книги из ГПНТБ / Граменицкий В.Н. Грузопоршневые измерительные приборы

П о л о ж е н ие поршня отсчитывается

по

рискам,

нанесенным на

колпачке.

В

последней

модели

вакуумметра

В П П , разработанной

во

В Н И И Г К в 1971 г., дл я повышения

точности

отсчета

положения

поршня применено устройство со стрелочным

индикатором нулево­

го положения поршня *.

К вакуумметру прилагаются два комплекта

грузов.

В

первый

комплект

входят

10

грузов

на

разрежение

по

0,1 кгс/см 2 и 1 груз на разрежение 0,05 кгс/см2 .

Во

второй

комплект

входят

7

грузов

на

разрежение

по

100 мм рт. ст. и 1 груз на разрежение 50 мм рт. ст.

Вакуумметр

В П П имеет

следующую метрологическую характе­

ристику:

пределы измерения

0—700 мм рт. ст.

пределы допускаемой

погрешности:

в диапазоне 0—150 мм рт. ст.

± 0 , 0 8 мм рт. ст.

в диапазоне

свыше 150 мм рт. ст.

± 0 , 0 5 %

от

измеряемой

номинальное

значение

приведенной

величины

площади поршня

1 см 2 .

Вакуумметры В П П поверяются в метрологических институтах по

методике,, изложенной в технических

условиях

заводов-изготови­

телей.

Основной параметр —• приведенную

площадь

поршня — опре­

деляют методом сличения с вакуумметром

ВП 1-го

разряда .

Г л а в а V I . О Б Р А З Ц О В Ы Е Г Р У З О П О Р Ш Н Е В Ы Е

БАРОМЕТРЫ

ГРУЗОПОРШНЕВОЙ БАРОМЕТР С ПОРШНЕМ,

УРАВНОВЕШЕННЫМ СТОЛБОМ РТУТИ

Работы по созданию первой модели образцового переносного

грузо-

поршневого барометра проводились

совместно

двумя

институтами

В Н И И Г К и В Н И И М и завершились

в 1955 г. изготовлением

опыт­

ной партии таких приборов.

Переносной барометр

был посторен по схеме, аналогичной

схеме

дибутилфталатом или приборным

маслом М В П .

Конструкция

поршневой пары

барометра аналогична

конструк­

ции поршневой

пары манометра

МП-2,5 (приведенная

площадь

п о р ш ня

1 см2 , ширина к а ж д о г о из двух кольцевых

выступов ци­

линдра 5 мм) .

Д л я

измерения атмосферного давления сначала резервуар ба­

рометра

подключается к откачной системе и в нем создается

абсо­

лютное

(остаточное) давление 0,02—0,05 мм рт. ст., которое контро­

лируется по термопарному манометру абсолютного

давления

типа

мое по ш к а л е микроскопа.

После этого резервуар

барометра сообщается с атмосферой,

а на грузоприемный диск

н а к л а д ы в а ю т с я грузы в количестве, необ­

атмосферное

давление, соответствующее

моменту первого урав­

новешивания,

определяется по формуле (V.5), в которой

величина

Р'а определяется по показаниям манометра

абсолютного

давления

ВТ-2.

Основной

параметр — приведенная площадь поршня — опреде­

рометром В Н И И М . Применяемый

метод обеспечивает

возможность

определения

величины F с предельной

погрешностью

не более

0,003—0,004%.

Барометры этого типа имеют следующую метрологическую ха­

рактеристику:

пределы

измерения

700—780 мм рт. ст.,

пределы допускаемой

погрешности

± 0 , 0 0 5 %

от измеряе­

номинальное значение

приведенной

мой величины

площади поршня

I см2 .

Несмотря

на высокие

метрологические

качества

грузопоршне­

вых барометров с поршнем, уравновешенным столбом

ртути, их

выпуск ограничился небольшой

партией,

изготовленной

опытным

производством В Н И И Г К .

сокой точности

проводились одновременно во В Н И И Г К

и во

В Н И И М .

Во В Н И И Г К

по предложению К. И. Хансуварова и под его ру­

ководством и во В Н И И М под руководством П. В. Индрика

были

ров, метрологические качества которых

позволили применить

их

в качестве образцовых барометров 1-го

р а з р я д а или рабочих

эта­

лонов.

