Способ воспроизведения единицы образцового давления и устройство для его осуществления

 

Сущность изобретения: в качестве вещества используют дистиллированную воду, в качестве среды - нейтральный газ. Воду доводят до кипения, откачивают смесь нейтрального газа и паров вещества перед зоной его испарения до квазистатического состояния, а давление паров определяют по температуре нагрева. Устройство содержит резервуар с индикатором давления, нагреватель, систему напуска и откачки газа, капилляр с конденсатором и двумя пористыми стеклянными фильтрами, образующими между собой полость, которая через регулируемый вентиль подключена к системам напуска и откачки газа, механизм для конденсации паров с термометром внутри, и тепловой баллон, частично заполненный теплоносителем, причем система напуска и откачки газа соединена через вентиль с резервуаром и тепловым баллоном, внутри которого помещена ампула с веществом, причем капилляр соединен с резервуаром и ампулой, а нагреватель размещен под тепловым баллоном. 2 с.п. ф-лы, 1 ил, 1 табл.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для воспроизведения давления с целью поверки манометрических приборов.

Известен способ воспроизведения единицы давления и устройство для его осуществления, которые по совокупности существенных признаков наиболее близки к заявляемым и приняты за прототип. Указанный способ заключается в создании среды парами вещества при нагревании и определении давления его паров по температуре нагрева, причем в качестве среды используют нейтральный газ, а в качестве рабочего вещества - дистиллированную воду, доведенную до кипения. Устройство для осуществления способа содержит резервуар с индикатором давления, ампулу с рабочим веществом, термометр, нагреватель, систему напуска и откачки газа, капилляр с конденсатором, тепловой баллон, частично заполненный теплоносителем и в который помещена ампула, причем система напуска и откачки газа соединена через вентили с резервуаром и тепловым баллоном, а капилляр подключен концами к резервуару и ампуле, при этом нагреватель размещен под тепловым баллоном.

Недостатком известного изобретения является низкая точность воспроизведения давления за счет растворимости нейтрального газа в рабочем веществе, газовыделения легколетучих примесей из рабочего вещества и поверхностей ампулы, измерения температуры нагретых паров вещества, а не сконденсированных.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения давления.

Цель достигается путем искусственного создания квазистатической области взаимодействия нейтрального газа и пара, исключающей проникновение газа в полость ампулы с рабочим веществом, где происходит испарение паров вещества при кипении и их конденсация на достаточно большой поверхности с одновременным измерением температуры сконденсированной массы вещества. При этом устройство для осуществления способа в отличие от прототипа снабжено специальным приспособлением, обеспечивающим на своей внешней поверхности конденсацию паров вещества и измерение температуры сконденсированной массы вещества с помощью термометра, размещенного внутри приспособления в нижней его части, а в капилляр вмонтированы два пористых стеклянных фильтра, образующих между собой полость, которая через регулируемый вентиль подключена к системе напуска и откачки газа для вакуумирования перед воспроизведением давления образуемой в ее полости смеси газа и пара.

Это при воспроизведении давления позволяет исключить присутствие растворимости нейтрального газа в рабочем веществе, измерить температуру сконденсированных паров, а также перед воспроизведением непрерывно удалять легколетучие примеси из рабочего вещества и поверхности ампулы.

Заявителю не известны описанные выше способ воспроизведения давления и устройство для его осуществления, что придает заявляемому техническому решению существенные отличия.

На чертеже приведено устройство для осуществления способа.

Устройство содержит резервуар 1 с индикатором 2 давления, систему 3 напуска и откачки газа, капилляр 4, пористые стеклянные фильтры 5, регулируемый вентиль 6, конденсатор 7, приспособление 8 для конденсации паров вещества, термометр 9, ампулу 10 с рабочим веществом, тепловой баллон 11 с теплоносителем 12, нагреватель 13, вентили 14, холодильник 15.

Воспроизведение давления применительно к описанному устройству выполняют следующим образом.

