СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЁМА НЕРАСТВОРЕННОГО ГАЗА В РАБОЧИХ ЖИДКОСТЯХ ГИДРОСИСТЕМ

Полезная модель относится к области машиностроительной гидравлики, в частности к стендам для измерения нерастворенного газа в рабочих жидкостях гидросистем, и предназначена для проверки влияния нерастворенного газа на динамические процессы в гидроприводе самоходных машин.
Известна конструкция стенда для реализации способа непрерывного определения количества нерастворенного газа в жидкости при исследовании гидравлических систем, содержащая дросселирующий элемент, например, трубку Вентури, и элемент, определяющий объемный расход смеси. Эта конструкция позволяет определить количество нерастворенного газа в жидкости при помощи зависимости перепада давления на дросселирующем элементе от объемного соотношения газовой и жидкостной составляющих известного объемного расхода через дросселирующий элемент (Авторское свидетельство СССР №238220, дата приоритета 25.09.1967, дата публикации 20.11.1969, авторы: Агапов С.С. и др., RU).
Недостатком известной конструкции является низкая точность измерения при различных режимах работы вследствие сжимаемости газосодержащей жидкости и отсутствия датчика измерения температуры исследуемой жидкости.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому стенду является конструкция для реализации способа измерения объема нерастворенного газа в рабочих жидкостях гидросистем, содержащая двигатель, насос, гидродвигатель, расходомеры, манометры, термометр и бак. Данная конструкция позволяет оперативно измерять количество нерастворенного газа на любом участке работающей гидросистемы при любых режимах работы, определить динамику изменения газосодержания в процессе работы гидропривода (Авторское свидетельство СССР №802869, дата приоритета 01.03.1978, дата публикации 07.02.1981, авторы: Гордеев А.С. и др., RU, прототип).
Недостатками прототипа являются: во-первых, отсутствие возможности регулирования перепада давления в напорном трубопроводе гидросистемы; во-вторых, низкая точность измерения при различных режимах работы вследствие сжимаемости газосодержащей жидкости.
Технической проблемой является создание стенда для измерения объема нерастворенного газа в рабочих жидкостях гидросистем, позволяющего изменять перепад давления в напорном трубопроводе и обладающего повышенной точностью при измерении динамических процессов в гидросистемах.
Для решения технической проблемы предложен стенд для измерения объема нерастворенного газа в рабочей жидкости гидросистем, содержащий приводной двигатель, насос, линию всасывания, линию нагнетания, линию слива, гидродвигатель, механические расходомеры, манометры, термометр и бак. Новым является то, что в линии нагнетания дополнительно установлены регулируемый дроссель и манометр, позволяющие измерить перепад давления, кроме того, стенд дополнительно содержит ультразвуковые расходомеры, установленные на линии всасывания, линии нагнетания до дросселя и после него и на линии слива жидкости из гидродвигателя, а также содержит дополнительные расходомеры и манометры на линии всасывания, линии нагнетания и линии слива.
На чертеже представлена гидравлическая схема стенда для измерения объема нерастворенного газа в рабочих жидкостях гидросистем.
Схема включает в себя приводной двигатель 1, соедениненный муфтой 2 с насосом 3, линия всасывания 4, линия нагнетания 5, дроссель 6, механические расходомеры для измерения расхода жидкости: расходомер 7, установленный в линии всасывания 4, расходомер 8, установленный в линии нагнетания 5 до дросселя 6, расходомер 9, установленный в линии нагнетания 5 после дросселя 6, и расходомер 10, установленный в линии слива 11. В схему стенда также включены ультразвуковые расходомеры 12, 13, 14, 15, установленные рядом с соответствующим механическим расходомером. Кроме того, схема содержит манометры для измерения статического давления: манометр 16, установленный в линии всасывания 4, манометр 17, установленный в линии нагнетания 5 до дросселя 6, манометр 18, установленный в линии нагнетания 5 после дросселя 6, манометр 19, установленный в линии слива 11, а также гидромотор 20, манометр 21 для измерения перепада давления в дросселе 6, бак 22 и термометр 23 для измерения температуры жидкости в баке.
Измерение объема нерастворенного газа в рабочей жидкости с помощью стенда осуществляется следующим образом.
От приводного двигателя 1 с помощью муфты 2 гидронасос 3 приводится во вращение. Рабочая жидкость, которая содержит пузырьки нерастворенного газа, по линии всасывания 4 поступает в гидронасос 3. Объем жидкости, поступающей в гидронасос 3, фиксируется механическим расходомером 7 и ультразвуковым расходомером 12, установленными в линии всасывания 4. Давление в линии всасывания 4 измеряется с помощью манометра 16. Из насоса 3 жидкость под давлением поступает в линию нагнетания 5 через регулируемый дроссель 6, предназначенный для изменения давления в линии нагнетания 5, поступает в гидродвигатель 20. В линии нагнетания 5 измеряется давление с помощью манометра 17 до дросселя 6 и манометром 18 после дросселя 6 и расход с помощью расходомеров 8, 13 и 9, 14 до дросселя 6 и после соответственно, также измеряется перепад давлений в дросселе 6 с помощью манометра 21. Затем жидкость через линию слива 11 сливается в бак 22. На линии слива 11 также замеряется давление с помощью манометра 19 и расход жидкости при помощи расходомеров 10, 15. Также в баке измеряется температура рабочей жидкости термометром 23.
Показания на ультразвуковых расходомерах 12, 13, 14, 15 сравниваются с показаниями механических расходомеров 7, 8, 9, 10. Наличие манометров 16, 17, 18, 19 и расходомеров на каждом участке гидросистемы позволяет повысить точность измерений в динамических процессах за счет того, что становится возможным измерить параметры газожидкостной смеси до ее сжатия, а также после сжатия.
При помощи данного стенда возможно в режиме реального времени снять показания по:
- давлению в 4х разных точках (линия всасывания, линия нагнетания перед дросселем, линия нагнетания перед гидродвигателем и сливная линия);
- по расходу в 4х точках (линия всасывания, линия нагнетания перед дросселем, линия нагнетания перед гидродвигателем и сливная линия);
- температуре рабочей жидкости (термометр 23 установлен в баке).
Объем жидкости, в которой пузырьки нерастворенного газа не сжаты фиксируется расходомерами 10, 15 и 7, 12. Измерение объемов рабочей жидкости, проходящей через все расходомеры 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15 производится одновременно. По разнице объемов с учетом объемного КПД гидронасоса 3 определяется объем нерастворенного газа, содержащегося в рабочей жидкости гидросистемы.
Точно также можно осуществить контроль за содержанием нерастворенной газовоздушной фазы рабочей жидкости на любом участке самой сложной гидросистемы, включающей в себя различные гидравлические элементы.
Кроме того, с помощью этого стенда можно исследовать и построить характеристики отдельных гидравлических элементов, входящих в гидросистему.
Предлагаемая конструкция позволяет оперативно измерять количество нерастворенного газа на любом участке работающей гидросистемы при любых режимах работы, повысить точность измерения за счет дополнительных элементов стенда, определить динамику изменения газосодержания в процессе работы гидропривода.
Таким образом, технический результат, достигаемый при использовании заявляемого стенда, заключается в повышении точности при измерении динамических процессов в гидросистемах.