нем, а т а к ж е в вакуумметрах

ВП

и В П П .

Образцовый грузопоршневой барометр конструкции К. И. Хан-

суварова,

которому присвоено обозначение БП-1у,

разработан

во

В Н И И Г К

(1957—1958 гг.).

Барометр

предназначен

д л я

поверки

образцовых

стационарных

и

переносных

барометров,

имеющих

погрешность

не

менее 0,05

мм

рт. ст.,

а

так ­

ж е

д л я

непосредственного

измерения

атмосферного

давления . Основными узла­

ми барометра БП - 1у явля­

ются поршневая пара, у р а в ­

новешивающий

механизм

и

отсчетное устройство.

Поршневая пара

(рис.27)

состоит из поршня, притер­

того

к

цилиндру

по

трем

узким кольцевым

выступам.

К

верхней

части

цилиндра

присоединен колпачок с нип­

пелем, при

помощи

которого

пространство

над

поршнем

подключается

к

вакуумному

насосу. К нижней части ци­

линдра

присоединена

ворон­

ка,

заполняемая

рабочей

жидкостью

(приборным

маслом

марки

М В П ) ,

кото­

р а я

под

действием

атмос­

ферного

давления

поступает

в

зазор

м е ж д у

поршнем

и

Рпс. 27.

Схема

грузопоршневого

(безртутно­

цилиндром,

создавая

гид­

равлический

затвор

и

сма­

го) барометра

типа

БП-1у с поршнем, урав­

з ы в а я поверхности цилиндра

новешенным

противовесом:

и

поршня. Поршень

приво­

/ — пружина

жесткости;

2 — противовес;

3 — коро­

дится

во

вращение

с

по­

мысло;

4 — воронка;

5 — электродвигатель;

6 —

термопарная

лампа;

7—

колпачок;

8 — вентиль;

мощью

электродвигателя

и

9— цилиндр;

10 — поршень; / / — поводковый

меха­

низм; 12 — грузоприемный

диск; 13 — микроскоп

роликового

поводкового

ме­

ханизма .

Н и ж н и й

конец

поршня опирается

на подпятник,

подвешенный

с помощью цепочек

дусмотрен вентиль. В

верхней части колпачка смонтирована

л а м п а

термопарного манометра абсолютного давления ВТ-2.

Д л я фиксирования

положения поршня применен измерительный

микроскоп.

Барометр снабжен

комплектом из 6 грузов по 150 г, 2 кольце­

вых грузов

по 50 г и 4 грузов по 10 г, а т а к ж е набором грузов мас ­

сой до 10

г.

Работа барометра БП - 1у основана на принципе комбинирован­

ного уравновешивания

атмосферного давления: основная

часть

давления — при помощи пружины

жесткости.

Собственный

вес

поршня уравновешен при помощи

противовеса.

Атмосферное давление определяется по формуле

- ^ ) + à 4 - + p ' a ,

(vi.i)

F

\

Р м /

F

где m — масса грузов; AG—

изменение усилия

на

поршень, созда­

ваемого уравновешивающим

механизмом при

отклонении

поршня

от нулевого положения, определяемое по ш к а л е микроскопа; F —

приведенная площадь поршня;

Р'я

— абсолютное

давление

н а д

поршнем, определяемое по манометру ВТ-2.

Предел допускаемой

погрешности барометра

БП - 1у ± 0 , 0 0 5 %

от величины измеряемого атмосферного давления .

Поверка барометра состоит в основном в определении приведен­

ной площади поршня и массы грузов. Приведенная площадь

поршня

барометр

конструкции П. В. Иидрика [36].

Барометр

применяется

в качестве

рабочего эталона атмосферного

давления .

Конструктив­

поршень

барометра

не уравновешен (вес поршня и

грузоприем-

кого устройства учитывается при определении величины

атмосфер ­

ного д а в л е н и я ) ;

приведенная площадь поршня в пять раз

больше

п л о щ а д и

поршня барометра БП-1у;

диаметр

грузов (около 0,5 м) значительно

больше

диаметра

грузоприемного устройства барометра БП-1у;

барометр

является

стационарным

прибором; транспортировка

его значительно сложнее транспортировки барометра

БП-1у;

барометр

не имеет

механизма

принудительного

в р а щ е н и я

поршня;

вместо пружины жесткости и микроскопа в

барометре

И н д р и к а

ных функциональной зависимостью с абсолютным давлением

{на­

пример, барометрических

высотомеров, применяемых

для

опреде­

л е н и я

высоты полета самолетов,

н других летательных

а п п а р а т о в ) .

