книги из ГПНТБ / Граменицкий В.Н. Грузопоршневые измерительные приборы
.pdfС т а т о с к о п * рабочих эталонов с верхним пределом измерения 60 и 600 кгс/см2 состоит из двух осветителей и экрана со шкалой, на несенной на матовом стекле. Н а экран при взаимном уровновешивании поршней проектируются тени от грузоприемных дисков сли чаемых приборов.
Рабочие эталоны подвергаются периодической государственной поверке во В Н И И М им. Д . И. Менделеева один раз в два года.
Основной метрологический параметр — приведенная площадь поршня — определяется сличением с тремя эталонными маномет рами, входящими в комплект первичного эталона, при десяти раз личных давлениях . Значение приведенной площади поршня рабо чего эталона определяется как среднее арифметическое трех полу
ченных |
значений. |
|
|
|
|
|
|
|
Д л я |
оценки точности определения приведенной площади порш |
|||||||
ня вычисляется |
(с округлением |
до 0,001%) средняя квадратическая |
||||||
погрешность по формуле |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
( I I I . 1 ) |
где Ai, Аг, Аз — отклонения |
отдельных значений |
приведенной пло |
||||||
щади поршня от средних значений, полученных |
в к а ж д о й |
серии из |
||||||
десяти |
измерений; /г = 30 — общее |
число |
измерений. |
|
||||
Д л я |
рабочих эталонов предел допускаемой погрешности о> уста |
|||||||
новлен |
равным |
± 0 , 0 0 2 % |
от |
величины |
приведенной |
площади |
||
поршня. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочие эталоны с верхними |
пределами |
измерения |
6, 60 и |
|||||
600 кгс/см2 используются в метрологических институтах и респуб
ликанских |
лабораториях государственного |
надзора |
за внедрением |
и соблюдением стандартов и состоянием |
измерительной техники |
||
( Р Л Г Н ) и |
в некоторых организациях, поверяющих |
образцовые ма |
|
нометры 1-го разряда или применяющих эти приборы для особо точных измерений.
Рабочий эталон избыточного давления с верхним пределом измерения 60 кгс/см2
Конструкция рабочего эталона избыточного давления с верхним пределом измерения 60 кгс/см 2 аналогична конструкции грузо поршневых манометров, входящих в групповой первичный эталон.
Рабочий эталон комплектуется с установкой для взаимного сли
чения манометров. |
|
|
|
Рабочий |
эталон имеет |
следующую |
характеристику: |
пределы |
измерения |
избыточного |
д а в л е н и я * * 1—60 кгс/см2 |
* Разработай Новосибирским государственным институтом мер н измеритель ных приборов (НГИМИП) (с 1968 г. — Сибирский государственный научно-иссле довательский институт метрологии — СНИИМ).
** Практически рабочие эталоны данного типа применяются в диапазоне дав лений 6—60 кгс/см2 .
20
номинальное значение приведенной площади |
|
|
|
||||||
|
поршня |
|
|
|
|
1 |
с м 2 |
|
|
номинальное значение массы подвижной ча |
|
|
|
||||||
|
ста (поршня и связанных с |
ним детален) |
1 кг |
|
|
||||
Р а б о ч а я |
жидкость, |
з а п о л н я ю щ а я |
цилиндр, — керосин |
||||||
((1 = |
0,014 П ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
В |
комплект |
рабочего |
эталона |
входят 22 груза массой по 5 кг, |
|||||
8 грузов массой по 1 кг и |
4 груза |
массой |
по 0,5 |
кг. |
|
|
|
||
Масса грузов, входящих в комплект рабочего эталона, соответ |
|||||||||
ствует номинальным значениям |
с отклонением, не превышающим |
||||||||
± 0 , 0 0 2 % . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рабочий эталон избыточного давления |
|
|
|
|
|
||||
с верхним пределом измерения 6 кгс/см2 |
|
|
|
|
|
||||
Работы по созданию рабочего эталона избыточного |
давления |
с |
|||||||
верхним пределом измерения 6 |
кгс/см2 проводились во |
В Н И И Г К |
|||||||
под руководством и при непосредственном |
участии |
автора |
в |
||||||
1955—1956 гг. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструктивные параметры рабочего эталона д о л ж н ы были от |
|||||||||
вечать метрологическим |
требованиям, |
предъявляемым |
к рабочим |
||||||
эталонам избыточного давления . Кроме того, показатели, характе
ризующие в основном эксплуатационные качества прибора, |
долж |
|
ны были быть не хуже, |
чем показатели рабочего эталона с верхним |
|
пределом измерений из |
60 кгс/см2 . Конструкция последнего |
была |
разработана раньше и оправдала себя за многие годы применения грузопоршневых манометров этого типоразмера .
