專利名稱：大壓差u形差壓計及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于壓力儀表領(lǐng)域，尤其是一種大壓差U形差壓計及使用方法。
背景技術(shù)：
U形管差壓計是最簡單的一類壓差計量儀器，是利用液體壓力平衡進行測量的設(shè)備之一，具有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易的優(yōu)點，應用十分廣泛；U形管差壓計在使用的時候，以管內(nèi)液柱高度差來平衡U形管兩個端頭所接壓力容器或管道的壓力差，并根據(jù)液柱高度差所顯示的刻度直接讀數(shù)。通常其管內(nèi)工質(zhì)為水或水銀，量程上限一般在300mm以下，所以壓差測量范圍有限，只能用于低壓差測量場合，如通風或者空調(diào)系統(tǒng)。當壓差大到兆帕級別時，傳統(tǒng)的U形管測壓計已不再適用，所以只能采用在結(jié)構(gòu)原理上較為復雜的機械式差壓計或電學差壓計。專利88200206提出了一種高壓空氣水柱差壓計，在測量大壓力時，通過氣門向低壓側(cè)加頂壓，使得水面顯示于讀數(shù)尺范圍內(nèi)，再通過分別測量兩點的壓力，得到兩點在讀數(shù)尺上的差值，從而計算得到兩點壓差，但是，這種方法還是不能解決兩點間的大壓差測量問題。針對上述問題，有必要提供一種液體壓力平衡式差壓計，使之不僅具有簡單方便的特點，又能適用于兆帕級別的大壓差測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種大壓差U形差壓計及使用方法，使其實現(xiàn)傳統(tǒng)U形差壓計所不能滿足的兆帕級別的壓差測量要求。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種大壓差U形差壓計，包括左測壓管和右測壓管，所述左測壓管的上端設(shè)置有左測壓管接口，所述左測壓管接口上設(shè)置有左調(diào)節(jié)活門；所述右測壓管的上端設(shè)置有右測壓管接口，在右測壓管接口上設(shè)置有右調(diào)節(jié)活門；所述左測壓管的下端和右測壓管的下端之間通過反滲透腔相互連接，在反滲透腔內(nèi)設(shè)置反滲透膜。作為對本發(fā)明的大壓差U形差壓計的改進:所述左測壓管的一側(cè)設(shè)置有讀數(shù)尺。作為對本發(fā)明的大壓差U形差壓計的進一步改進:所述左測壓管和右測壓管采用有機玻璃或透明硬質(zhì)塑料管。作為對本發(fā)明的大壓差U形差壓計的進一步改進:所述左測壓管內(nèi)的工質(zhì)為無機溶液或有機溶液，所述右測壓管內(nèi)的工質(zhì)為純水。作為對本發(fā)明的大壓差U形差壓計的進一步改進:所述左測壓管內(nèi)的工質(zhì)為氯化鈣溶液。作為對本發(fā)明的大壓差U形差壓計的進一步改進:所述反滲透膜的脫鹽率大于99%。作為對本發(fā)明的大壓差U形差壓計的進一步改進:所述讀數(shù)尺上的刻度為均勻刻度，所述讀數(shù)尺上的讀數(shù)值為從上到下依次遞增。
一種大壓差U形差壓計的使用方法:a、先關(guān)閉左調(diào)節(jié)活門和右調(diào)節(jié)活門，將左測壓管接口通過連接管道與高壓側(cè)測壓點相連，將右測壓管接口通過連接管道與低壓測測壓點相連，再打開左調(diào)節(jié)活門與右調(diào)節(jié)活門開始進行測量，此時，左測壓管內(nèi)所受壓力為高壓側(cè)壓力，右測壓管內(nèi)所受壓力為低壓側(cè)壓力；b、當左測壓管內(nèi)的液面下降而右測壓管內(nèi)的液面上升時，表明左測壓管內(nèi)工質(zhì)中的水分通過反滲透膜進入右測壓管，所以左測壓管內(nèi)工質(zhì)的濃度增加，滲透壓加大，一旦左測壓管內(nèi)介質(zhì)的液面穩(wěn)定，從讀數(shù)尺讀取相應刻度即可知道壓差值；當左測壓管內(nèi)的液面上升而右測壓管內(nèi)的液面下降時，表明右測壓管內(nèi)溶液中的水分進入左測壓管，所以左測壓管內(nèi)溶液的濃度減小，滲透壓降低，一旦左測壓管內(nèi)介質(zhì)的液面穩(wěn)定，從讀數(shù)尺讀取相應刻度即可知道壓差值；C、測量結(jié)束后，先將左調(diào)節(jié)活門和右調(diào)節(jié)活門關(guān)閉，再分別將連接管道從高壓側(cè)測壓點和低壓測測壓點分離。