Устройство задания исходного расхода газа
INITIAL GAS FLOW RATE SETTING DEVICE

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в составе испытательных расходомерных установок при испытании и поверке расходомеров-счетчиков газа, а также в технологических процессах.
Известен генератор исходного расхода газа (патент RU № 2640454, опубл. 09.01.2018 г.). Генератор содержит резервуар, мерник, электропривод, поверяемый счетчик газа, соединительные газопроводы, газовые краны. Генератор исходного расхода газа выполнен двухстенным кольцевым резервуаром, заполненным жидкостью, с колокольным мерником, совершающим двунаправленные движения с помощью регулируемого электропривода, размещенного в резервуаре.
Основными недостатками такого генератора являются технические сложности изготовления колокольных мерников большого объема со строго постоянным внутренним сечением, а использование электропривода для перемещения мерника приводит к неизбежным вибрациям и неравномерности хода мерника. К тому же в процессе заполнения газом мерник поднимается из резервуара с жидкостью, при этом его внутренние стенки оказываются увлажнены. Это приводит к повышению влажности расходуемого газа, что изменяет условия поверки и градуировки счетчиков.
Наиболее близкой по технической сущности к предполагаемому изобретению является нагружаемый эластичный резервуар, входящий в состав испытательной установки для расходомеров-счетчиков газа (патент RU № 2571303, опубл. 20.12.2015 г.).
Установка содержит компрессор, нагружаемый эластичный резервуар для хранения расходуемой среды, входную и выходную испытательные магистрали, испытательный коллектор с четырьмя трубами различных диаметров условного прохода для монтажа поверяемых расходомеров-счетчиков, фильтр расходуемой среды, эталонный расходомер, устройство задания расхода, датчики давления и температуры. На эластичный резервуар помещается плоская пластина, не превышающая своими размерами эластичный резервуар. На эту пластину устанавливаются грузы заданной массы для получения необходимого значения давления.
К недостаткам данной конструкции устройства задания расхода газа можно отнести крен пластины, помещаемой на эластичный резервуар, в процессе проведения поверочных работ, а также значительное сужение проходного сечения эластичного резервуара по мере его опустошения. По мере истечения газа из эластичного резервуара пластина начинает крениться, а высокое расположение центра тяжести нагрузки над плитой приводит к дальнейшему увеличению крена, смещению пластины с нагрузкой и возникновению риска повреждения эластичного резервуара. С увеличением массы нагрузки данный эффект усиливается. Это отрицательно сказывается на стабильности давления, создаваемого эластичным резервуаром, и приводит к колебаниям значения задаваемого расхода. Кроме того при расходовании газа из эластичного резервуара происходит уменьшение проходного сечения эластичного резервуара. Это создает дополнительное сопротивление при движении воздуха внутри резервуара (особенно при больших значениях расхода) и приводит к снижению давления на выходе из резервуара.
Задачей настоящего изобретения является создание устройства задания исходного расхода газа с конструкцией, исключающей крен нагружаемой пластины и обеспечивающей достаточное проходное сечение эластичного резервуара.
Это достигается путем применения нагружаемой пластины с системой подвеса нагрузки, позволяющей поместить нагрузку под эластичным резервуаром так, что центр тяжести пластины с нагрузкой оказывается под резервуаром, при этом исключается крен и сдвиг пластины по мере истечения газа из нагружаемого эластичного резервуара, возникавшие из-за высокого центра тяжести груза; использования опорной рамы, имеющей уклон верхней поверхности к центру размещения эластичного резервуара, а также изготовления выходных патрубков эластичного резервуара вблизи нижней точки этого уклона.
Устройство задания расхода газа представляет собой нагружаемый эластичный резервуар, размещаемый на верхней поверхности опорной рамы. Специальная пластина опускается на эластичный резервуар, при этом к пластине боковыми выступами крепится свободно перемещающаяся во внутреннем пространстве опорной рамы система подвеса нагрузки. Система подвеса нагрузки состоит из верхней рамы, жестко прикрепляемой к пластине, нижней рамы, в центр которой помещается нагрузка, и гибких тросов, соединяющих верхнюю и нижнюю рамы. Таким образом, центр тяжести пластины с системой подвеса нагрузки располагается под геометрическим центром нагружаемого эластичного резервуара, а гибкие тросы обеспечат автоматическую центровку нижней рамы с нагрузкой. Это стабилизирует положение пластины по мере истечения расходуемого газа, исключает ее крен и смещение, что в свою очередь стабилизирует давление газа в нагружаемом эластичном резервуаре и задаваемый расход. Верхняя поверхность опорной рамы имеет уклон к центру размещения эластичного резервуара, при этом выходные патрубки резервуара выведены вблизи нижней точки данного уклона. Это позволяет сохранить достаточное проходное сечение внутри эластичного резервуара для истечения газа по мере расходования газа.
Сущность изобретения поясняется структурной схемой установки на фиг. 1.
Установка задания исходного расхода газа содержит специальную опорную раму 1, на которой располагается нагружаемый эластичный резервуар 2. На эластичный резервуар помещается пластина с системой подвеса нагрузки 3. Опорные площадки системы подвеса нагрузки 3 жестко крепятся к пластине. Система подвеса нагрузки состоит из двух жестких рам, соединяемых гибкими тросами 5. Нагрузка 4 заданной массы размещается в нижнюю раму системы подвеса нагрузки 3. Выходные патрубки 6 находятся вблизи нижней точки уклона опорной рамы 1.
Выход эластичного резервуара 2 соединяется через систему трубопроводов, имеющей запорную арматуру, с компрессором (воздуходувкой) для нагнетания расходуемого газа в эластичный резервуар 2 и входной испытательной магистралью. Эти элементы на чертеже не обозначены, так как могут иметь разные варианты исполнения и подключения.
Устройство работает следующим образом. Воздух или специальный газ нагнетается в эластичный резервуар 2 в количестве, не допускающем сильное растяжение материала оболочки резервуара. После заполнения эластичного резервуара 2 его выходы переключаются на входную испытательную магистраль испытательной расходомерной установки. В центр системы подвеса нагрузки 3 помещается нагрузка 4 заданной массы. Пластина с системой подвеса нагрузки 3 свободно перемещается в вертикальной плоскости внутри опорной рамы 1. Гибкие тросы 5 стабилизируют положение нагрузки 4 под нагружаемым резервуаром 2. Поэтому при истечении газа из эластичного резервуара 2 пластина с системой подвеса нагрузки 3 беспрепятственно опускается вниз без значительных кренов и смещений, обеспечивая постоянное давление на эластичный резервуар 2. Уклон верней поверхности опорной рамы 1 и расположение выходных патрубков 6 вблизи нижней точки этого уклона позволяет сохранить достаточное проходное сечение внутри резервуара по мере расходования газа.