Устройство для создания пульсирующего давления
PULSED PRESSURE GENERATING DEVICE

Изобретение относится к приборостроению, в частности к устройствам для градуировки, поверки и калибровки датчиков давления.
Известно устройство для создания пульсирующего давления по авторскому свидетельству СССР №838478 (G01L 27/00, 1981), содержащее корпус, снабженный рабочей камерой пульсирующего давления и каналами отвода и подвода газа, и распределитель, имеющий возможность вращения и снабженный каналом для попеременного сообщения рабочей камеры с каналами подвода и отвода газа, корпус выполнен с глухой цилиндрической расточкой, в которой размещен распределитель, выполненный в виде цилиндрического стержня, а рабочая камера образована внутренней поверхностью цилиндрической расточки корпуса и торцами распределителя и расточки корпуса.
Недостатком устройства являются: неэффективность устройства как пульсатора из-за отсутствия возможности сброса давления из канала отвода газа, к которому должен присоединяться калибруемый и образцовый (эталонный) датчики давления, перед подачей в канал последующих импульсов (пульсаций) давления; узкий динамический диапазон пульсаций из-за малого объема рабочей камеры пульсирующего давления по сравнению с объемом внутренних полостей канала отвода газа, калибруемого и образцового датчиков давления и арматуры, обеспечивающей подсоединение указанных датчиков к каналу отвода газа; невозможность создания пульсаций с отрицательным давлением (создание вакуума).
Наиболее близким к предлагаемому устройству для создания пульсирующего давления можно считать устройство, содержащее корпус, снабженный рабочей камерой пульсирующего давления и каналами отвода и подвода газа, и распределитель, выполненный в виде цилиндрического стержня, имеющий возможность вращения и снабженный каналом для поперечного сообщения рабочей камеры с каналом подвода и отвода газа, корпус дополнительно снабжен каналом для отсоса газа из газоотводящего канала, обеспечивающего создание отрицательных давлений в канале отвода газа и выточкой в распределителе, соединяющей при вращении канал для отсоса газа из газоотводящего канала и канал отвода газа (патент Республики Казахстан №21238, G01L 27/00, 2009 г.).
Недостатком устройства являются: узкий динамический диапазон пульсаций из-за малого объема рабочей камеры пульсирующего давления по сравнению с суммарным объемом внутренних полостей канала отвода газа, калибруемого и образцового (эталонного) датчиков давления и арматуры, обеспечивающей подсоединение указанных датчиков к каналу отвода газа; для создания требуемой частоты следования импульсов высокого и отрицательного давления требуется высокая скорость вращения распределителя в корпусе устройства; неспособность устройства создать пульсирующее давление, обусловленная его конструктивной особенностью - каналы подвода, отвода, отсоса газа и выточка выполнены в одной плоскости.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в расширении динамического диапазона пульсаций положительного и (или) отрицательного давления в газовой среде.
Технический результат, достигаемый предлагаемой конструкцией устройства для создания пульсирующего давления, исключение зависимости величины амплитуды импульсов пульсаций от объема камеры пульсирующего давления, способность создания требуемой частоты следования импульсов высокого и отрицательного давления при меньшей в два раза скорости вращения распределителя.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для создания пульсирующего давления, содержащем корпус, выполненный с глухой цилиндрической расточкой и каналами подвода, отвода и отсоса газа, цилиндрический распределитель, установленный с возможность вращения в глухой цилиндрической расточке и имеющий на поверхности поперечную выточку, в цилиндрическом распределителе выполнен поперечный сквозной канал, а на его наружной цилиндрической поверхности в одной плоскости с первой выточкой - идентичная ей дополнительная поперечная выточка, канал отсоса газа в корпусе устройства первая и дополнительная поперечные выточки совместно смещены вдоль корпуса устройства и цилиндрического распределителя от каналов подвода и отвода газа на одинаковое расстояние, достаточное для исключения их сообщения при вращении распределителя, на внутренней поверхности глухой цилиндрической расточки от канала отвода газа в направлении выточек распределителя образована продольная выточка длиной, достаточной для сообщения канала отвода газа с выточками распределителя при его повороте, а поперечный сквозной канал цилиндрического распределителя расположен таким образом, что каналы подвода и отвода газа, при вращении цилиндрического распределителя, могут периодически соединяться между собой.
На фиг. 1 представлен продольный разрез В-В устройства для создания пульсирующего давления (смещение канала отсоса газа и продольных выточек вдоль корпуса устройства в одну сторону от каналов подвода и отвода газа), фиг. 2 - продольный разрез В-В устройства для создания пульсирующего давления (смещение канала отсоса газа и продольных выточек вдоль корпуса устройства в другую сторону от каналов подвода и отвода газа), фиг. 3 - поперечный разрез А-А фиг. 1 (2), фиг. 4 - поперечный разрез Б-Б фиг. 1 (2), фиг. 5-фиг. 12 - приведены поперечные разрезы устройства, когда цилиндрический распределитель последовательно находится в различных положениях 0°, 90°, 270°, 360° (0°), в пределах одного оборота, при его вращении в корпусе устройства по часовой стрелке.
