УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРКИ СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к приборостроению, в частности к устройствам, создающим давление жидкости, и может быть использовано в метрологических целях для калибровки, поверки средств контроля и измерения давления методом сличения.
Известны устройства - источники создания давления, например, прессы универсальные малогабаритные моделей ПУМ 60, ПУМ 40 и ПУМ 6, изготавливаемые ООО «Гидрогазкомплект», г. Москва, (Приложение 1), прессы гидравлические ЭЛЕМЕР-PR-1200, ЭЛЕМЕР-PR-1600 фирмы НПП «Элемер», г. Москва (Приложение 2), пресс гидравлический STIKO СОР700, Нидерланды (Приложение 3), пресс гидропневматический малогабаритный ПГМ, фирмы «Альфа Паскаль», г. Челябинск, (Приложение 4), предназначенные для создания высокого гидравлического давления при проведении поверки средств измерения давления методом прямого сличения показаний эталонного и поверяемого (калибруемого) средства измерения давления.
Названные выше устройства имеют минимальный типовой набор основных узлов, обеспечивающих работоспособность устройства согласно их функциональному назначению: пресс с цилиндром и поршнем, и приводом поршня, винтовым или рычажным, для создания гидравлического давления, емкость для рабочей жидкости, в количестве необходимом для заполнения системы создания давления устройства и объемов приемников давления эталонных и поверяемых средств измерения давления, клапан отсечения емкости с рабочей жидкостью от системы создания давления устройства и потребителей давления в виде испытываемых приборов, выходные порты с присоединительными штуцерами для эталонных и поверяемых средств измерения давления.
Недостатком данных устройств является то, что при наличии минимального набора узлов достаточно сложно быстро создать необходимое давление во всех объемах внутренних полостей устройства, эталонного и поверяемого средств измерений давления в связи с малыми диаметрами поршней прессов, которые позволяют с малыми порциями жидкости плавно и с меньшими усилиями подойти к необходимому значению давления, т.к. функцией пресса является точный подход к поверяемой точке средств измерений давления. Для этого в устройствах создания давления чаще используются прессы с винтовой кинематикой привода поршня. Быстрое заполнение системы рабочей жидкостью и изменение давления в системе устройства необходимо выполнять большими порциями подаваемой жидкости, что предполагает наличие в устройстве дополнительного узла - насоса, который не позволяет плавно и точно задать необходимое значение давления. Как правило, такие насосы снабжаются рычажной кинематикой привода поршня.
Поэтому более сложные устройства создания давления имеют сочетание насоса для ускоренного заполнения гидравлической системы устройства, создания предварительного давления, и пресса в роли узла точной настройки для точного задания давления жидкости, а также дополнительные клапаны отсечения давления рабочей жидкости системы устройства от выходных портов и клапаны плавного сброса давления из системы устройства и рабочих полостей эталонного и поверяемого средств измерений давления.
Включение в состав устройства дополнительных узлов усложняет их конструкцию и работу с устройствами, а также появляются дополнительные элементы ненадежности работы этих устройств - отказов, выхода их из строя.
Большим недостатком всех вышеуказанных устройств является то, что к устройствам можно подключить ограниченное количество средств измерения давления по причине увеличивающейся так называемой «воздушной подушки», образованной в полостях приемников давления средств измерения, затрудняющей создание максимально возможного необходимого давления. При сжатии воздух растворяется в жидкости и не позволяет достигнуть термодинамического равновесия в системе устройства и средств измерений давления, и как стабильное, так и необходимое давление может быть не достигнуто. Воздух должен быть удален из системы. В таких случаях необходимо полностью удалять воздух из внутренних полостей устройства и предварительное заполнение полостей приемников давления средств измерений рабочей жидкостью, что увеличивает время калибровки или поверки средств контроля и измерений давления методом сличения.
Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является ручная помпа Druck PV411, США, выбранная в качестве прототипа (см. Приложение 5 к заявке).
Известное устройство создания пневматического давления содержит корпус, на котором размещена поршневая пара в виде поршневого насоса с впускным и выпускным клапанами, связанного с ручным приводом в виде рычажных рукояток, воздействующих через шток на поршень насоса с возвратной пружиной сжатия, снабженная регулятором объема для плавной регулировки давления и селекторным клапаном для выбора режима работы ручной помпы и сброса давления, и размещенную в корпусе емкость для рабочей жидкости.
Данное устройство предназначено для создания необходимого избыточного давления как пневматического, так и гидравлического, или разрежения при проведении поверки средств контроля и измерений давления методом сличения.