К показателям эксплуатационных качеств прибора относятся: скорость опускания поршня при максимальной нагрузке на пор
шень; продолжительность свободного вращения поршня при мини
мальной нагрузке.
Основанная на этом методика расчета оптимальных конструк тивных параметров рабочего эталона с верхним пределом измере ния 6 кгс/см 2 подробно изложена в работе [14]. Эта методика в ос новном состоит в следующем.
Обозначив скорость опускания поршня рабочего эталона с верх
ним пределом измерения 60 кгс/см 2 через ѵ и |
разрабатываемого |
|||||
рабочего эталона с верхним пределом измерения |
6 кгс/см2 |
через |
ѵ', |
|||
продолжительность |
свободного вращения поршня |
рабочего |
эталона |
|||
с верхним пределом |
измерения 60 кгс/см2 (от скорости врещения |
п0 |
||||
до скорости п") через і, а |
рабочего |
эталона с верхним |
пределом |
|||
измерения 6 кгс/см 2 |
через |
f, исходим из условий |
|
|
|
|
|
|
о ' < і ) , |
t'>t. |
|
|
|
Применив далее формулы (1.4), (1.5) и (1.13) и приняв момент инерции поршня и грузоприемного устройства равным
21
2
получим
р.'г'Г iirl
|
|
- o ( W |
> |
^ ! |
л _ |
( І П З ) |
|||
|
|
I'li.' |
|
(Г')Э |
|
|
|
||
П а р а м е т р ы рабочего |
эталона |
с |
верхним пределом |
измерения |
|||||
60 кгс/см 2 обозначены через h, г, |
I и т. д., а параметры |
разрабаты |
|||||||
ваемого прибора через h', г', V. |
|
|
|
|
|||||
Введя обозначения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m' |
|
R' |
|
|
Л' |
|
||
- — |
, KR |
= —, |
К„ = |
—, |
|
||||
|
m |
|
R |
|
Ii |
|
|||
|
Кг |
_ |
|
г' |
К, |
_ |
Г |
|
|
|
- |
— , |
- |
— |
|
||||
|
|
|
Р |
m a x |
„ |
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
' гаI n |
|
||
|
|
|
" |
|
m a x |
|
|
" m i n |
|
где Яшах и Рт\п — соответственно верхний и нижний пределы из мерения рабочего эталона с верхним пределом измерения 60 кгс/см2 ,
и принимая |
во внимание формулу |
( I I . 1 ) , |
получим |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
11 |
кПІкІ < к^к, |
< ктк\кІѴ |
|
|
|
|
(ПІ.4) |
|||||
|
|
|
|
|
• кЬц. |
|
|
|
|
|
|
(ПІ.5) |
|||
В |
результате |
рассмотрения |
различных |
возможных |
вариантов |
||||||||||
при разработке |
рабочего эталона |
с |
верхним пределом |
измерения |
|||||||||||
6 кгс/см2 приняты следующие значения |
параметров: |
т о ' = 0,4 кг, |
|||||||||||||
h'= 2 |
мкм, |
ц' = 0,07П |
(динамическая |
вязкость |
смеси: |
50% |
керо |
||||||||
сина |
и 50% |
трансформаторного |
м а с л а ) , |
/ З |
т а х = 6 |
кгс/см 2 |
, Рт1п |
= |
|||||||
= 0,4 кгс/см2 . Значения г' и R' были приняты соответственно |
равными |
||||||||||||||
значениям |
/• и R |
рабочего эталона |
с верхним пределом |
измерения |
|||||||||||
60 кгс/см2 . П о л а г а я (в принятых |
обозначениях) |
ЯШ ах = 60 |
кгс/см2 , |
||||||||||||
Л ш п = 1 кгс/см2 , т0=\ |
кг, h = 3 мкм, }х=0,014П |
(динамическая |
вяз- |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nh = |
|
2 |
|
|
кость |
керосина), |
получим Пі = 0,1, /г2 = 0,4, / с т = 0,4, |
—-, /Сц = 5, |
||||||||||||
kt — k |
r = \ . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
Подставим эти значения |
отношений |
в условие |
( Ш . 4 . ) . |
||||||||||||
Тогда |
|
|
|
0,006 < |
к, < 0,054. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Приняв во внимание, что при рабочем положении поршня рабо чего эталона с верхним пределом измерения 60 кгс/см2 длина по груженной части поршня /~15 см, получим
22
|
|
|
|
|
|
|
|
0,09 |
< / ' |
< |
0,81 |
см. |
|
|
|
|
|
|
||
Ясно, что полученное значение V для прибора, построенного по |
||||||||||||||||||||
схеме, которая |
изображена |
на рис. 1, практически |