本發(fā)明的大壓差U形差壓計結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、安裝方便并且攜帶容易，而在測量的時候，原理簡單，當左測壓管內(nèi)的液面下降而右測壓管內(nèi)的液面上升時，表明左測壓管內(nèi)工質(zhì)中的水分通過反滲透膜進入右測壓管，所以左測壓管內(nèi)工質(zhì)的濃度增加，滲透壓加大，一旦左測壓管內(nèi)介質(zhì)的液面穩(wěn)定，從讀數(shù)尺讀取相應刻度即可知道壓差值；當左測壓管內(nèi)的液面上升而右測壓管內(nèi)的液面下降時，表明右測壓管內(nèi)溶液中的水分進入左測壓管，所以左測壓管內(nèi)溶液的濃度減小，滲透壓降低，一旦左測壓管內(nèi)介質(zhì)的液面穩(wěn)定，從讀數(shù)尺讀取相應刻度即可知道壓差值。通過滲透壓的測量，準確度高，而簡單的結(jié)構(gòu)，可盡量的保證測量結(jié)果的準確性，而與現(xiàn)有U形差壓計相比，可實現(xiàn)兆帕級別的壓差測量。


圖1是本發(fā)明的大壓差U形差壓計的主要結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式實施例1、圖1給出了一種大壓差U形差壓計及使用方法，包括讀數(shù)尺3、左測壓管
4、反滲透腔5、反滲透膜6、右測壓管7、左調(diào)節(jié)活門2、右調(diào)節(jié)活門8、左測壓管接口 1、右測壓管接口 9、后擋板10和側(cè)擋板11。以上所述的左測壓管4的一側(cè)設(shè)置讀數(shù)尺3，在左測壓管4的上端固定左測壓管接口 I，在左測壓管接口 I上設(shè)置左調(diào)節(jié)活門2 ;在右測壓管7的上端固定右測壓管接口 9，在右測壓管接口 9上設(shè)置右調(diào)節(jié)活門8。左測壓管4的下端和右測壓管7的下端之間通過反滲透腔5相互連接，在反滲透腔5的正中間設(shè)置反滲透膜6。左測壓管4和右測壓管7采用耐壓級別較高的有機玻璃或透明硬質(zhì)塑料管，由于本發(fā)明的大壓差U形差壓計需要對較大的壓差環(huán)境下工作，要承受兆帕級別的壓力，所以需要采用耐壓級別較高的材料。在左測壓管4和右測壓管7的后側(cè)面上固定后擋板10，在后擋板10的左右兩端分別固定側(cè)擋板11。通過后擋板10以及左右兩端的側(cè)擋板11，進行三面保護，在使用大壓差U形差壓計的時候，能從正面看清左測壓管4、右測壓管7以及反滲透腔5內(nèi)溶液的流動情況，不影響工作效率，且有效的阻止了大壓差U形差壓計掉落的瞬間，左測壓管4、右測壓管7以及反滲透腔5直接與地面相接觸，從而增加了防震的效果，避免本發(fā)明的大壓差U形差壓計非正常使用時的損壞。在左測壓管4內(nèi)的工質(zhì)為無機溶液或有機溶液，如可采用氯化鈣溶液，溶液的質(zhì)量濃度可根據(jù)測量要求進行搭配，在右測壓管7內(nèi)的工質(zhì)為純水。為了減少測量時的誤差，反滲透膜6的脫鹽率應大于99%，而為增加測量時的響應速度，可將反滲透膜6進行折疊安裝以增加其滲透面積。而由于在左測壓管4內(nèi)的工質(zhì)為無機溶液或有機溶液，在右測壓管7內(nèi)的工質(zhì)為純水，所以在使用的時候，需要將左測壓管4接入高壓側(cè)測壓點，將右測壓管7接入低壓側(cè)測壓點。當高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力差大于左測壓管4內(nèi)溶液所對應的滲透壓時，左測壓管4內(nèi)工質(zhì)中的水通過反滲透膜6被壓入右測壓管7內(nèi)，所以此時，左測壓管4內(nèi)工質(zhì)的液面降低，右測壓管7內(nèi)純水的液面升高，由于左測壓管4內(nèi)的工質(zhì)中的其他物質(zhì)無法通過反滲透膜6，所以左測壓管4內(nèi)的工質(zhì)的濃度越來越大，根據(jù)滲透壓公式可以得知，溶液的濃度越高，滲透壓就越大，當該滲透壓增大到所測量的高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力差時，則達到新的平衡，此時左測壓管4內(nèi)工質(zhì)的液面和右測壓管7內(nèi)純水的液面保持不變。由于左測壓管4內(nèi)工質(zhì)的液面高度與其濃度變化一一對應，因此通過左測壓管4內(nèi)工質(zhì)的液面高度即可計算其對應的工質(zhì)濃度，從而推算出其滲透壓，該滲透壓即為所要測量的壓差值(由于所測量的壓差達到兆帕級別，因此可忽略右測壓管7內(nèi)純水的液面高度變化對測量所帶來的影響)。