Пристрій для калібрування, метрологічної атестації та повірки сопел критичного витоку

Пристрій для калібрування, метрологічної атестації та повірки сопел критичного витоку, що має систему подачі газу на вході, дзвоновий вимірник, випробувальну ділянку, пристрій створення розрідження повітря і пристрій збору та обробки інформації, який відрізняється тим, що додатково оснащений стабілізуючою вакуумною ємністю, установленою між досліджуваним соплом критичного витоку, встановленим на випробувальній ділянці, і пристроєм створення розрідження, при цьому вакуумна ємність споряджена відсічним клапаном і пристроєм створення вакууму. (19) (21) u201104886 (22) 19.04.2011 (24) 25.07.2011 (46) 25.07.2011, Бюл.№ 14, 2011 р. (72) ПЕТРИШИН ІГОР СТЕПАНОВИЧ, ДЖОЧКО ПЕТРО ЯРОСЛАВОВИЧ, СЕРЕДЮК ДЕНИС ОРЕСТОВИЧ, БЕЗГАЧНЮК ЯРОСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ (73) ПЕТРИШИН ІГОР СТЕПАНОВИЧ, ДЖОЧКО ПЕТРО ЯРОСЛАВОВИЧ, СЕРЕДЮК ДЕНИС ОРЕСТОВИЧ, БЕЗГАЧНЮК ЯРОСЛАВ ВОЛОДИМИРОВИЧ 3 широкому діапазоні вимірювальних витрат шляхом введення конструктивних змін, які зумовлюють застосування нового обладнання і відповідною взаємодією нового обладнання з пристроєм в комплексі забезпечити підвищення точності відтворення та передачі одиниць об'ємної та масової витрат в широкому діапазоні їх вимірювання, а також можливість застосування для перевірки герметичності систем. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для калібрування, метрологічної атестації та повірки сопел критичного витоку, що має систему подачі газу на вході, дзвоновий мірник, випробувальну ділянку, пристрій створення розрідження повітря і пристрій збору та обробки інформації, згідно пропонованої корисної моделі, додатково оснащений стабілізуючою вакуумною ємністю, установленою між досліджуваним соплом критичного витоку і пристроєм створення розрідження, при цьому пристрій створення розрідження з'єднаний з стабілізуючою вакуумною ємністю через відсічний клапан. За рахунок додаткового оснащення пристрою для калібрування критичних витратомірів стабілізуючою вакуумною ємністю розширюється його галузь застосування. За рахунок стабілізуючої вакуумної ємності суттєво спрощується робота пристрою, оскільки не потрібно регулювати витрату. Регулювання забезпечується стабілізуючою вакуумною ємністю, що дає можливість розширити діапазон вимірювання витрат. Крім того, при використанні стабілізуючої вакуумної ємності не передаються механічні пульсації на сопло критичного витоку та на дзвоновий еталонний мірник. Цим збільшується термін експлуатації дзвона. Стає можливим використання пристрою з увімкненим та вимкненим пристроєм створення розрідження, що дає можливість застосування пристрою як для великих витрат, так і для перевіряння герметичності системи. В сфері проведення експериментальних досліджень відкривається можливість експериментувати з різним розрідженням, яке знаходиться у критичних межах, що пояснюється наступним. Характеристиками потоку, які зумовлюють відтворення витрати даним пристроєм, є параметри газу під дзвоном на початку відліку контрольного об'єму Р1, Т1,V1, які характеризують відповідно абсолютний тиск, температуру і об'єм газу під дзвоном. З врахуванням того, що дзвоновий мірник - це джерело стабільної витрати, то тиск і температура в процесі вимірювання є незмінними. Тому параметри повітря в кінці відліку контрольного об'єму становлять відповідно Р1, Т1,VK. При цьому різниця об'ємів V=V1-VK становить контрольний об'єм газу, який відтворюється дзвоновим мірником. Об'ємна витрата газу Q при витісненні його дзвоном за час  становить: V , (1) Q  Масова витрата Qm на виході установки записується виразом: Qm  Q    V  P1 , (2)   k  R  T1 61881 4 де  - густина робочого газу під дзвоном, k, R коефіцієнт стиснення та питома газова постійна відповідно. Масова ж витрата повітря через критичне сопло записується виразом: P2 QC    F  c  , (3) RT2 де Р2 та Т2 - абсолютний тиск та температура ізоентропічно загальмованого газу перед критичним соплом,  - коефіцієнт витрати сопла, F площа отвору сопла, с - функція критичної витрати газу через сопло. З метою