Положительным конструктивным решением устройства является то, что в режиме гидравлической операции создание в средствах измерений давления, согласно описанию в Руководстве пользователя на многофункциональную ручную помпу PV411, первичное наполнение системы рабочей жидкостью может быть осуществлено с помощью операции вакууммирования системы. В разделах описания «Гидравлические операции - Первичный вакуум» указана последовательность действий оператора для заполнения системы жидкостью: повернуть селекторный клапан против часовой стрелки до упора, в положении вакуум, качать рычагами помпу до тех пор, пока не перестанут выходить на поверхность жидкости в резервуаре пузыри, создавая вакуум в системе, затем повернуть селекторный клапан до упора, по часовой стрелке, в положение давление. При этой процедуре за счет вакуума вся система заполняется жидкостью из резервуара. Далее в разделе «Генерация гидравлического давления» указано, что используя рычажные рукоятки необходимо накачать первичное давление. Используя регулятор объема, необходимо довести давление до требуемого. При необходимости - снизить давление, отворачивая регулятор объема. После проведения необходимых работ необходимо вывернуть до упора (против часовой стрелки) регулятор объема и открыть селекторный клапан для декомпрессии (центральное положение селекторного клапана).
Недостатком известного устройства является его не очень высокая надежность, обусловленная тем, что задание необходимого рабочего давления в системе помпой PV411 предусматривает выполнение манипуляций с большим количеством составных частей в определенной последовательности по нескольку раз: селекторным клапаном, рычажными рукоятками, регулятором объема, что является количественным показателем отказов прибора. Этот же фактор усложняет и эксплуатацию устройства.
Другим недостатком помпы PV411 является то, что помпой нельзя создать максимальное гидравлическое давление оператором вручную, используя только рычажные рукоятки помпы, что к тому же и не очень удобно.
То, что помпа является универсальной для создания пневматического или гидравлического давления, свидетельствует о том, что в помпе используется одна поршневая пара. Так, для создания пневматического давления в системе потребления помпа должна иметь поршневую пару, обеспечивающую достаточную производительность и максимальное давление, создаваемое помпой путем сжатия рычажных рукояток оператором сообразно его силовым возможностям и прочностью конструкции помпы. Для создания гидравлического давления, заявленного техническими характеристиками помпы в системе потребления, помпа должна иметь поршневую пару меньшего размера для возможного создания максимального давления, а это значительно усложнит работу помпы при выполнении пневматических операций в обеспечении необходимой производительности и давления.
Прилагаемые усилия на рычажные рукоятки помпы будут определяться воздействием давления на площадь поршня. Компромисс, очевидно, найден в средних размерах поршневой пары, а это не дает возможности достичь максимального гидравлического давления с помощью рычажных рукояток усилиями оператора. Регулятор объема сам по себе заявленное пневматическое давление 60 бар и гидравлическое 700 бар не обеспечит. Его задача - плавное регулирование давления, достигнутого в системе потребления поршневой парой с помощью рычажных рукояток оператором.
В разделе «Первичный вакуум» указано, что метод заполнения системы жидкостью с помощью вакуума нельзя применять при работе с чувствительным к вакууму оборудованием. Это является также недостатком данного устройства из-за отсутствия средств регулирования и контроля создаваемого вакуума для дифференцированного создания вакуума в зависимости от чувствительности приемников давления средств измерений давления. Чем ниже верхний предел измерений избыточного давления средства измерений давления, тем ниже значение вакуума нужно создать в нем и наоборот, чем выше предел измерений избыточного давления средства измерений давления, тем выше значение вакуума можно создать в нем без последствий разрушения чувствительного элемента средства измерений давления.
Поскольку все составные узлы связаны одним каналом подводящим давление или разрежение к средствам измерения давления, а также в конструкции помпы PV411 не предусмотрен ни один фильтр, предохраняющий составные узлы (поршневой насос, регулятор объема, селекторный клапан) от попадания загрязнений из средств контроля и измерений давления, проходящих процедуру калибровки или поверки, то это значительно усложнит работу помпы при выполнении пневматических операций в обеспечении необходимой производительности и давления.
Задачей заявляемого технического решения является повышение удобства эксплуатации и надежности устройства, используемого для проведения поверки средств измерений давления методом прямого сличения.
Поставленная задача решается тем, что устройство для поверки средств измерения давления, содержащее корпус с емкостью для рабочей жидкости размещенный на корпусе узел создания давления, включающий в себя одну поршневую пару для создания давления, выполненную в виде насоса с впускным и выпускным клапанами, связанного с приводом, СОГЛАСНО ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ, дополнительно снабжено выполненной на плунжерном гидроцилиндре второй поршневой парой для откачивания воздуха из системы, первая поршневая пара служит для создания вакуума, при этом обе поршневые пары снабжены фильтрами, предохранительными клапанами, запорными клапанами и средствами контроля давления в канале создания вакуума и канале создания гидравлического давления, также в устройстве имеется запорный клапан для обеспечения сброса жидкости непосредственно в емкость при переходе из одного режима работы в другой.