не |
|
могло |
быть |
||||||||||||||
осуществлено. Поэтому профиль к а н а л а |
цилиндра |
был |
несколько |
|||||||||||||||||
изменен и принял вид, по |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
казанный на рис. 3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
И з |
рисунка |
видно, |
что |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
к а н а л цилиндра |
выполнен |
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
|
|||||||
в виде двух узких кольце |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
вых |
выступов с |
расточкой |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
м е ж д у |
ними. |
|
Ширина |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
к а ж д о г о |
выступа |
рабоче |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
го эталона |
принята |
рав |
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|||||||
ной 0,25 см, т а к |
что |
о б щ а я |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
длина |
/' |
рабочей |
|
части |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
цилиндра |
о к а з а л а с ь |
в тре |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
буемых пределах. Рас |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
стояние между |
кольцевы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ми |
выступами |
|
принято |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
равным 6 см. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Такой |
профиль |
к а н а л а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
цилиндра |
составляет |
один |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
из отличительных |
призна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ков |
|
конструктивной |
схе |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
мы |
грузопоршневого |
ма |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
нометра, |
|
предложенной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
автором [15] и положенной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
в основу |
большой |
группы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
грузопоршневых |
|
прибо |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
ров, |
|
разработанных |
во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В Н И И Г К . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Рабочий |
эталон |
избы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
точного давления с верх |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ним пределом |
измерения |
Рис. 3. Конструктивная схема профиля кана |
||||||||||||||||||
6 кгс/см 2 |
имеет |
следую |
ла цилиндра рабочего эталона избыточного |
|||||||||||||||||
щую |
|
характеристику: |
|
давления |
с |
верхним |
|
пределом |
измерения |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
6 кгс/см2 : |
|
|
|
|
|||||||||
пределы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
/ — поршень: |
2 — ц и л и н д р ; 3 — откидная |
рамка |
|||||||||||||
измере |
|
|
|
|
|
|
|
ограничителя хода |
поршня; |
4 — ролик |
|
|||||||||
ния |
|
0,4—6 кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
номинальное значение приведенной |
площади |
|
1 СМ2 |
|
||||||||||||||||
поршня |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
номинальное значение массы подвижной ча |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
сти |
(поршня и связанных с ним |
деталей) |
|
|
|
0,4 |
кг, |
|
||||||||||||
рабочая |
жидкость — смесь: |
50% |
керосина |
и |
50% |
трансформа |
||||||||||||||
торного |
масла . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В |
комплект |
