проливной испытательный стенд

Формула изобретения

1. Проливной испытательный стенд, в состав которого входят испытательный стол, укомплектованный регулируемой по высоте подставкой под поверяемые приборы, первый, второй и третий трубопроводы, оконечные части которых снабжены фланцами, причем второй трубопровод выполнен в U-образной форме из двух прямых участков и поворотного колена и снабжен подвижной опорой, а оконечные части второго трубопровода расположены в рабочей зоне стола соосно с оконечными частями первого и третьего трубопроводов, прижимной механизм, стягивающий трубопроводы в рабочей зоне стола с установленными в ней поверяемыми приборами, отличающийся тем, что в стенд дополнительно введены первая и вторая траверсы, каждая из которых расположена симметрично относительно продольной оси рабочей зоны стола и имеет возможность регулировки своего положения относительно стола по вертикали, причем первая траверса снабжена элементами качения, либо скольжения по столу и выполнена с возможностью разъемного присоединения к ней оконечных частей второго трубопровода U-образной формы, а вторая траверса неподвижно присоединена к столу и выполнена с возможностью разъемного присоединения к ней оконечных частей первого и третьего трубопроводов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при больших рабочих зонах стенда подвижная опора второго трубопровода U-образной формы выполнена в виде вертикального штока, установленного на полу с возможностью плавного перемещения, оснащенного в верхней своей части регулируемым по высоте конструктивом разборного присоединения к поворотному колену второго трубопровода U-образной формы.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что при малых рабочих зонах стенда подвижная опора второго трубопровода U-образной формы выполнена в виде двух элементов качения либо скольжения по столу, жестко соединенных между собою осью, выполненных с возможностью разъемного присоединения к прямым участкам второго трубопровода U-образной формы.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что испытательный стол выполнен разборным и состоит из рамы стола, снабженной поддоном, двух вертикальных стоек, стяжки стоек и полок под инструмент.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для метрологических испытаний приборов и может быть использовано в установках для поверки, градуировки и настройки расходомеров. Предлагаемый проливной испытательный стенд имитирует реальную систему водоснабжения и является той частью установки для поверки расходомеров, в которой устанавливают проверяемые расходомеры для испытания и поверки их так называемым проливным методом.

Известен ряд испытательных стендов, в которых поверку, градуировку и настройку расходомеров производят так же, как и в нашем стенде - проливным методом.

Это, например, стенд для градуировки жидкостных расходомеров по Авторскому свидетельству №1112237, в котором над сливной емкостью расположена мерная емкость, выполненная в виде вертикального трубопровода постоянного сечения с быстродействующим гидрозатвором на месте дна. Поверяемый расходомер устанавливают в непосредственной близости к гидрозатвору на мерную емкость и соединяют с регистрирующим устройством. Заполняют мерную емкость водой. После открывания быстродействующего гидрозатвора вода с ускорением свободного падения проливается из мерного в сливной бак, при этом регистрируют точное время протекания - падения воды, и затем сличают показания регистрирующего устройства расходомера и фактическое значение расхода, исчисленное по формуле свободного падения воды. Данный стенд громоздок - два бака, и непроизводителен, поскольку к нижней части мерной емкости, в непосредственной близости к гидрозатвору, где протекает весь объем мерного потока, возможно подключение лишь одного испытуемого расходомера.

