曲折孔微压计的研制与应用

曲折孔微压计的研制与应用

 1 概 述 用于测量气体的表压、负压及压差的微 压计，目前国内使用的有一种倾斜管徽压计。 它以铸铁为基座，不锈钢为宽广容器与玻璃 管测量示值等件构成测量系统。其体积重量 较大，密封性欠佳，玻璃管易碎；且在玻璃管 上刻度的标尺以mm为读数单位，须抉算为 毫米水柱计量值，与国际压力单位 统一， 还须再进行换算 一种新型 y ，一1000型曲 折孔微压计基于ZL94229577．3专利，在中 国测试技术研究院研制成功，已投入小批量 生产。它由有机玻璃和不锈钢等材料制成。具 有体积小，重量轻(2公斤)，耐腐蚀，压力示 值放大倍数大，密封性好，性能可靠，直接读 出’测量的压力值Pn，便于携带，使用

2 工作原理 曲折孔徽压计的工作原理与倾斜管微压 计的工作原理相同。见图1所示； 尸 图1 I顷斜微压计工作原理图 在宽广容器内注入密度为 的工作液 郑泓／颜正 · 至零位面，在压力作用下．宽广容器的液面下 降，孔的液面上升。设宽广容器面积为F ，下 降高度为h ，孔面积为 ，上升的垂直高度 为，l2，上升的蔽面轴线长度为 ，孔与水平面 位置的夹角为 ，真空表| 硬度计| 探伤仪| 电子称| 热像仪| 频闪仪| 测高仪| 测距仪| 金属探测器| 试验机| 扭力计| 流速仪| 粗糙度仪| 流量计| 平衡仪| 则 一厶ina。由于宽广容 器减少的工作液与孔内液柱上升的体积相 等，则^-=LF ／F 。故此 液面的实际高度变 化为h= + h 一L(sina+ F ／F )。其被测 的压力或压力差为： 、 △户： n：L[PJ‘si + ]毫米水拄l(】) △’= ￡ 毫米水拄J K — p~(sina+ l"2) (2) 式中： —— 单位为毫米 — — 工作液密度(克／立方厘米) — — 被测压力示值放大倍数的乘数 根据动压测定管工作原理的更正计算式； w=Kd △p一4．t3Kd、l 米 秒 (3) 式中：Ⅳ —— 测量点的气流速度，米／秒 △户—— 动压测定管实测的压差，毫米 水柱或公斤力／平方米 d—— 压差的更正系数 P—— 气流的密度 公斤／立方米 g—— 换算因素，g= 9．81公斤·米／ 公斤力·秒。 将上列(1)、(3)式合并，可得出利用动压测 定管和馓压计进行气体测量的速度计算公 式： W一4．43 ／ √詈米／秒(4) 当使用皮托管时一Kd一1 故微压计可用于锅炉试验中的空气、烟 气测量：测出管道上的流速按截面尺寸算出 流量

3 设计构想
3．1 主要设计参数 压力示值放大倍数3～ 4 测量范围 0～ 1000Pa 准确度等级1．0级 工作液密度 纯水lg／cm (4℃ 时) 测量标准温度20C 士5。。

3．2 设计原理：曲折孔(见图2) 水准旭安装槽 图2 曲折孔微压计工作原理图
3、3 本体件结构(见图3) 将宽广容器与倾斜孔等构成的测量系统 集于有机玻璃材料制成的本体件内，以解决 、 体积小，重量轻，耐用度好等问题 引用倾斜 管原理扩展为曲折孔，以达到压力示值放大， 又能解决示值范围0～ 1000Pa，所需深孔的 制孔工艺性。当加压于宽广容器液面，往往出 现工作液从出液端i巾出孔外，故设出液槽以 达缓冲之效。工作液进出端采用锥管螺纹与 接管咀连接，密封可靠。反面设标尺安装槽与 孔的轴线平行，安装可移动标尺，可按宽广容 器的工作液面微调活动标尺对零位。底部二 螺孔用以安装水准泡的“调零”机构，即工作 基准。 1、2进出蔽孔与锥管坟}3滚柱槽I 4水准泡安装 槽}5螺孔}6按折孔轴线相交点蛊i线I 7、8微调机构 安装孔 9标尺安装槽。 图3 本体件结村
3、4 标尺设计与刻度值计算(见图4) Pa 1Oq0 900 800 700 6O0 500 图4 上、下标尺 设计条件：标尺安装与曲折孔对应；读数 单位Pa，井能满足曲折孔结构在1000Pa测 量范围读数值的连续性；每一标尺应留有微 调刻度值50Pa。 刻度值计算： ① 求压力示值放大倍数的乘数 按计算式(2)：K— n(sina+ F ／F ) 一0．2588+ 0．0109= 0．2697 式中设： = lg／cm ② 求以lOPa为压力单位的转换更正系 数 因1mmH2O一9．807Pa 转换式： 一 K 一0．2697 × 0．9807— 0．2645 ③ 求标尺的刻线长度工和刻线间距I 按绘定测量范围0～ l$OSPa，等值曲折 孔结构，则二颇斜孔的测量范围： 0～ 500；500～ 1000；即△P = 2× l500lPa K ．工； SO0 L ； 5eq／K 一5o0／o．2645— 1890． 3ra m 1： 1890．3／500； 3+78 ④ 将刻线间距3．78标定为lOPa，修正 标尺的实际刻线长度为工 及刻线条数71： 因l0× 一500(Pa)，则 一50，故3．78 × 50； 189ram，再加50Pa的标尺微调量，而 须刻55条线，其刻线总长 厶； 3．78× 55— 207．9mm

