Устройство для измерения объема

 

Использование: в измерительной технике, в качестве топливомера на авиационных и космических аппаратах. Сущность изобретения: с целью повышения надежности устройство содержит два эталонных сосуда 3, 10, присоединяемых к контролируемому сосуду 1 через вялую герметичную мембрану 2 с жестким центром 7. Между сосудами 3 и 10 подключен акустический фильтр 15, соединенный с управляемым вентилем 14. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения объема жидкости, находящейся в закрытом герметичном сосуде под давлением, в условиях транспорта, хранения и переработки жидкости, в топливомерах в авиационных и космических аппаратах.

Известно устройство для измерения объема [1] недостатком которого является необходимость его градуировки при установке на конкретный контролируемый сосуд, при этом для градуировки требуется образцовый измеритель объема, что не всегда возможно в условиях невесомости и при произвольном распределении жидкости по внутренней поверхности резервуара.

Известно также устройство для измерения объема [2] в котором градуировка осуществляется путем присоединения к контролируемому объему эталонного объема, отделенного от контролируемого сосуда жесткой решеткой, над которой герметично закреплена вялая мембрана, путем использования двух управляемых вентилей, один из которых подключен к источнику сжатого газа, акустического фильтра между контролируемым и эталонным сосудами.

Недостатком его является проникновение через акустический фильтр в эталонный объем паров жидкости и их конденсация, что приводит к изменению величины этого объема и потере жидкости в контролируемом сосуде.

Цель изобретения повышение надежности измерения.

Цель достигается тем, что в устройстве измерения объема акустический фильтр, соединяющий основной эталонный и контролируемый объемы, исключен, мембрана, разделяющая эти объемы, выполнена вялой с жестким центром, акустический фильтр, соединенный с управляемым вентилем, подключен между вторым и основным эталонными сосудами, второй эталонный сосуд отделен от основного эталонного сосуда жесткой решеткой.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемое устройство отличается тем, что в нем выравнивание статических давлений в основном эталонном и контролируемом сосудах осуществляется не с помощью акустического фильтра, а с помощью вялой герметичной мембраны с жестким центром; дополнительный эталонный сосуд подключен не к контролируемому, а к основному эталонному сосуду. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "Новизна".

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит контролируемый сосуд 1 известного объема V₁, отделенный герметичной вялой мембраной 2 от первого эталонного сосуда 3 объема V₂, вибрационный привод 4 мембраны, датчик 5 давления, размещенный в сосуде 1, датчик 6, размещенный в сосуде 3, жесткий центр 7 мембраны, усилитель 8, узел 9 сравнения с напряжением установки U_у=const, второй эталонный сосуд 10 эталонного объема V₃, отделенный от первого эталонного сосуда 3 жесткой решеткой 11 и вялой герметичной мембраной 12, управляемый вентиль 13, подключающий эталонный сосуд 10 к источнику сжатого газа, управляемый вентиль 14, подключающий эталонный сосуд 10 через акустический фильтр 15 к газовому пространству первого эталонного сосуда 3.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии сосуды 1, 3 и 10 находятся под одним и тем же статическим давлением газа (вентиль 13 закрыт, вентиль 14 открыт). Мембрана 2 с помощью привода 4 задает пульсации давления Р₁ в сосуде 1 и Р₂' в сосудах 3 и 10. Мембрана 12 работает как повторитель колебаний мембраны 2 и передает пульсации давления газа из сосуда 3 в сосуд 10, так что контролируемый объем жидкости в сосуде 1 определяется формулой V_ж= V₁- (V₂+V₃). (1) Величина пульсаций давления газа в сосуде 1 стабилизируется на постоянном уровне U_y=сonst при помощи стабилизатора, состоящего из узла 9 сравнения, усилителя 8, управляющего приводом 4 мембраны 2 с жестким центром 7.

Во втором цикле измерения вентиль 14 закрывается, вентиль 13 открывается, при этом статическое давление газа в сосуде 10, выбрано таким образом, что оно превышает максимально возможную амплитуду пульсаций давления в сосуде 1 в сосуде 3. Мембрана 12 прижимается давлением Р газа к жесткой решетке 11, и пульсации давления из сосуда 3 в сосуд 10 не проходят (объем V₃ отключается от объема V₂), поэтому V_ж= V₁- V₂. (2) Так как в процессе выравнивания статического давления газа в сосудах 1 и 3 за счет растяжения мембраны 2 объем V₂ может изменять свою величину, он из расчетной формулы для объема жидкости должен быть исключен.

Из выражения (2) имеем V₂= (V₁-V_ж) . (3) Подставляя значение V₂, определяемое формулой (3), в выражение (1) после ряда несложных преобразований окончательно получаем V_ж= V₁- V₃. (4) Так как величины объемов сосудов 3 и 10 близки друг другу, то пульсации давления газа и Р₂'' в выражении (4) существенно отличаются друг от друга, что наряду с известным эталонным значением объема V₃ и невозможностью проникновения в него из сосуда 1 паров жидкости повышает надежность измерения объема жидкости в сосуде 1.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА, содержащее основной эталонный сосуд с газом, отделенный от контролируемого сосуда, содержащего газ и жидкость, герметичной мембраной с приводом, дополнительный эталонный сосуд известного объема, ограниченный вялой мембраной и опорной решеткой, подключенный через управляемый вентиль к источнику газа повышенного давления, акустический фильтр нижних частот, соединенный с управляемым вентилем, два датчика давления, размещенных в основном эталонном и контролируемом сосудах, устройство сравнения, к одному из входов которого подключено напряжение уставки, к другому входу подключен датчик давления, размещенный в контролируемом сосуде, а к выходу устройства сравнения подключен усилитель, нагруженный на привод мембраны, отличающееся тем, что мембрана, разделяющая контролируемый и основной эталонный сосуды, выполнена вялой с жестким центром, акустический фильтр, соединенный с управляемым вентилем, подключен между основным и дополнительным эталонными сосудами, причем дополнительный эталонный сосуд отделен и присоединен к основному эталонному сосуду вялой мембраной и жесткой опорной решеткой.

РИСУНКИ

Рисунок 1