Введение в устройство второй поршневой пары исключает необходимость проведения множества манипуляций с элементами устройства при переходе из одного режима в другой (из режима создания вакуума в режим создания гидравлического давления), упрощая эксплуатацию устройства и повышая его надежность. Использование в устройстве в каналах создания как вакуума, так и гидравлического давления фильтров соответственно воздуха и жидкости, очищающих от примесей тот и другой рабочий агенты, предохранительных клапанов, защищающих эталонное и поверяемое средства от переизбытка вакуума или гидравлического давления, запорных клапанов, надежно перекрывающих необходимые каналы друг от друга, средств контроля давления в канале создания вакуума и канале создания гидравлического давления существенно повышает надежность работы устройства, делая более удобной и его эксплуатацию; наличие запорного клапана для обеспечения сброса жидкости непосредственно в емкость при переходе из одного режима работы в другой дает возможность не засорять внутренние объемы устройства загрязнениями из поверяемых средств, что также повышает надежность работы и удобство эксплуатации устройства.
Технический результат - повышение надежности и удобства эксплуатации устройства для поверки средств измерения избыточного давления.
Заявляемое устройство обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками как наличие в нем дополнительной, выполненной на плунжерном гидроцилиндре, второй поршневой пары для откачивания воздуха из системы, использование первой поршневой пары для создания вакуума, снабжение при этом обеих поршневых пар фильтрами, предохранительными клапанами, запорными клапанами и средствами контроля давления в канале создания вакуума и канале создания гидравлического давления, наличие в устройстве запорного клапана для обеспечения сброса жидкости непосредственно в емкость при переходе из одного режима работы в другой, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявляемое устройство для поверки средств измерения давления может найти широкое применение в промышленности при производстве средств измерения давления, их калибровке и поверке и поэтому соответствует критерию “промышленная применимость”.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где представлены на:
- фиг. 1 - общий вид устройства при создании вакуума;
- фиг. 2 - общий вид устройства при создании гидравлического давления.
Устройство для поверки средств измерения давления состоит из вакуумного насоса 1 с впускным 2 и выпускным 3 клапанами, плунжерного гидроцилиндра 4, фильтров 5 и 6, запорных клапанов 7, 8 и 9, предохранительных клапанов 10 и 11, регулировочного клапана 12, вакуумметра 13, манометра 14, емкости 15 для рабочей жидкости. К устройству подсоединены эталонное 16 и поверяемое 17 средства измерения давления.
Устройство для поверки средств измерения давления работает следующим образом.
Создание вакуума, (фиг. 1).
Перед включением вакуумного насоса 1 предварительно настраивают предохранительный клапан 10 для защиты эталонного и поверяемого средств от перегрузки вакуумом и регулировочный клапан 12 для получения в устройстве вакуума, не выводящего из строя чувствительный элемент средств измерения давления в приемнике давления и достаточного для последующего заполнения емкости 15 рабочей жидкостью. При этом запорный клапан 7 открыт, а запорные клапаны 8 и 9 - закрыты. Включают насос и с помощью привода или вручную (рычажными рукоятками - на чертежах не показаны) создают желаемый вакуум в поверяемом средстве измерения и системе заявляемого устройства, откачивая через впускной и выпускной клапаны 2 и 3 насоса 1 и фильтр 5 воздух из системы. Контроль за глубиной вакуума осуществляют с помощью вакуумметра 13.
Создание гидравлического давления (фиг. 2).
Закрывают запорный клапан 7 и открывают запорный клапан 8. Запорный клапан 9 остается закрытым. Рабочая жидкость из емкости 15 через фильтр 6 поступает и заполняет объем внутренних полостей устройства и объемы приемников давления средств измерений давления эталонного 16 и поверяемого 17 в количестве, достаточном для проведения поверки средства измерений давления во всем диапазоне измерений. При медленном возвратно-поступательном перемещении плунжера гидроцилиндра 4 вручную или от какого-либо привода (на чертежах не показан) будет изменяться внутренний объем устройства и поверяемого и эталонного средств измерений давления и тем самым плавно повышаться или понижаться давление, которое будет отражаться на поверяемом средстве 17, сравниваться с эталонным 16 средством измерений давления и контролироваться манометром 14. Настроенный на давление верхнего предела измерения давления эталонного 16 и поверяемого 17 средств измерения давления предохранительный клапан 11 не позволяет вывести их из строя при неконтролируемом повышении давления устройством.
Сброс давления в устройстве, эталонном и поверяемом средствах измерения давления осуществляется открытием запорного клапана 9. Рабочая жидкость напрямую сливается в емкость 15, не засоряя внутренние объемы устройства загрязнениями из поверяемых приборов. Затем открывают запорный клапан 7 и в устройстве восстанавливается атмосферное давление.
Таким образом, осуществляя поверку средства 17 измерения давления методом прямого сличения с эталонным средством 16 измерения давления с помощью заявляемого устройства, заявляемое устройство обеспечивает защиту предохранительным клапаном 10 от чрезмерного вакуума, вызывающего выход из строя средств измерения избыточного давления, регулировку регулировочным клапаном 12 и контроль вакуумметром 13 значения вакуума, контроль манометром 14 избыточного давления очищенной фильтром 6 рабочей жидкости при отсутствии селекторного клапана.
В сравнении с прототипом заявляемое устройство для поверки средств измерения давления является более надежным по конструкции при обеспечении высокого выходного давления и более удобным в эксплуатации.