Также известен испытательный стенд установки для поверки расходомеров по патенту №2241963, используемый на предприятии ЗАО "ВЗЛЕТ". Данный стенд включает в себя стол в виде рамы, поддон, эталонный расходомер, три участка трубопровода, первый, второй - выполненный в U-образной форме, и третий трубопровод. В рабочей зоне - зоне установки проверяемых расходомеров оконечные части первого, второго - замыкающего U-образного трубопровода, и третьего трубопровода снабжены фланцами для состыковки с устанавливаемыми расходомерами. Второй замыкающий трубопровод уложен на сварную каретку и приварен к ней, и может отодвигаться от оконечных частей первого и третьего трубопроводов, увеличивая рабочую зону. Поверка и калибровка расходомеров ведется методом сличения показаний эталонного расходомера и включенных с ним последовательно испытуемых расходомеров. Испытательный стенд установки для поверки расходомеров по патенту №2241963, на наш взгляд, предназначен для стационарной установки и испытания только одного типа расходомеров, в частности, производимого на заводе-изготовителе расходомеров. Видимо, этот стенд разработан и изготовлен для собственных нужд завода-изготовителя расходомеров ЗАО "Взлет" и, как мы предполагаем, не предназначен для разборки и затем транспортировки, снова сборки и запуска, это предположение объясняет наличие в составе стенда тяжелых, неразборных и потому громоздких составных частей, осложняющих транспортировку стенда, а также затрудняющих повторяемость точности сборки (в частности, подгонки первого и третьего трубопроводов ко второму), т.е. стенд нетехнологичен, не обеспечена возможность повторяемости точности сборки, в частности, после транспортировки. К тяжелым и громоздким составным частям стенда по патенту №2241963 можно отнести неразборный сварной стол из швеллера или уголка и жестко соединенные (приваренные друг к другу) каретку и цельный U-образный второй участок трубопровода, т.е. он нетранспортабелен и неуниверсален.

Попутно поясним значение понятия "транспортабельный" в соответствие с "Толковым словарем русского языка" С.И.Ожегова и Н.Ю.Шведова, 4-е издание, дополненное; Москва, 1997 г.: «транспортабельный - такой, который можно перевозить».

Наиболее близким к заявляемому, принятым в качестве прототипа, является разработанный группой профессора Рогачевского Б.М. в 1997 году, Малогабаритный проливной стенд поверочный (МПСП), который так же, как и ГОСТ 8.156-83, взятый за прототип в патенте №2241963, зарегистрирован на государственном уровне и опубликован в брошюре "Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Малогабаритный проливной стенд поверочный (МПСП). Методика поверки теплосчетчиков и водосчетчиков методом непосредственного сличения" МИ 2452-97, г.Казань - 1997 г., данный документ зарегистрирован во Всероссийском научно-исследовательском институте расходометрии 30.01.1997 г.

Поясним, сокращение МИ означает - Методика Измерения.

Сведения о МИ 2452-97 расположены (опубликованы) на сайтах ведущих метрологических служб страны, в частности на сайте Пермской службы НТИ http://www.snti.ru/mdex.php размещен «Перечень действующих рекомендаций по метрологии (МИ)», а во ВНИИМС (ВНИИ Метрологических Средств) г.Москва http://www.vniims.ru/indgx.phpPcoirtacts, и в СНИИМ (Сибирский НИИ Метрологии) http://www.sniim.net/phones.htm хранятся оригиналы, нами получена заверенная копия из СНИИМа.

Стенд-прототип включает в себя эталонный прибор (тепло-водосчетчик) с первичными преобразователями (датчиками) расхода двух различных диаметров, систему трубопроводов с двумя буферными емкостями и обводным трубопроводом. Система трубопроводов состоит из первого - подающего трубопровода, второго - замыкающего трубопровода, снабженного подвижной опорой, и третьего трубопровода обратной ветки. Промежуток между оконечными частями второго замыкающего трубопровода и первого и третьего, в котором устанавливаются испытываемые расходомеры, называется рабочей зоной или межповерочным пространством. Оконечные части первого и третьего трубопроводов в рабочей зоне находятся на одной оси с оконечными частями второго трубопровода и снабжены фланцами для установки поверяемых приборов. Причем благодаря подвижной опоре, которой, как сказано в описании, снабжен второй - замыкающий трубопровод - он может отодвигаться от первого и третьего трубопроводов, образуя рабочую зону для размещения необходимого количества поверяемых расходомеров.

