Следовательно, при увеличении плотности исследуемой жидкости частота индикации на блоке

29 увеличивается. При уменьшении плотности исследуемой жидкости процесс идет в обратном направлении, и частота на блоке 29 уменьшается.

Аналогичное воздействие на плотность исследуемой жидкости оказывает изменение температуры, так, например, с понижением температуры плотность исследуемой жидкости минерального происхождения при постоянном давлении повышается, в результате чего возрастает частота на блоке 29 и наоборот, с повышением температуры, при тех же условиях, частота на блоке 29 понижается, так как плотность исследуемой жидкости становится меньше. Отсюда следует, что частота выходного сигнала датчика 31, включенного в полости 25 и 22 поршня 19, изменяется пропорционально изменению плотности независимо от воздействующих на нее факторов — давления и температуры, но при постоянном установившемся перед этим расходе.

Установка терморегулятора 27 позволяет расширить возможности температурных исследований, так как дает возможность регулировать температурный перепад между полостями 22 и 25 поршня 19, влияя при этом на плотность рабочей жидкости, а следовательно, на равновесие поршня 19 и частоту выходного сигнала. Обеспечение расхода исследуемой жидкости из канала 6 через переменный объем 22, каналы 21 и проточку 20 поршня 19 в канал 7 давления

Р „„исключает неравномерность температуры жидкости в переменном объеме 22 и ее действие на равновесие поршня 19, что повышает точность исследования. При этом отслеживание поршня 19 происходит только при нарушении его равновесия, вызванного изменением плотности исследуемой жидкости. Последняя стремится нарушить перепад давления на поршне в полостях 22 и 25 при неизменных значениях давления

Р,„и Р,„, чему способствует изменение плотности в пьезометрической трубке 23, которая резко изменяет вес столба жидкости в ней и его действие на давление в полости

25, в результате чего поршень 19 изменяет свое положение и затяжку пружин 18 и 26, что воздействует на режим срабатывания запорного органа 15, а следовательно, на частоту индикации блока 29.

1406464

Составитель

Редактор И. Касарда Техред И. Верес Корректор О. Кравцова

Засаз 3184/38 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4