Они

применяются

т а к ж е

д л я непосредственных

измерений

абсо­

лютного давления, требующих высокой точности.

Грузопоршневые манометры

абсолютного

давления

рассчитаны

на диапазон от 1 до 2500—3000 мм рт. ст. Серия образцовых

гру­

зопоршневых манометров,

разработанных во

В Н И И Г К за послед­

нее

десятилетие, применяется

в

поверочных

и

научных

учрежде ­

ниях

Госстандарта

С С С Р ,

а т а к ж е в системе

метеослужбы

и в дру­

гих

ведомствах.

Наибольшее распространение получили образцовые грузопорш­

невые

манометры

абсолютного

давления

М А Д ,

М С - 1 , МС-2,

МАД-2500, М П А .

вешенных дифференциальных

поршней, притертых к

цилиндрам.

П о р ш н и соединены м е ж д у собой трубкой, заполняемой

дибутилфта-

латом или приборным маслом

М В П . Д л я подачи в прибор

рабочей

жидкости служит сильфонный

пресс и воронка. Пространство,

рас­

положенное под одним поршнем, подключено к воздушному

прес­

су, а под другим — к вакуумному насосу.

Измеряемое давление создается и регулируется

при

помощи

воздушного пресса и буферного баллона . Д л я измерения

давления

другой н а к л а д ы в а ю т грузы

в количестве,

необходимом

д л я

вос-

•становления

равновесия поршней.

Д а в л е н и е

определяется по

формуле

р*=¥

( і —

( ѵ і і

. 1

)

Предел допускаемой погрешности

± 0 ,

0 5 %

от измеряемой вели­

чины в интервале от 0,2 до

3 кгс/см 2

и ± 0

, 0 8

мм рт. ст. в

интервале

10—150 мм рт. ст.

Принципиальная

схема

манометра М А Д

позволяет

применять

его для измерения как абсолютного

давления, так и

атмосферного,

т. е. в качестве образцового

барометра, а т а к ж е для

измерения

из­

быточного давления и разрежения . Однако применение такого

при­

б о р а для измерения

указанных трех

величин

вряд ли

целесообраз-

/ — воронка;

2, 8—цилиндры;

3, 7 — дифференциальные

поршни; 4 — соединительная

трубка; 5—манометр

BT-2;

6 — буферный

баллон; 9 — воздушный пресс;

10—масля­

ный

пресс

боров, непосредственно предназначенных д л я этих целей

(БП-1у,

МП-2,5, В П ) . Кроме

того, манометры М А Д , состоящие из

системы

двух

взаимно

уравновешенных дифференциальных поршней, обла­

д а ю т большей

инерционностью,

а

технология их изготовления

бо­

лее

сложна .

Манометры

М А Д

поверяются

в метрологических институтах

по

методике, изложенной

в технических условиях завода-изготовителя,

методом сличения

с образцовыми

грузопоршневыми

приборами

1-го р а з р я д а — манометром МП-2,5 и барометром БП-1у.

Манометры

М А Д

сличают с образцовыми барометрами

БП-1у

путем одновременного

измерения

обоими приборами

атмосферного

д а в л е н и я окружающего

воздуха.

М А Н О М Е ТР АБСОЛЮТНОГО Д А В Л Е Н И Я МС-1

М а н о м е тр МС-1 [38] построен по той ж е схеме, что и

манометр

М А Д , и т а к ж е предназначен для поверки и градуировки

некоторых

ключается в том, что

манометр МС-1 расположен в кожухе, позво­

л я ю щ е м монтировать

его в передвижной поверочной установке.

Измеряемое

манометром МС-1 давление

определяется по

фор­

муле ( Ѵ І І . І ) .

Манометр МС-1 имеет следующую метрологическую

характери ­

стику:

пределы измерения абсолютного дав ­

ления

6—780 мм рт. ст.