反之，當高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力差小于左測壓管4內(nèi)溶液所對應的滲透壓時，右測壓管內(nèi)工質(zhì)中的水將通過反滲透膜6被壓入到左測壓管4內(nèi)，與此同時，右測壓管7內(nèi)的液面降低，左測壓管4內(nèi)的液面升高，左測壓管4內(nèi)的工質(zhì)的濃度越來越小，當其滲透壓減小到所測量的高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力差時，則達到新的平衡，此時該滲透壓即為兩側(cè)所測的壓差。以上所述的讀數(shù)尺3上的刻度為均勻刻度，但讀數(shù)值為從上到下非均勻遞增，左測壓管4內(nèi)工質(zhì)水平穩(wěn)定的狀態(tài)時，根據(jù)工質(zhì)水平面的位置，在讀數(shù)尺3上讀取的數(shù)值即為壓差讀數(shù)，即液體水平穩(wěn)定的時候，液體水平面對應的讀數(shù)尺3的刻度即為壓差讀數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的大壓差U形差壓計的原理，在本發(fā)明的大壓差U形差壓計使用的時候，左測壓管4內(nèi)的工質(zhì)的水平面越高，則相對應的壓強值就越小，所以讀數(shù)尺3上的刻度位置越高，則對應的數(shù)值就越小。讀數(shù)尺3的刻度標定需要根據(jù)左測壓管4內(nèi)的工質(zhì)種類和壓差量程范圍來共同確定。綜上所述，本發(fā)明的大壓差U形差壓計具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、安裝方便且攜帶容易的特點，而與現(xiàn)有的U形差壓計相比，更是可實現(xiàn)兆帕級別的壓差測量。在實際測量時，可按照如下的步驟進行:一、測量前的準備:1、先關(guān)閉左調(diào)節(jié)活門2和右調(diào)節(jié)活門8 ；2、將左測壓管接口 I通過連接管道與高壓側(cè)測壓點相連，將右測壓管接口 9通過連接管道與低壓測測壓點相連；3、打開左調(diào)節(jié)活門2與右調(diào)節(jié)活門8開始進行測量，此時，左測壓管4內(nèi)所受壓力為高壓側(cè)壓力，右測壓管7內(nèi)所受壓力為低壓側(cè)壓力。二、開始測量(此時，左測壓管4內(nèi)所受壓力為高壓側(cè)壓力，右測壓管7內(nèi)所受壓力為低壓側(cè)壓力):測量的時候有兩種情況:
情況一，當左測壓管4內(nèi)的液面下降而右測壓管7內(nèi)的液面上升時，表明左測壓管4內(nèi)工質(zhì)中的水分通過反滲透膜6進入右測壓管7，但是由于反滲透膜6的作用，左測壓管4內(nèi)工質(zhì)中的其他物質(zhì)無法通過反滲透膜6進入右測壓管7，所以左測壓管4內(nèi)工質(zhì)的濃度增加，滲透壓加大(由滲透壓公式可得，濃度越大，滲透壓越大)，當左測壓管4內(nèi)溶液的液面穩(wěn)定時，從讀數(shù)尺3讀取相應刻度即可知道壓差值；情況二，當左測壓管4內(nèi)的液面上升而右測壓管7內(nèi)的液面下降時，表明右測壓管7內(nèi)溶液中的水分進入左測壓管4，從而使得左測壓管4內(nèi)溶液的濃度減小，滲透壓降低，當左測壓管4內(nèi)溶液的液面穩(wěn)定時，從讀數(shù)尺3讀取相應刻度即可知道壓差值。三、測量結(jié)束:先將左調(diào)節(jié)活門2和右調(diào)節(jié)活門8關(guān)閉，再分別將連接管道從高壓側(cè)測壓點和低壓測測壓點分離。以上所述實施實例I的計算參數(shù)見表I。以上所述的實際操作步驟中，左測壓管4內(nèi)的溶液為氯化鈣溶液，左測壓管4和右測壓管7的管長均為30CM，左測壓管4對應的讀數(shù)尺3長度范圍為20CM，自上而下刻度范圍內(nèi)的壓差讀值見表1，在20CM的范圍內(nèi)其壓差量測范圍為11.44-56.9bar，跨度45.45bar，壓差量測的變化趨勢是讀數(shù)尺3位置越高，壓差值越小，反之則越大，且越往上，相同刻度的讀數(shù)值變化越小(這是由滲透壓隨濃度的非線性變化所引起的)。實際實施過程中，可根據(jù)具體的量測范圍選擇合適的工質(zhì)、管長和讀數(shù)尺3長度等設(shè)計參數(shù)。表I采用氯化鈣溶液的大壓差U形差壓計
