ОБРАЗЦОВАЯ КОЛОКОЛЬНАЯ ГАЗОВАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к измерительной технике и может быть использована при поверке газосчетчиков и расходомеров различного назначения.
Колокольные газовые установки с измерительным устройством в виде колокола известны [1].
В работе [1] описывается колокольная газовая установка, в которой одними из основных параметров являются:
1. Устройство для сохранения равномерного движения колокола при его движении вниз;
2. Рейка со шкалой для определения положения колокола.
Известна колокольная газовая установка [2].
Целью изобретения является повышение точности установления по шкальной рейке значений поверочных объемов за счет разделения колокольного мерника на две емкости.
Известны колокольные газовые установки [3] и [4].
Целью изобретений является совершенствование устройства для сохранения равномерного движения колокола при его движении вниз, недостатком - использование шкалы на мерной линейке, что не позволяет вести прецизионный отсчет объема и одновременно контролировать расход воздуха.
Задачами, на решение которых предложена заявленная полезная модель, являются: увеличение точности отсчета контрольного объема воздуха и точности контролирования расхода воздуха. Для этих целей создана колокольная установка, имеющая рейку в виде уголка, на одной стороне которого имеются две узкие щели, позволяющие осуществлять срабатывание фотодатчика в момент прохождения щелей через него, а на другой стороне уголка, установлен преобразователь линейных перемещений с высокой разрешающей способностью, оснащенный датчиком с электронным выходом для контролирования расхода воздуха с высокой точностью. Конструкция полезной модели поясняется на фиг.1,
где:
1 - резервуар с водой;
2 - колокол;
3 - противовес;
4 - рейка;
5 - щель №1, щель №2;
6 - фотодатчик;
7 - преобразователь линейных перемещений;
8 - датчик преобразователя линейных перемещений с электронным выходом;
Колокольная газовая установка работает следующим образом:
1. Перед работой установки ее необходимо отградуировать. Процесс градуировки следующий:
1.1. При движении колокола вниз фиксируется щель №1. Это положение колокола является началом отсчета контрольного объема воздуха.
обр.
1.2. При дальнейшем движении колокола вниз фиксируется щель №2. Это положение колокола является концом отсчета контрольного объема воздуха. Величина зафиксированного контрольного объема воздуха - - У
1.3. Далее необходимо определить коэффициент передачи колокольной газовой установки. Решение этой задачи поясняется блок-схемой на фиг.2
1 - преобразователь линейных перемещений (ПЛП);
2 - преобразователь фотодатчика (ПФД);
3 - устройство связи с объектом (УСО);
4 - компьютер.
1.3.1. При движении колокола вниз, при прохождении щели №1, с ПФД поступает на УСО сигнал «старт» - начало отсчета.
1.3.2. При дальнейшем движении колокола вниз, при прохождении щели №2, с ПФД поступает на УСО сигнал «стоп» - конец отсчета.
1.3.3. Одновременно с сигналом «старт» начинается отсчет импульсов N (отсчет контрольного объема), которые поступают на УСО с ПЛП.
oбp.
обр.
обр.
Одновременно с сигналом «стоп» заканчивается отсчет импульсов. При этом фиксируется контрольный объем - V и количество считанных импульсов N (за фиксированный объем V).
Таким образом, определяется коэффициент передачи колокольной газовой установки:
При дальнейшей работе, вне зависимости от положения колокола, расход воздуха при движении колокола вниз вычисляется по формуле:
Qi - величина расхода воздуха при движении колокола вниз при i-том измерении;
Fi - частота импульсов, поступающих с ПЛП.
Сигналы «старт», «стоп», «N» поступают на устройство связи с объектом (УСО) и передаются на компьютер с установленной специальной программой.
oбp.
В памяти компьютера фиксируются величины V и Кг.
Программа, установленная в компьютер, производит необходимые вычисления и показания Qi выводятся на экран ноутбука.
Использование заявленной полезной модели «Образцовая колокольная газовая установка» позволяет увеличить точность отсчета контрольного объема воздуха, точность контролирования расхода воздуха и возможность существенного уменьшения времени установления необходимого расхода.
oбp.
Применение для отсчета контрольного объема воздуха узких щелей позволило довести погрешность измерения объема V до величины:
Что касается измерения расхода воздуха при движении колокола вниз, то согласно формулам (1) и (2) его погрешность зависит от погрешности измерения Кг и Fi.
Согласно (1) и (3)
oбp.
обр.
обр.
Кг=V/ N и δV=±0,05%
обр.
δN зависит от дискретности преобразователя линейных перемещений и расстояния между двумя щелями.
обр.
обр.
При дискретности преобразователя линейных перемещений q=1 мкм/имп. и расстояния между двумя щелями L =100 мм, количество импульсов N  будет равно:
обр.
обр.
обр.
oбp.
N =L / q=100000 импульсов, тогда δ N =0,001%, что намного меньше, чем δ V=±0,05%, поэтому δ Kг≈0,05%.
Величина частоты Fi зависит от дискретности преобразователя линейных перемещений и скорости движения колокола вниз, а погрешность δ Fi зависит еще и от времени измерения.
min
min
3
Нетрудно показать, что при наименьшей величине расхода, Q=0,03 м/ч и времени его измерения, равного 10 с, погрешность контролирования расхода δQ будет не хуже 0,15%, а при отсутствии преобразователя линейных перемещений, время, в течение которого измеряется расход, равно времени прохождения через фотодатчик двух щелей, при движении колокола вниз (это время равно 1200 секунд при отсчете контрольного объема величиной 10 литров), поэтому, в результате применения преобразователя линейных перемещений, получается преимущество во времени измерения расхода и, следовательно, времени его установки до 120 раз.
Источники информации:
1. А.Н.Павловский. Измерение расхода и количества жидкостей, газов и пара. МАШГИЗ, 1951 г.
2. Авторское свидетельство №303520. Газомерная установка, 13.05.1971 г.
3. Авторское свидетельство №380964. Газомерная установка, 15.05.1973 г.
4. Авторское свидетельство №510650. Колокольный газовый мерник, 15.04.1976 г.