С помощью нагревателя 13, системы 3 в тепловом баллоне 11 создают требуемую температуру теплоносителя 12. В резервуар 1, капилляр 4 подают инертный газ. Давление газа контролируют по индикатору 2. При полностью открытом вентиле 6 производят откачку образующейся в полости между фильтрами 5 смеси газа и паров вещества, поступающих из ампулы 10 при ее нагреве теплоносителем 12. Затем постепенно уменьшают проводимость вентиля 6 до его полного перекрытия в момент квазистатического равенства давлений газа и пара вещества при его кипении в ампуле 10. В процессе воспроизведения давления измерение температуры выполняют посредством термометра 9, помещенного в приспособление 8, на поверхности которого происходит конденсация паров вещества. Для воспроизведения другого значения давления открывают вентиль 6, увеличивают давление газа в резервуаре 1 и тепловом баллоне 11 соответственно, нагревателем 13 доводят температуру теплоносителя до требуемой. Далее повторяют операцию по перекрытию вентиля 6, степень регулирования проводимости которого зависит от диапазона воспроизводимого давления и для практических целей должна быть предварительно определена. Последнее позволит поддерживать устойчивость квазистатической области взаимодействия газа и пара в полости между фильтрами 5. При этом на степень регулирования проводимости вентиля 6 влияют параметры фильтров 5 (диаметр, толщина, пористость).

Сущность изобретения заключается в искусственном создании в процессе воспроизведения давления квазистатической области взаимодействия газа и паров вещества так, чтобы исключить проникновение газа в ампулу с веществом и обеспечивалась откачка легколетучих примесей, выделяемых из вещества при его нагревании и последующем кипении.

Пример реализации способа воспроизведения давления и устройства для его осуществления.

Для выполнения изобретения в качестве рабочего вещества и нейтрального газа соответственно применяли дистиллированную воду и азот. Фильтры 5 размещали в трубопроводе с внутренним диаметром 10 мм на расстоянии 100-150 мм друг от друга. Толщина пористого фильтра из кварцевого стекла составляла порядка 5 мм. Вместо регулируемого вентиля использовали вакуумный натекатель. Приспособление 8 изготовлено из меди в виде гильзы, в нижней части которой размещали термометр сопротивления типа ТСПН-5.

Для воспроизведения давления в тепловом баллоне 11 создавали заданную температуру теплоносителя, подавали в резервуар 1 под необходимым давлением газ и через открытый вентиль 6 производили откачку образуемой между фильтрами 5 смеси газа и паров воды. Контроль давления газа и температуры паров выполняли соответственно с помощью индикатора 2 и термометра 9. Затем для создания квазистатической области взаимодействия паров и газа постепенно уменьшали проводимость вентиля 6 до его полного перекрытия в момент принебрежимо близкого равенства давлений газа и паров воды. По измеренной температуре конденсирующихся на поверхности приспособления 8 паров кипящей воды в соответствии с данными таблицы термодинамического состояния воды определяли давление паров воды, а следовательно, воспроизводимого давления в резервуаре 1. С целью воспроизведения другого значения шкалы давления открывали вентиль 6, с помощью вентилей 14, системы 3 изменяли давление газа в резервуаре 1 и тепловом баллоне 11, изменяли температуру теплоносителя 13, перекрывали вентиль 6, измеряли температуру сконденсированного пара. Для воспроизведения шкалы давления указанная процедура повторялась.

Реализацию способа воспроизведения давления производили на макетном образце устройства с применением вакуумного технологического оборудования. Результаты испытания образца и сравнительная оценка их с прототипом приведены в таблице.

Из данных таблицы следует, что предлагаемое техническое решение в рассматриваемом диапазоне воспроизводимых давлений позволяет повысить точность воспроизведения давления не менее чем в 2-3 раза.

Формула изобретения

1. Способ воспроизведения единицы образцового давления путем создания давления среды парами вещества, при котором в качестве среды используют нейтральный газ, а в качестве вещества дистиллированную воду, которую нагревают и определяют давление его паров по температуре нагрева, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет исключения проникновения нейтрального газа в рабочее вещество, откачивают смесь нейтрального газа и паров вещества перед зоной его испарения до квазистатического состояния.

2. Устройство для воспроизведения единицы образцового давления, содержащее резервуар с индикатором давления, ампулу с веществом, термометр, нагреватель, систему напуска и откачки нейтрального газа, капилляр с конденсатором, тепловой баллон, частично заполненный теплоносителем, в котором расположена ампула, причем система напуска и откачки нейтрального газа соединена через вентиль с резервуаром и тепловым баллоном, капилляр соединен с резервуаром и ампулой, а нагреватель размещен под тепловым баллоном, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, оно дополнительно снабжено механизмом для конденсации паров, внутри которого установлен термометр, а в капилляр вмонтированы два введенных пористых стеклянных фильтра, образующих между собой полость, которая через регулируемый вентиль подключена к системе напуска и откачки газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2