Основной диаметр трубопроводов стенда 100 мм и 80 мм. При поверке расходомеров меньшего диаметра, чем основной диаметр, используются конфузорно/диффузорные вставки - патрубки. Как правило, стенды используются в поверочных лабораториях, где поверяют расходомеры разного диаметра и где важно удобство пользования стендом при подготовке к испытаниям и во время их проведения. При оформлении заказа на изготовление стенда Заказчики указывают на важность универсальности стендов для пригодности к испытаниям на них расходомеров различного диаметра, типов и способов соединения, вопрос универсальности стенда для поверки расходомеров разных диаметров, как видим, в прототипе решен наличием двух веток трубопровода с эталонными расходомерами большого и малого диаметров - с одной стороны, и наличием конфузорно/диффузорных вставок - патрубков в рабочей зоне - с другой стороны.

Под рабочей зоной стенда установлена столешница с регулируемой по высоте подставкой под поверяемые приборы. Подставка используется при монтаже поверяемых приборов, для механической опоры монтируемых предназначенных к поверке расходомеров и установки их соосно с первым, вторым, третьим трубопроводами до момента окончания монтажа и зажима (стяжки) их в межповерочном пространстве, т.е. между фланцами оконечных частей первого, второго и третьего трубопроводов. Стягивание трубопроводов рабочей зоны с установленными в ней поверяемыми приборами производится прижимным механизмом.

В основу работы Малогабаритного проливного стенда поверочного, принятого за прототип, положен метод сличения, при котором показания поверяемых приборов сравнивают с показаниями эталонного тепло- и водосчетчика. Конструкция стенда обеспечивает равенство расходов через эталонные и поверяемые датчики. Рабочая жидкость поступает в первый - подающий трубопровод и проходит последовательно через датчики проверяемых приборов в рабочей зоне прямой ветки (первый трубопровод), затем второй - замыкающий трубопровод, затем датчики поверяемых приборов в рабочей зоне обратной ветки (второй трубопровод). Далее в зависимости от диаметра поверяемых датчиков вода проходит либо через датчик эталонного прибора диаметром, равным диаметру основных трубопроводов (первого, второго, третьего), когда поверяют датчики большего диаметра; либо через датчик эталонного прибора меньшего диаметра (обводной трубопровод), когда поверяются датчики малого диаметра.

На первое место для производителей и поставщиков стендов, несомненно, выдвигаются вопросы повторяемости точности технологической сборки высокопрецизионных испытательных стендов на предприятиях-Заказчиках после разборки отлаженного испытательного стенда на предприятии-Изготовителе, затем его разборки и транспортировки до поверяющих организаций ГОССТАНДАРТА, затем разборка и транспортировка до Заказчика, например поверочной лаборатории или предприятия-изготовителя расходомеров, и затем сборка и отладка у Заказчика.

Предприятия-изготовители поверочных стендов должны еще решать и вопросы реальной доставки стендов к потребителям, т.е. транспортабельность стенда - немаловажный параметр для предприятий-изготовителей - поставщиков проливных испытательных стендов, производимых по заказам, например, испытательных лабораторий. В такой ситуации испытательный стенд изготавливают и настраивают в одном месте, а устанавливают для эксплуатации в другом, весьма отдаленном месте, например в других регионах России, или в одной из стран Ближнего зарубежья. Каждую из составных частей нужно упаковать и транспортировать, возникает необходимость исключения тяжелых и громоздких частей стенда.

Целью разработки изобретения является:

- повышение технологичности сборки и отладки стенда;

- улучшение транспортабельности стенда.

Поставленная цель достигается тем, что в проливной испытательный стенд, в состав которого входят испытательный стол, укомплектованный регулируемой по высоте подставкой под поверяемые приборы, первый, второй и третий трубопроводы, оконечные части которых снабжены фланцами, причем второй трубопровод выполнен в U-образной форме из двух прямых участков и поворотного колена и снабжен подвижной опорой, а оконечные части второго трубопровода расположены в рабочей зоне соосно с оконечными частями первого и третьего трубопроводов, прижимной механизм, стягивающий (зажимающий) трубопроводы в рабочей зоне с установленными в ней поверяемыми приборами, дополнительно введены первая и вторая траверсы, каждая из которых расположена симметрично относительно продольной оси рабочей зоны стола и имеет возможность регулировки своего положения относительно стола по вертикали, причем первая траверса снабжена элементами качения либо скольжения по столу и выполнена с возможностью разъемного присоединения к ней оконечных частей второго трубопровода U-образной формы, а вторая траверса неподвижно присоединена к столу и выполнена с возможностью разъемного присоединения к ней оконечных частей первого и третьего трубопроводов.