рабочего эталона |
входит |
набор |
из 10 грузов мас |
|||||||||||||||
сой |
по 1 кг, |
2 груза |
массой |
по |
0,5 |
кг |
и 8 грузов |
массой |
по 0,1 |
кг. |
||||||||||
23
М а с са грузов соответствует номинальным значениям с откло
нением, не превышающим |
± 0 , 0 0 2 % . |
|
|
|
|
|
В комплект входят |
т а к ж е 3 тарировочных |
груза, применяемых |
||||
при поверке манометров МП - 6 и МП-2,5 |
1-го |
р а з р я д а : |
2 — |
массой |
||
по 0,6 кг и 1 — массой |
0,9 |
кг. |
|
|
|
|
Рабочий эталон избыточного давления |
|
|
|
|
||
с верхним пределом измерения 600 кгс/см2 |
|
|
|
|
||
Работы по созданию |
рабочего эталона |
избыточного |
давления |
|||
с верхним пределом измерения 600 кгс/см 2 |
проводились |
во В Н И И М |
||||
под руководством П. В. Индрика . |
|
|
|
|
||
В основу конструкции |
рабочего эталона была положена |
схема, |
||||
ранее предложенная П. В. Индриком и реализованная им в образ
цовых манометрах И-500 и И-2000, выпускавшихся до |
1957 г. Д а н |
|||
ная |
схема принципиально отличается |
от |
схем, показанных на |
|
рис. 1 и 3, способом передачи нагрузки |
на поршень, |
обусловлен |
||
ным |
необходимостью создания и измерения |
больших |
давлений. |
|
Рис. 4. |
Конструктивная |
схема ра |
Рис. 5. |
Переходник |
для |
уста |
|||||
бочего эталона избыточного |
давле |
новки |
по |
уровню |
(отвесу) |
ма |
|||||
нометра |
с |
верхними пределами |
|||||||||
ния с верхним пределом измерения |
|||||||||||
измерения |
600 и 2500 кгс/см2 |
||||||||||
600 кгс/см2 , |
дополненная опорной |
||||||||||
|
|
штангой: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ — поршень; |
— отвес; |
5 — о п о р н а я |
|
|
|
|
|
|
|||
штанга; |
4 — шариковые |
подшипники; |
|
|
|
|
|
|
|||
5—грузы; |
6 — грузопрнемнып |
стакан; |
|
|
|
|
|
|
|||
7 — шариковыіі подпятник
24
К ак следует из формулы (1.9), для повышения верхнего преде ла измерения грузопоршневого манометра необходимо или увели чить вес G грузов или уменьшить приведенную площадь F порш ня. При создании манометров И-500 и И-2000 и позднее при раз работке рабочего эталона с верхним пределом измерения 600 кгс/см2 П. В. Индрик пошел по пути увеличения веса грузов и одновременно уменьшения площади поршня. Однако при этом во
избежание порчи |
поршня (диаметр поршня в манометрах |
И-500 и |
И-2000 составлял |
около 2,5 мм) потребовалось дополнить |
конст |
рукцию промежуточным звеном — опорной штангой, расположен
ной м е ж д у грузоприемным стаканом |
и поршнем |
(рис. 4) . Д л я при |
||
дания штанге строго вертикального |
положения |
ее помещают внут |
||
ри |
грузоприемного стакана между |
двумя |
опорными ш а р и к а м и , |
|
а |
грузоприемный стакан с н а б ж а ю т |
двумя |
шариковыми подшипни |
|
ками, центрирующими стакан относительно корпуса.
Применение шариковых подшипников и опорной штанги обес печило возможность передачи нагрузки на поршень в строго осе вом направлении и с минимальными потерями на трение.
П р и разработке конструкции рабочего эталона с верхним пре делом измерения 600 кгс/см 2 было признано целесообразным при нять за основу конструкцию разработанного ранее манометра МП-2500 (с верхним пределом измерения 2500 кгс/см 2 ), изменив лишь размеры поршня. В результате диаметр поршня был принят
равным 0,5 см (F^0,2 см 2 ) , т. е. вдвое больше, чем у манометра |
||
МП-2500. Д л и н а рабочей части цилиндра |
принята |
равной 5 см, ши |
рина зазора — 3 мкм. |
|
|
Грузоприемное устройство выполнено |
в виде |
стакана диамет |
ром 50 мм с толщиной стенки 3 мм, высотой около 250 мм и с внеш ним кольцевым выступом в нижней части трубы для размещения грузов.