Устройство для создания пульсирующего давления содержит корпус 1, выполненный с глухой цилиндрической расточкой 2 и каналами подвода 3 газа, отвода 4 газа и отсоса 5 газа, в глухую расточку 2 установлен цилиндрический распределитель 6, имеющий возможность вращения в расточке 2, и имеющий первую поперечную выточку 7, канал 5 отсоса газа в корпусе 1 устройства и выточка 7 на поверхности распределителя 6 выполнены смещенными совместно соответственно вдоль корпуса 1 устройства и распределителя 6 на одинаковое расстояние 8 от каналов подвода 3 газа и отвода 4 газа, достаточное для исключения сообщения выточки 7 распределителя 6 с каналом 3 подвода газа и каналом 4 отвода газа при вращении распределителя 6, а на поверхности расточки 2 корпуса 1 устройства от канала 4 отвода газа в направлении выточки 7 распределителя 6 выполнена продольная выточка 9 длиной, достаточной для сообщения канала 4 отвода газа с выточкой 7 распределителя 6 при вращении распределителя 6, а в корпусе распределителя 6 на уровне канала 3 подвода газа и канала 4 отвода газа выполнен поперечный сквозной канал 10, служащий для периодического соединения канала 3 подвода газа и канала 4 отвода газа при вращении распределителя 6, на поверхности распределителя 6 выполнена симметрично первой поперечной выточке 7 дополнительная поперечная выточка 11.
Совместное смещение канала 5 отсоса газа в корпусе 1 устройства, первой 7 и дополнительной 11 поперечных выточек вдоль корпуса 1 устройства и цилиндрического распределителя 6 может быть выполнено как в одну, так и в другую сторону от каналов подвода 3 и отвода 4 газа.
Работает устройство для создания пульсирующего давления следующим образом.
Для формирования импульсов высокого давления к каналу 3 подключают источник высокого давления газа, к каналу 4 подключают калибруемый датчик давления и образцовый (эталонный) датчик давления, канал 5 остается свободным.
В начальном положении распределителя 0° через канал 3 и канал 10 в канал 4 подается газ высокого давления. В канале 4 создается фронт импульса высокого давления газа.
При повороте распределителя 6 по часовой стрелке на 90° канал 3 перекрыт поверхностью корпуса распределителя 6, канал 10 перекрыт поверхностью цилиндрической расточки 2, канал 4 через выточку 9 и выточку 7 сообщается с каналом 5. Газ выпускается из канала 4 в канал 5, тем самым в канале 4 создается спад (срез) импульса высокого давления газа.
При повороте распределителя 6 по часовой стрелке на 180° через канал 3 и канал 10 подается в канал 4 газ высокого давления.
В канале 4 создается фронт импульса высокого давления газа.
При повороте распределителя 6 по часовой стрелке на 270° канал 3 перекрыт поверхностью корпуса цилиндрического распределителя 6, канал 10 перекрыт поверхностью расточки 2, канал 4 через выточку 9 и выточку 11 сообщается с каналом 5. Газ выпускается из канала 4 в канал 5, тем самым в канале 4 создается спад (срез) импульса высокого давления газа.
При повороте распределителя 6 по часовой стрелке на 360° положение распределителя 6 соответствует начальному положению 0°.
Таким образом, за один оборот распределителя 6 устройство формирует два импульса высокого давления газа.
Амплитуда импульсов высокого давления газа равна величине давления газа, подаваемого в канал 3. Длительность импульсов высокого давления газа равна одной четвертой от длительности одного оборота распределителя 6. Период следования импульсов высокого давления газа равен половине длительности одного оборота распределителя 6.
Для формирования импульсов отрицательного (ниже атмосферного) давления канал 3 оставляют свободным, к каналу 4 подключают калибруемый датчик давления и образцовый (эталонный) датчик давления, к каналу 5 подключают устройство отсоса газа.
При положениях 90° и 270° распределителя 6 из канала 4 через выточки 9 и 7 или 9 и 11 отсасывается газ в канал 5, тем самым формируется фронт импульсов отрицательного давления.
При положениях 0° и 180° цилиндрического распределителя 6 из канала 3 через канал 10 в канал 4 поступает газ атмосферного давления, тем самым формируется спад (срез) импульсов отрицательного давления.
Таким образом, за один оборот цилиндрического распределителя 6 устройство формирует два импульса отрицательного давления газа.
Амплитуда импульсов отрицательного давления газа определяется мощностью устройство отсоса газа, которое за время сообщения каналов 4 и 5 должно отсосать газ из канала 4 до требуемого значения отрицательного давления. Длительность импульсов отрицательного давления газа равна одной четвертой от длительности одного оборота распределителя 6. Период следования импульсов отрицательного давления газа равен половине длительности одного оборота распределителя 6.
Для формирования последовательности импульсов положительного (выше атмосферного) и отрицательного (ниже атмосферного) давления к каналу 3 подключают источник высокого давления, к каналу 4 подключают калибруемый датчик давления и образцовый (эталонный) датчик давления, к каналу 5 подключают устройство отсоса газа.
При положениях 0° и 180° цилиндрического распределителя 6 из канала 3 через канал 10 в канал 4 поступает газ высокого давления, тем самым формируется спад (срез) импульсов отрицательного давления и фронт импульсов высокого давления.
При положениях 90° и 270° цилиндрического распределителя 6 из канала 4 через выточки 9 и 7 или 9 и 11 отсасывается газ в канал 5, тем самым формируется спад (срез) импульсов высокого давления и фронт импульсов отрицательного давления.