При больших рабочих зонах стенда подвижная опора второго трубопровода U-образной формы выполнена в виде вертикального штока, установленного на полу с возможностью плавного перемещения, оснащенного в верхней своей части регулируемым по высоте конструктивом разборного присоединения к поворотному колену второго трубопровода U-образной формы.

При малых рабочих зонах стенда подвижная опора второго трубопровода U-образной формы выполнена в виде двух элементов качения либо скольжения по столу, жестко соединенных между собою осью, выполненных с возможностью разъемного присоединения к прямым участкам второго трубопровода U-образной формы.

Испытательный стол выполнен разборным и состоит из рамы стола, снабженной поддоном, двух вертикальных стоек, стяжки стоек и полок под инструмент.

Считаем необходимым пояснить следующее: в соответствии с "Новейшим словарем слов и выражений. Экономическая и техническая терминология", Москва ACT, Минск ХАРВЕСТ, 2002, понятие "траверса" охарактеризовано как "горизонтальная балка, опирающаяся на вертикальные стойки», что наблюдается и в нашем случае.

Также дополнительно поясняем, что первый раз стенд собирают и отлаживают у Производителя, затем во второй раз у аттестующей измерительные средства организации (на предприятии ГОССТАНДАРТА) и затем у Заказчика. Для аттестованной поверительной аппаратуры (к ней относится стенд) очень важно, чтобы после аттестации в ГОСТАНДАРТЕ - на предприятии-Заказчике стенда (использователе) была повторяемость точности сборки, при этом можно быть уверенным в точности измерений стенда и приглашать ГОСПОВЕРКУ на место эксплуатации стенда фактически для формальной поверки по месту эксплуатации.

Итак, поставленная цель: повышение технологичности сборки и отладки стенда, осуществляется за счет повторяемости точности сборки стенда, что обеспечено введением двух траверс в стенд. При установке фланцев оконечных частей 2-го трубопровода в посадочные места первой траверсы (подвижной) и фланцев оконечных частей первого и третьего трубопроводов в посадочные места второй траверсы (неподвижной) - технологически определенное соосное расположение посадочных мест траверс обеспечивает однозначность положения в пространстве оконечных частей второго U-образного трубопровода с оконечными частями первого и третьего трубопроводов и определяет их взаимное соосное расположение, необходимое для того, чтобы не искажался поток в проливном испытательном стенде в целом.

Изначально в проливном испытательном стенде-прототипе приняты меры к обеспечению транспортабельности, заключающиеся в возможности разбора его составных частей на время перевозки - это, например, разборный второй трубопровод, состоящий из поворотного колена и прямых частей, эта мера оставлена и в нашем стенде. Повышение транспортабельности стенда обеспечено тем, что в отличие от прототипа испытательный стол выполнен полностью разборным на отдельные детали, удобные для упаковки и транспортировки, кроме того, обе траверсы также могут быть отсоединены от оконечных частей трубопроводов, и обе модификации подвижной опоры выполнены с возможностью отсоединения от второго U-образного трубопровода.

Заявляемый проливной испытательный стенд представлен на чертежах:

Фиг.1 (а-с). Проливной испытательный стенд.

Общая сборка при большой рабочей зоне стенда.

Фиг.2 (а-б). Проливной испытательный стенд.

Общая сборка при малой рабочей зоне стенда.

Фиг.3 (а-б). Первая траверса с примером конструктивного решения элементов качения.

Фиг.4. Вторая траверса с примером конструктивного решения разборного соединения к поддону стола.

Фиг.5. Крепление настольной подвижной опоры к прямым участкам второго (замыкающего) U-образного трубопровода.

Фиг.6. Конструкция разборного испытательного стола с регулируемой по высоте подставкой под поверяемые расходомеры.