4 误差分析与技术保证 影响仪器准确度的误差有；制造误差，水 准泡的安装误差，使用时仪器的定位误差等， 见图2。此三项误差之和应小于此仪器的准 确度1．0级，误差值士1．0％ 内。其中，制造 误差有：倾斜孔的角度误差i △ ，孔的尺寸 误差△ 而产生的孔面积误差△F ，宽广容 器的尺寸误差△n、△6而产生的面积误差 △F ；标尺的刻线误差 。水准泡的安装误 差．设计图纸的技术条件规定，将仪器的设计 基准安放在标准平台上．将水准泡安装至水 平位置。使用时将仪器安放在工作台上。固仪 器设有微调机构，可将仪器调至水平位置。即 上述2项误差视为O。
示值误差计算：
(1)孔槽制造误差：按标尺计算所设 一 1 5。，F2= 19．625，F 一1800求得孔(D)一S， 宽广容器的长宽尺寸n=9O，6— 20，标尺刻 线长； 189，又设△ 一± 0．1。，△d— 0．2， △“一 O．5，△6一 O．2。代入下式，计算示值 误差。 △ P， # 2工 ((ein( + △ 口)一 nn、 + c掣一 = 1 06Pa(计算过程略) 式中 = 1 (2)标尺刻线误差：按量具刻线标准，在 一件标尺刻线189的长度内的误差0．1，标尺 刻线的示值500Pa，二件标尺刻线的示值2 × 500— 1000Pa，二件标尺的刻线长度2L一 378，刻线总误差△ 工一0．2，其示值误差 1 ： d ／1000=； △ 工／2L ￡； (1000× △ L)／2L 一(1000× 0． 2)／378 — 0．53Pa 其撮大总误差△P=△P⋯ + 劫；一1． O6 + 0．53 — 1．6(PⅡ)。测量范围0～ 1000Pa，制造误差为千分之一点六，完全能 保证准确度等级1．0级要求 任何机械产品，除原理结构的可靠外，制 造精度的保证，是实现产品使用性能的前提 条件。制造精度能否保证．在于明确关键工序 及解决关键工序的工艺措施和生产工人对操 作技能的熟练。
此仪器制造的关键工序是：① 曲折孔角度公差的保证，孔壁不允许有肉眼 可见的拉毛(花纹)和波纹现象；② 粘结件的 粘结面不允许有肉眼可见的气泡；⑧ 由有机 玻璃材料制造的本体件外表面需抛光至 90％ 的透明度。对这些工序，设计和制造了 专用工夹具，做了多次工艺性试验，已试制成 功的产品经检定，误差在千分之三内。

5 应用
5．1 应用领域 ① 热力试验：空气管道、烟道内的压力、 流速测量，风机试验，排气压力，抽气压力测 试，风洞试验-热效力试验；空气动力场试验- 燃烧调整试验。 ② 环境控制：排放测试，采样仪器测试。 ③ 工业生产过程：球磨机、压缩空气、通 风压力、矿井测试}发酵罐、反应罐内压力测 量、燃烧炉、冶炼炉、风压、风速测量。 ④ 其他应用：医疗设备试验，呼吸测定； 城市煤气压力测量，充气电缆试验。

5、2 使用操作事项
(1)使用现场条件：周围气温15℃ ～ 3013，相对湿度不大于8O％ ，具有无振动的 工作台。 1 2接管咀l 3 4上下标尺}5水准泡{6本体l 7 螺钉}8、lO徽谓机构l 9滚注与螺钉 ’ 圈5 描折孔微压计工作圈
(2)将仪器序号8(见图5)旋转支架旋 转90。置于工作台上，微调序号10支脚至序 号5水准泡于正中水平位景。
(3)拧松标尺的压紧螺钉序号7、9(见图 5)，将下标尺的500刻线对齐本体件的二曲 折孔轴线相交点的刻线(见图3)，再拧紧螺 钉。
(4)在序号1接管咀孔内缓慢注 密度 为lg／~n 的蒸馏水，使倾斜孔内的液面在标 尺的 0线”附近。井反复用加减压的方法排 除液体内的空气，直至孔内液面稳定为止。
(5)拧松标尺的压紧螺钉，馓调下标尺 的“0线”与孔内液面平齐：若下标尺的 500” 刻线与主体件外表面的下刻线对齐，则上标 尺的起始线 500”与主体件的上刻线对齐f 若下标尺的“500+ ”条线与主体件的下刻 线对齐，则上标尺的起始线为 500+ 条线 与主体件的上刻线对齐。
(6)被测压力管的连接方法：披测压力 高于大气压时(正压)，被测压力管接在与宽 广容器连通的序号1上-被测压力低于大气 压时(负压)，被测压力管接在与曲折孔连通 的序号2上-测量压差时．将被测的高压管接 在序号1上，低压管接在序号2上。
(7)当工作液的实际密度与铭牌上标注 的密度 一lg／on 不同时，将工作液的实际 密度乘以测量读数值。 计算式：P= ·P (尸h) 式中一尸— — 实际测量值(P4) — — 工作液的实际密度(g／cm。) ．P，—— 标尺上的读数( 1)。