Рабочий эталон с верхним пределом |
измерения 600 кгс/см2 |
имеет |
||||||
следующую |
характеристику: |
|
|
|
|
|
|
|
пределы |
измерения |
|
|
|
60—600 |
кгс/см2 , |
||
номинальное значение |
приведенной |
площади |
|
|
|
|||
поршня |
|
|
|
|
0,2 см2 , |
|
|
|
номинальное значение массы подвижной ча |
|
|
|
|||||
сти (поршень, опорная штанга, опорные ша |
|
|
|
|||||
рики, грузоприемный |
стакан) |
|
|
2,5 кг. |
|
|
||
В комплект рабочего |
эталона |
входит |
набор |
грузов |
массой |
|||
152 кг: 28 грузов массой |
по 5 кг, 4 груза массой |
по 2 кг, 2 |
груза |
|||||
массой по |
1 кг, 3 груза |
массой |
по 0,5 кг |
и 2 груза |
массой по |
|||
0,25 кг. Масса грузов соответствует номинальным значениям с от
клонением, не превышающим |
± 0 , 0 0 2 % . |
|
|
||
В установках, выпускаемых |
для |
сличения |
рабочего |
эталона |
|
с верхним пределом измерения |
600 кгс/см 2 с манометрами |
1-го раз |
|||
ряда, регулировочные |
винты дл я установки по |
уровню |
рабочего |
||
эталона расположены |
на основании, |
что позволяет устанавливать |
|||
по уровню только один из взаимно сличаемых приборов. Д л я уста-
25
новки по уровню другого прибора (манометра 1-го разряда) при меняются специальные переходники, конструктивная схема кото рых показана на рис. 5.
Г л а в а IV. О Б Р А З Ц О В Ы Е Г Р У З О П О Р Ш Н Е В Ы Е
МАНОМЕТРЫ ИЗБЫТОЧНОГО Д А В Л Е Н И Я
Образцовые грузопоршневые манометры 1-го р а з р я д а (класса 0,02) применяют в основном для определения приведенной площади поршня образцовых грузопоршневых манометров 2-го и 3-го раз рядов (классов 0,05 и 0,2), образцовых грузопоршневых мановакуумметров и других грузопоршневых приборов, предел допускае мой погрешности которых составляет не менее 0,05%.
Манометры 1-го разряда применяются т а к ж е дл я поверки ма нометрических приборов других типов, например образцовых жид костных манометров с водяным и ртутным заполнением, перенос
ных приборов П П Р |
(системы А. И. П е т р о в а ) , предназначенных |
|
для поверки дифманометров - расходомеров, и др. |
|
|
Образцовые грузопоршневые манометры 2-го р а з р я д а |
(класса |
|
0,05) применяются |
дл я поверки образцовых пружинных |
маномет |
ров и других манометрических приборов, предел допускаемой по грешности которых не менее 0,16%.
Образцовые грузопоршневые |
манометры 3-го р а з р я д а |
(клас |
|||
са 0,2) применяются наравне с образцовыми пружинными |
маномет |
||||
рами для поверки |
технических |
манометрических |
приборов. |
||
Манометры 1, 2 и 3-го разрядов могут |
т а к ж е |
применяться для |
|||
непосредственных |
измерений избыточного |
давления в соответст |
|||
вующих диапазонах . |
|
|
|
|
|
Образцовые грузопоршневые манометры избыточного давления,
разработанные и применяемые в С С С Р , |
охватывают |
диапазон |
0—25000 кгс/см2 . В основном это манометры |
дискретного |
действия, |
величина измеряемого давления которых задается наложением на поршень груза определенной массы. З а последние годы разрабо таны и применяются грузопоршневые показывающие приборы дл я дискретных и непрерывных измерений.
Грузопоршневые манометры дискретного действия делятся на следующие основные группы:
1. Манометры с уравновешенным, непосредственно нагружае мым поршнем. К этой группе относятся манометры МП-2,5 с пре делами измерения 0—2,5 кгс/см2 .
2. Манометры |
с неуравновешенным, |
непосредственно нагружае |
|
мым поршнем. К этой группе относятся |
манометры МП-0,4, МП - 6 |
||
и МП - 60 с пределами измерения соответственно |
0,07—0,4, 0,4—6,0 |
||
и 1—60 кгс/см2 . |
|
|
|
3. Манометры |
с неуравновешенным |
поршнем |
и опорной штан |
гой. К этой группе относятся манометры МП-250, МП-600, МП-2500
с пределами |
измерения |
соответственно |
5—250, 10—600 |
и |
50—2500 кгс/см2 , |
а т а к ж е |
отдельные образцы |
грузопоршневых |
ма- |
26
нометров с опорной штангой с верхними пределами измерения 10000, 16000 и 25000 кгс/см2 .