Проливной испытательный стенд состоит из (см. Фиг.1) испытательного стола, включающего в себя раму (1) с размещенным в ней поддоном (2) для сбора воды в межповерочном пространстве при демонтаже поверяемых расходомеров. На испытательном столе размещены три участка трубопровода: первый трубопровод (3), подающий измерительный поток, второй U-образной формы, состоящий, как и в прототипе, из поворотного колена (4) и двух прямых участков (5), и третий (6) - трубопровод обратной ветки. Оконечные участки второго трубопровода U-образной формы, снабженные фланцами (7), размещены (см. Фиг.3) в посадочных местах (8) первой траверсы (9), имеющей возможность передвигаться по раме стола посредством, например, роликов (элементов качения) (10), соединенных осью (11), которая крепится к ребрам (12) первой траверсы посредством стоек, например, как изображено на Фиг.3. Как видим из Фиг.1 и Фиг.3, первая траверса имеет возможность перемещаться вдоль стола, при этом не меняя своего положения относительно продольной оси симметрии рабочей зоны стола. С другой стороны рабочей зоны (см.Фиг.1) оконечные части первого и третьего трубопроводов, снабженные фланцами (13), присоединены ко второй траверсе (14), так же, как и первая, имеющей посадочные места и ребра и закрепленной неподвижно на поддоне (см. Фиг.4) посредством стоек (15), например, как изображено на Фиг.4. Обращаем внимание, универсальные стойки (15) выполняют две функции: функцию крепления (первой траверсы к элементам перемещения, второй траверсы к столу), и функцию регулировки положения траверс по вертикали.

Обе траверсы установлены технологически с неизменным положением относительно продольной оси симметрии рабочей зоны стола, и, кроме того, обе они снабжены элементами регулировки по высоте относительно стола (см. Фиг.3. Фиг.4): это стойка (15), регулировочная гайка (16) и фиксирующая гайка (17).

В зависимости от количества поверяемых расходомеров (18) изменяются размеры рабочей зоны, как это показано на Фиг.1 и Фиг.2. При большой рабочей зоне (см. Фиг.1) второй трубопровод U-образной формы снабжен напольной подвижной опорой (19), винт (20) которой заходит во втулку (21) поворотного колена второго трубопровода. В этом случае перемещение второго трубопровода для образования рабочей зоны нужного размера осуществляется на напольной подвижной опоре и подвижной первой траверсе.

При малых рабочих зонах (см. Фиг.2) второй трубопровод U-образной формы снабжен так называемой настольной подвижной опорой (22), передвигающейся по раме стола (см. фиг.5), которая (опора) крепится к прямым участкам второго U-образного трубопровода, например, посредством хомутов (23), имеет элементы качения либо скольжения, например ролики (24), жестко соединенные осью (25).

Обе траверсы выполнены с возможностью отсоединения их от трубопроводов с целью удобства транспортировки. Кроме того, стол (см. Фиг.6) выполнен разборным для повышения параметра транспортабельности стенда, кроме упомянутой выше рамы стола, снабженной поддоном, составными деталями испытательного стола являются две стойки (26), стяжка (27), полки под инструмент (28), кроме того, для компенсации неровностей пола стойки стола оснащены регулируемыми по высоте ножками.

Стол укомплектован регулируемой по высоте подставкой (29) (см. Фиг.6), имеющей полку, на которую устанавливают поверяемые приборы при их монтаже в рабочей зоне, регулируя по высоте положение полки подставки, добиваются соосного положения поверяемых приборов с установленными в траверсы соосными оконечными частями первого второго и третьего трубопроводов, после чего для создания герметичности в рабочей зоне используют прижимное устройство (30) для стяжки оконечных частей первого и третьего трубопроводов с оконечными частями второго трубопровода с расположенными между ними (в межповерочном пространстве) поверяемыми расходомерами (т.е. стягивая фланцы оконечных частей трубопроводов, мы одновременно стягиваем и установленные между ними поверяемые приборы).