автоматизованого обчислення результатів вимірювання застосовують пристрій збору та обробки інформації. Суть корисної моделі пояснюється кресленням. На фіг. зображений пристрій для калібрування, метрологічної атестації та повірки сопел критичного витоку. Пристрій для калібрування, метрологічної атестації та повірки сопел критичного витоку складається з дзвонового мірника, що має дзвін 1, розміщений у резервуарі з рідиною 2 (витискувачі). До дзвона 1 на сталевому тросі 3 прив'язана противага 4 через відповідну систему компенсації Архімедової сили. Повітродувка 5 призначена для нагнітання повітря під дзвін для його підйому при відкритому запірному клапані 6 через вхідний трубопровід 7 і датчики для вимірювання температури 8 та тиску 9 під дзвоном (1) відповідно. Система збору та обробки інформації 10 призначена для вимірювання та контролю параметрів процесу і обчислення відповідних результатів. Стабілізуюча вакуумна ємність 11 служить для забезпечення певних режимів роботи пристрою для державної метрологічної атестації та повірки досліджуваних сопел критичного витоку 17 і має датчик 12 вимірювання тиску у ємності (11). Для контролю параметрів тиску і температури на випробувальній ділянці монтажу сопел критичного витоку (17) використовують датчики 15 та 16 відповідно. Вихідний трубопровід 13 служить для з'єднання дзвона (1) з досліджуваним соплом критичного витоку (17), встановленим на випробовувальній ділянці трубопроводу 13 через запірний клапан 14. Стабілізуюча вакуумна ємність (11) споряджена пристроєм створення розрідження 19, який відключається за допомогою відсічного клапана 18, що може використовуватись також для перевірки герметичності системи. Пристрій для калібрування, метрологічної атестації та повірки сопел критичного витоку працює так. При відкритому вхідному запірному клапані 6 через вхідний трубопровід 7 з використанням повітродувки 5 заповнюють піддзвоновий простір дзвона 1. Поки дзвін знаходиться у верхньому положенні, запірні клапани 6 та 14 закриті. Далі відкривається відсічний клапан 18 і включається пристрій створення розрідження 19, який створює відповідне розрідження у стабілізуючій вакуумній ємності 11. Стан розрідження контролюється датчиком вимірювання тиску 12. З витримкою дзвону 1 у верхньому положенні відповідний проміжок 5 61881 часу після закриття відсічного клапана 18 відкривається запірний клапан 14 і починається вимірювальний цикл. Певний час дзвін 1 витісняє повітря через сопло критичного витоку 17 у стабілізуючу вакуумну ємність 11. Потім, коли дзвін 1 доходить до мітки "старт", де починається відлік контрольного об'єму, відтворюваного дзвоном, проводяться вимірювання з допомогою датчиків тиску 9 і 15 та датчиків температури 8 і 16. В цей час система збору та обробки інформації 10 контролює вимірювальний процес. Коли дзвін доходить до мітки "стоп", система 10 проводить розрахунок номінального значення витрати досліджуваного сопла критичного витоку 17, що атестується, за алгоритмом, наведеним вище. На цьому вимірювальний цикл завершений. Також можливий варіант роботи пристрою з увімкненим пристроєм для створення розрідження 19, який використовують при вимірюванні великих Комп’ютерна верстка І. Скворцова 6 витрат, що забезпечує широкий діапазон відтворюваних витрат і може використовуватися також для перевірки герметичності систем. При цьому попередньо із стабілізуючої вакуумної ємності 11 викачують повітря. Після відповідної витримки дзвона 1 у верхньому положенні вмикають пристрій створення розрідження 19 і відкривають почергово запірний клапан 14 і відсічний клапан 18, починаючи випробовувальний (вимірювальний) цикл аналогічно описаному вище. Пристрій для калібрування, метрологічної атестації та повірки сопел критичного витоку, виготовлений у відповідності до пропонованої корисної моделі, забезпечує державну метрологічну атестацію, говірку та калібрування сопел критичного витоку з підвищеною точністю і може також використовуватися для перевірки герметичності систем при зниженні витрат на виготовлення і обслуговування пристрою. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601