4. Манометры с измерительным мультипликатором. К этой группе относятся манометры Ж-2000, Ж-10000, Ж-15000 и Ж-20000 •с верхними пределами измерения соответственно 2000, 10000, 15000
и20000 кгс/см2 .
Вотличие от большинства других манометрических приборов, например пружинных манометров и вакуумметров, класс точности которых определяется пределом допускаемой «приведенной» по грешности, т. е. погрешности, выраженной в процентах от верхнего предела измерения прибора, класс точности грузопоршневых при
боров определяется пределом допускаемой погрешности, выражен ной в процентах от измеряемой величины в некотором достаточно
большом диапазоне . Этот диапазон у грузопоршневых |
приборов |
|||
обычно |
составляет |
10—100% верхнего предела измерения. |
||
П р и |
давлениях, |
не достигающих нижней |
границы |
основного |
диапазона, предел |
допускаемой абсолютной |
погрешности грузо |
||
поршневых приборов обычно устанавливается равным пределу до
пускаемой погрешности при давлении, |
соответствующем |
нижней |
|||
границе |
основного диапазона . |
|
|
|
|
Д л я |
оценки абсолютной погрешности |
грузопоршневых |
маномет |
||
ров во всем диапазоне измерения |
может быть |
использована фор |
|||
мула * |
|
|
|
|
|
|
ДЯ = ^ ( Р + а Р т а х + |
I Р - а Р т й |
Х \ ) , |
(IV.1) |
|
где с — класс коэффициент, пазона аРтах;
ТОЧНОСТИ манометра; Р — измеряемое давление; а — характеризующий нижнюю границу основного диа Ртах — верхний предел измерения давления .
МАНОМЕТР МП-2,5 |
|
|
|
||
•Образцовые грузопоршневые манометры МП-2,5 |
относятся |
к груп |
|||
пе |
грузопоршневых приборов с уравновешенным |
поршнем; |
преде |
||
л ы |
измерения |
избыточного давления |
составляют |
0—2,5 кгс/см2 . |
|
|
Манометры |
МП-2,5 выпускались |
в различных |
конструктивных |
|
вариантах, отличающихся внешним видом и отсчетным устройст вом.
В манометрах МП-2,5, конструкция |
которых была р а з р а |
б о т а н а |
в 1952—1954 гг. и которые в несколько |
модернизированном |
виде |
выпускаются до настоящего времени, |
собственный вес поршня с |
|
грузоприемный устройством уравновешен давлением столба жид кости в резервуаре [15].
* Предложена Е. Шаматульским — сотрудником Центрального управления качества и мер Польской Народной Республики.
27
П р и н ц и п и а л ь н ая |
схема |
манометра МП-2,5, разработанная в |
||
1952 г., показана на рис. 6. Она состоит из поршневой |
пары (ци |
|||
линдр и поршень |
с грузоприемным |
устройством) и |
резервуара, |
|
установленного на |
некоторой |
высоте |
и соединенного с |
поршневой |
парой трубкой. Схема поршневой пары манометра МП-2,5 анало гична схеме, примененной в рабочем эта лоне избыточного давления с верхним пределом измерения б кгс/см2 (см. рис. 3) .
Пределы измерения манометра МП-2,5 О—2,5 кгс/см2 , номинальное значение при
веденной |
площади |
поршня |
составляет |
||
1 см2 , о б щ а я масса |
ттах |
всего |
комплекта |
||
грузов 2,5 |
кг. |
|
|
|
|
Манометр МП-2,5 построенный по схе |
|||||
ме, изображенной |
на |
рис. 6, |
является |
||
первым прибором, |
в |
котором |
применен |
||
неуплотненный уравновешенный |
пор |
||||
шень. Ввиду того, что сведения о работе приборов с уравновешенным поршнем, в частности приборов типа МП-2,5, приве денные в литературе, весьма ограничены, этот манометр рассмотрен здесь более подробно.