權(quán)利要求
1.壓差U形差壓計，其特征是:包括左測壓管(4)和右測壓管(7)，所述左測壓管(4)的上端設(shè)置有左測壓管接口( I)，所述左測壓管接口( I)上設(shè)置有左調(diào)節(jié)活門(2 ); 所述右測壓管(7)的上端設(shè)置有右測壓管接口(9)，在右測壓管接口(9)上設(shè)置有右調(diào)節(jié)活門(8)； 所述左測壓管(4)的下端和右測壓管(7)的下端之間通過反滲透腔(5)相互連接，在反滲透腔(5)內(nèi)設(shè)置反滲透膜(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大壓差U形差壓計，其特征是:所述左測壓管(4)的一側(cè)設(shè)置有讀數(shù)尺(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大壓差U形差壓計，其特征是:所述左測壓管(4)和右測壓管(7)采用有機玻璃或透明硬質(zhì)塑料管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大壓差U形差壓計，其特征是:所述左測壓管(4)內(nèi)的工質(zhì)為無機溶液或有機溶液，所述右測壓管(7)內(nèi)的工質(zhì)為純水。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的大壓差U形差壓計，其特征是:所述左測壓管(4)內(nèi)的工質(zhì)為氯化鈣溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的大壓差U形差壓計，其特征是:所述反滲透膜(6)的脫鹽率大于 99%ο
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的大壓差U形差壓計，其特征是:所述讀數(shù)尺(3)上的刻度為均勻刻度，所述讀數(shù)尺(3)上的讀數(shù)值為從上到下依次遞增。
8.壓差U形差壓計的使用方法，其特征是:a、先關(guān)閉左調(diào)節(jié)活門(2)和右調(diào)節(jié)活門(8)，將左測壓管接口(I)通過連接管道與高壓側(cè)測壓點相連，將右測壓管接口(9)通過連接管道與低壓測測壓點相連，再打開左調(diào)節(jié)活門(2)與右調(diào)節(jié)活門(8)開始進行測量，此時，左測壓管(4)內(nèi)所受壓力為高壓側(cè)壓力，右測壓管(7)內(nèi)所受壓力為低壓側(cè)壓力； b、當左測壓管(4)內(nèi)的液面下降而右測壓管(7)內(nèi)的液面上升時，表明左測壓管(4)內(nèi)工質(zhì)中的水分通過反滲透膜(6)進入右測壓管(7)，所以左測壓管(4)內(nèi)工質(zhì)的濃度增加，滲透壓加大，一旦左測壓管(4)內(nèi)介質(zhì)的液面穩(wěn)定，從讀數(shù)尺(3)讀取相應刻度即可知道壓差值；當左測壓管(4)內(nèi)的液面上升而右測壓管(7)內(nèi)的液面下降時，表明右測壓管(7)內(nèi)溶液中的水分進入左測壓管(4)，所以左測壓管(4)內(nèi)溶液的濃度減小，滲透壓降低，一旦左測壓管(4)內(nèi)介質(zhì)的液面穩(wěn)定，從讀數(shù)尺(3)讀取相應刻度即可知道壓差值； C、測量結(jié)束后，先將左調(diào)節(jié)活門(2)和右調(diào)節(jié)活門(8)關(guān)閉，再分別將連接管道從高壓側(cè)測壓點和低壓測測壓點分離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大壓差U形差壓計，包括左測壓管(4)和右測壓管(7)，所述左測壓管(4)的上端設(shè)置有左測壓管接口(1)，所述左測壓管接口(1)上設(shè)置有左調(diào)節(jié)活門(2)；所述右測壓管(7)的上端設(shè)置有右測壓管接口(9)，在右測壓管接口(9)上設(shè)置有右調(diào)節(jié)活門(8)；所述左測壓管(4)的下端和右測壓管(7)的下端之間通過反滲透腔(5)相互連接，在反滲透腔(5)內(nèi)設(shè)置反滲透膜(6)。
文檔編號G01L7/18GK103091032SQ201310013769
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者王厲, 駱菁菁 申請人:浙江理工大學