Усовершенствования проливного испытательного стенда путем введения двух траверс касаются момента сборки и отладки стенда. Повторяемость точности сборки стенда обеспечена тем, что в траверсах, установленных с неизменным положением относительно продольной оси симметрии рабочей зоны стола, изготовлены посадочные места для установки в них оконечных частей первого, второго и третьего трубопроводов, тем самым гарантирована однозначность их межцентрового расстояния и неизменность положения по горизонтали относительно стола. Кроме того, траверсы снабжены элементами регулировки своего положения по высоте относительно стола для точной настройки трубопроводов на вертикальной координате. Элементами регулировки положения траверс по вертикальной координате являются: стойка (14), регулировочная гайка (15), фиксирующая гайка (16). При сборке стенда после настройки положения траверс по вертикали по достижении соосности посадочных мест элементы регулировки стопорят посредством фиксирующей гайки (16), в результате обеспечена долговременная соосность расположения в рабочей зоне оконечных частей первого и третьего трубопроводов с оконечными частями второго U-образного трубопровода в процессе эксплуатации стенда.

Устройство работает следующим образом. Перед проведением поверки необходимого количества расходомеров второй трубопровод U -образной формы с размещенными в первой траверсе оконечными частями, снабженный, например, при большом количестве поверяемых расходомеров напольной подвижной опорой (19), отодвигают, образуя рабочую зону нужных размеров. При этом долговременная соосность второго, третьего и первого трубопроводов, оконечные части с фланцами которых расположены в посадочных местах траверс, обеспечена конструкцией заранее при отладке стенда, как описано выше, и сохраняется фактически за счет соосности посадочных мест, выполненных в первой и второй траверсах. Монтируют в межповерочном пространстве поверяемые расходомеры (18), используя регулируемую по высоте подставку (29) под поверяемые приборы, затем стягивают их прижимным устройством (30).

В основу работы стенда положен метод сличения, при котором показания поверяемых приборов сравнивают с показаниями эталонного расходомера, как показано, в частности, на Фиг.1, 2, либо сличают с показаниями образцовой эталонной емкости, либо возможно сравнение с показаниями образцовых весов - весовой метод. В случае использования эталонного расходомера конструкция стенда обеспечивает равенство расходов через эталонные и поверяемые датчики. Рабочая жидкость поступает в первый - подающий трубопровод (3) и проходит последовательно через проверяемые расходомеры (18) в рабочей зоне прямой ветки, расположенные между фланцами первого (3) и второго (4), (5) трубопроводов, затем второй - замыкающий трубопровод, затем датчики поверяемых приборов в рабочей зоне обратной ветки (между фланцами второго и третьего (6) трубопроводов) и затем третий трубопровод (6). Далее в зависимости от диаметра поверяемых датчиков вода проходит либо через датчик эталонного прибора диаметром, равным диаметру основных трубопроводов (первого, второго, третьего), когда поверяют датчики большего диаметра; либо через датчик эталонного прибора меньшего диаметра (обводной трубопровод), когда поверяются датчики малого диаметра. Два рукава с эталонными приборами большего и меньшего диаметров необходимы для того, чтобы повысить точность измерения, которая, как известно, снижается при уменьшении расхода жидкости в единицу времени, поэтому необходим более точный эталонный расходомер малого диаметра, и для создания необходимых больших расходов при поверке датчиков больших диаметров.

А улучшение транспортабельности обеспечено тем, что крупные узлы стенда исполнены разборными, с небольшими габаритами, что позволяет транспортировать в целом стенд любым видом транспорта.

Источники принятые во внимание

1. Авторское Свидетельство СССР №1112237 от 1981.05.08 "Стенд для градуировки жидкостных расходомеров" - Аналог.

2. Патент РФ №2241963 от 2004.02.02 "Испытательный стенд установки для поверки расходомеров" - Аналог.

3. Всероссийский НИИ расходометрии. «Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Малогабаритный проливной стенд поверочный (МПСП). Методика поверки теплосчетчиков и водосчетчиков методом непосредственного сличения» МИ 2452 - 97, г.Казань - 1997 г. - прототип (см. Приложение 1).