погрешность

измерения в диапазоне

300—780 мм рт. ст. в условиях:

± 0 , 0 3 % от измеряемой

стационарной

лаборатории

величины

передвижной

лаборатории

± 0 , 0 6 % ' от измеряемой

величины

погрешность

измерения в диапазоне

40—300 мм рт. ст. в условиях:

± 0 , 1

мм рт. ст.

стационарной

лаборатории

передвижной

лаборатории

± 0 , 2

мм рт. ст.

погрешность

измерения в диапазоне

6—40 мм рт. ст. в условиях:

стационарной

лаборатории

передвижной

лаборатории

:0,1

мм рт. ст.

Манометры

МС-1 поверяются в метрологических институтах по

методике,

аналогичной методике,

применяемой

для поверки

мано­

метров МАД .

МАНОМЕТР А Б С О Л Ю Т Н О Г О Д А В Л Е Н И Я МС-2

Манометр

МС-2 построен по принципиальной

схеме, отличной от

схем всех

других грузопоршневых

приборов,

рассмотренных

выше.

Схема

и конструкция

манометра МС-2 разработана К- И. Хансува-

ровым

( В Н И И Г К ) .

Д л я

обеспечения

возможности

измерения

любых

небольших

сти в манометре МС-2

поршни

расположены

горизонтально

(рис. 29). Это освободило

от необходимости применять устройства,

1—3 мкм.

К поршню, воспринимающему

измеряемое давление, при­

соединена

втулка, на которую

передается усилие от углового

коро­

мысла и плоской

пружины . Н а

втулке расположен

указатель

нуле­

вого положения

поршня. Необходимая

жесткость

обеспечивается

с помощью пружины .

В манометре МС-2 в отличие от других рассмотренных

грузо-

поршневых

манометров и вакуумметров

приводятся во вращение

Прибор заполняется дибутилфталатом

или приборным

маслом

М В П , поступающим из воронок в зазоры

между поршнями,

проме­

Манометр МС - 2 так же ,

как и

манометры

M А Д и М С - 1 , при­

соединяется к вакуумному

насосу.

Остаточное

давление Ра изме­

ложени я

поршня (до подачи в правую камеру измеряемого

давле ­

ния)

он

был установлен

по уровню не строго горизонтально,

а

под

некоторым небольшим углом а к горизонтали, то возникающая

при

этом

сила, действующая

в направлении оси поршня

и

равна я

G0 sin а, где G 0 — вес поршней, будет уравновешена силой

пружины

нако

если после этого прибор

несколько изменит свое положение

и угол наклона прибора изменится

на Да, то в результат

измере­

ния

будет внесена дополнительная

погрешность

ДР. =

%

sin Да.

( V I I . 2 )

F

ляется

методом

сличения

с

образцовыми

микроманометрами

ММ-250,

ЧЛ - 1 или МКШ - 1

(на

избыточном

давлении), при

этом

левая камера цилиндра сообщается с атмосферой.

Пределы измерения манометра 0—40 мм

рт. ст., предел

допу­

скаемой

погрешности ± 0 , 0 5

мм

рт. ст. во всем диапазоне.

конструкции К. И. Хансуварова, разработанный

во В Н И И Г К в

1965 г.

Манометр МАД-2500 состоит из трех соосных поршневых пар

(рис. 30). Верхняя поршневая пара предназначена для

передачи

веса грузов на средний поршень, воспринимающий

измеряемое

дав ­

ление. Д и а м е т р нижнего поршня равен диаметру

верхнего,

в ре­

зультате чего действие атмосферного давления на верхний

поршень

ления на площадь нижнего поршня.

Б л а г о д а р я

этому показания

манометра МАД - 2500 практически

не зависят

от атмосферного

подвешенное на двух пружинах, которые уравновешивают

собст­

венный вес

поршня.

Верхняя

камера

манометра сообщается

с откачной

системой.

Остаточное давление

Р'а в верхней камере

определяется

по

термо­

парному манометру

абсолютного давления

ВТ-2. Н и ж н я я

к а м е р а

Р.=

— г

Н

- Ь р а >

(ѴП.4)

^ 2

—

<Tl