'S/SSS/////.
Рис. 6. Принципиальная схема манометра избы точного давления с пор шнем, уравновешенным столбом жидкости:
I — поршневая группа (пор
шень, цилиндр и грузоприемное устройство); 2 — соеди нительная трубка; 3 — ре
зервуар
Основное уравнение измерения манометром МП-2,5 с поршнем, уравновешенным столбом жидкости
Выше было сказано, |
что |
при работе ма |
|||
нометра |
МП-2,5, к а к |
и |
любого |
другого |
|
прибора |
с |
уравновешенным |
поршнем, |
||
проводят |
два |
уравновешивания . |
|
||
В момент |
первого |
уравновешивания |
|||
согласно формуле (1.9) условие равнове сия может быть представлено в виде
|
л ; + р о = 5 ' - і - ^ ( і - - ^ - ) , |
|
|
|
(іѵ.2) |
||||
где Ра' — абсолютное давление |
в |
резервуаре |
(на |
уровне |
жидко |
||||
сти); Р0=Н0у |
— давление |
столба |
жидкости высотой |
Н0 |
с удельным |
||||
весом у; В' |
— атмосферное |
давление (вне прибора) |
на |
уровне |
тор |
||||
ца поршня; т' — масса поршня, |
|
грузоприемного |
диска |
и |
тари- |
||||
ровочных грузов, наложенных |
при первом |
уравновешивании |
на |
||||||
грузоприемный диск. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если абсолютное давление в резервуаре при втором уравнове
шивании |
(на уровне жидкости) обозначить через |
Р"а |
, а атмосфер |
ное давление на уровне торца поршня — через В", |
то |
условие рав |
|
новесия |
примет вид |
|
|
28
|
|
|
|
"lg (t |
Рв |
(ІѴ.З) |
|
|
P l + P 0 = B ' ' + ' ^ f l l - ^ \ , |
||||
|
|
|
|
|
PM |
|
где |
in" — масса |
поршня, грузоприемного |
устройства |
и грузов, на |
||
ложенных при втором уравновешивании . |
|
|
||||
|
Из формул |
(ІѴ.2) — (ІѴ.З) получим |
|
|
||
|
Р"л |
- Р'л |
-і- В' - |
В" = »J^JOL |
g ( i _ J ï | |
( i v . 4 ) |
|
Уравнение (IV.4) |
является общим дл я приборов, |
построенных |
|||
по |
данной схеме. Оно может |
быть приведено к виду, |
определяюще |
|||
му избыточное давление, разрежение, |
атмосферное и абсолютное |
||
давления . |
|
|
|
Д л я приведения |
уравнения (IV.4) |
к |
более удобному для приме |
нения виду найдем |
предварительно |
выражение, определяющее ве |
|
личину давления в замкнутом пространстве на любом горизонталь ном уровне. Если на каком - либо уровне в замкнутом пространстве, заполненном воздухом, абсолютное давление равно Ра, то на любом
другом уровне, расположенном ниже этого |
уровня на расстоянии, |
||||
равном Н, абсолютное |
давление. |
|
|
|
|
|
|
Р а н ^ Р а |
+ И1о, |
(IV.5) |
|
где |
у'в — среднее значение удельного |
веса воздуха на участке меж |
|||
ду |
указанными уровнями. |
|
|
|
|
|
Обозначив удельный вес воздуха |
при нормальном атмосферном |
|||
давлении В0 через ув, |
можем написать |
|
|||
|
|
р*н |
+ р* |
|
|
|
|
T » : Тв = |
: |
: В о |
, |
откуда
Тв-
2ßo
Подставив последнее выражение в формулу (IV.5) и приняв во внимание, что
Я Т в « 2 ß 0 ,
получим
Л,„ = л ( І 4 - ^ - ) - |
(ІѴ.6) |
Атмосферное (барометрическое) давление — частный случай абсолютного давления, поэтому на основании выражения (ІѴ.6) можно написать
ВН = В(\ - Ь 7 - ^ - ) , |
(ІѴ.7) |
29