专利名称：大压差u形差压计及使用方法
技术领域：
本发明属于压力仪表领域，尤其是一种大压差U形差压计及使用方法。
背景技术：
U形管差压计是最简单的一类压差计量仪器，是利用液体压力平衡进行测量的设备之一，具有结构简单，制造容易的优点，应用十分广泛；U形管差压计在使用的时候，以管内液柱高度差来平衡U形管两个端头所接压力容器或管道的压力差，并根据液柱高度差所显示的刻度直接读数。通常其管内工质为水或水银，量程上限一般在300mm以下，所以压差测量范围有限，只能用于低压差测量场合，如通风或者空调系统。当压差大到兆帕级别时，传统的U形管测压计已不再适用，所以只能采用在结构原理上较为复杂的机械式差压计或电学差压计。专利88200206提出了一种高压空气水柱差压计，在测量大压力时，通过气门向低压侧加顶压，使得水面显示于读数尺范围内，再通过分别测量两点的压力，得到两点在读数尺上的差值，从而计算得到两点压差，但是，这种方法还是不能解决两点间的大压差测量问题。针对上述问题，有必要提供一种液体压力平衡式差压计，使之不仅具有简单方便的特点，又能适用于兆帕级别的大压差测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大压差U形差压计及使用方法，使其实现传统U形差压计所不能满足的兆帕级别的压差测量要求。为了解决上述技术问题，本发明提出一种大压差U形差压计，包括左测压管和右测压管，所述左测压管的上端设置有左测压管接口，所述左测压管接口上设置有左调节活门；所述右测压管的上端设置有右测压管接口，在右测压管接口上设置有右调节活门；所述左测压管的下端和右测压管的下端之间通过反渗透腔相互连接，在反渗透腔内设置反渗透膜。作为对本发明的大压差U形差压计的改进:所述左测压管的一侧设置有读数尺。作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进:所述左测压管和右测压管采用有机玻璃或透明硬质塑料管。作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进:所述左测压管内的工质为无机溶液或有机溶液，所述右测压管内的工质为纯水。作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进:所述左测压管内的工质为氯化钙溶液。作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进:所述反渗透膜的脱盐率大于99%。作为对本发明的大压差U形差压计的进一步改进:所述读数尺上的刻度为均匀刻度，所述读数尺上的读数值为从上到下依次递增。
一种大压差U形差压计的使用方法:a、先关闭左调节活门和右调节活门，将左测压管接口通过连接管道与高压侧测压点相连，将右测压管接口通过连接管道与低压测测压点相连，再打开左调节活门与右调节活门开始进行测量，此时，左测压管内所受压力为高压侧压力，右测压管内所受压力为低压侧压力；b、当左测压管内的液面下降而右测压管内的液面上升时，表明左测压管内工质中的水分通过反渗透膜进入右测压管，所以左测压管内工质的浓度增加，渗透压加大，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值；当左测压管内的液面上升而右测压管内的液面下降时，表明右测压管内溶液中的水分进入左测压管，所以左测压管内溶液的浓度减小，渗透压降低，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值；C、测量结束后，先将左调节活门和右调节活门关闭，再分别将连接管道从高压侧测压点和低压测测压点分离。本发明的大压差U形差压计结构简单、制造容易、安装方便并且携带容易，而在测量的时候，原理简单，当左测压管内的液面下降而右测压管内的液面上升时，表明左测压管内工质中的水分通过反渗透膜进入右测压管，所以左测压管内工质的浓度增加，渗透压加大，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值；当左测压管内的液面上升而右测压管内的液面下降时，表明右测压管内溶液中的水分进入左测压管，所以左测压管内溶液的浓度减小，渗透压降低，一旦左测压管内介质的液面稳定，从读数尺读取相应刻度即可知道压差值。通过渗透压的测量，准确度高，而简单的结构，可尽量的保证测量结果的准确性，而与现有U形差压计相比，可实现兆帕级别的压差测量。
图1是本发明的大压差U形差压计的主要结构示意图。
具体实施例方式实施例1、图1给出了一种大压差U形差压计及使用方法，包括读数尺3、左测压管
4、反渗透腔5、反渗透膜6、右测压管7、左调节活门2、右调节活门8、左测压管接口 1、右测压管接口 9、后挡板10和侧挡板11。以上所述的左测压管4的一侧设置读数尺3，在左测压管4的上端固定左测压管接口 I，在左测压管接口 I上设置左调节活门2 ;在右测压管7的上端固定右测压管接口 9，在右测压管接口 9上设置右调节活门8。左测压管4的下端和右测压管7的下端之间通过反渗透腔5相互连接，在反渗透腔5的正中间设置反渗透膜6。左测压管4和右测压管7采用耐压级别较高的有机玻璃或透明硬质塑料管，由于本发明的大压差U形差压计需要对较大的压差环境下工作，要承受兆帕级别的压力，所以需要采用耐压级别较高的材料。在左测压管4和右测压管7的后侧面上固定后挡板10，在后挡板10的左右两端分别固定侧挡板11。通过后挡板10以及左右两端的侧挡板11，进行三面保护，在使用大压差U形差压计的时候，能从正面看清左测压管4、右测压管7以及反渗透腔5内溶液的流动情况，不影响工作效率，且有效的阻止了大压差U形差压计掉落的瞬间，左测压管4、右测压管7以及反渗透腔5直接与地面相接触，从而增加了防震的效果，避免本发明的大压差U形差压计非正常使用时的损坏。在左测压管4内的工质为无机溶液或有机溶液，如可采用氯化钙溶液，溶液的质量浓度可根据测量要求进行搭配，在右测压管7内的工质为纯水。为了减少测量时的误差，反渗透膜6的脱盐率应大于99%，而为增加测量时的响应速度，可将反渗透膜6进行折叠安装以增加其渗透面积。而由于在左测压管4内的工质为无机溶液或有机溶液，在右测压管7内的工质为纯水，所以在使用的时候，需要将左测压管4接入高压侧测压点，将右测压管7接入低压侧测压点。当高压侧和低压侧的压力差大于左测压管4内溶液所对应的渗透压时，左测压管4内工质中的水通过反渗透膜6被压入右测压管7内，所以此时，左测压管4内工质的液面降低，右测压管7内纯水的液面升高，由于左测压管4内的工质中的其他物质无法通过反渗透膜6，所以左测压管4内的工质的浓度越来越大，根据渗透压公式可以得知，溶液的浓度越高，渗透压就越大，当该渗透压增大到所测量的高压侧和低压侧的压力差时，则达到新的平衡，此时左测压管4内工质的液面和右测压管7内纯水的液面保持不变。由于左测压管4内工质的液面高度与其浓度变化一一对应，因此通过左测压管4内工质的液面高度即可计算其对应的工质浓度，从而推算出其渗透压，该渗透压即为所要测量的压差值(由于所测量的压差达到兆帕级别，因此可忽略右测压管7内纯水的液面高度变化对测量所带来的影响)。反之，当高压侧和低压侧的压力差小于左测压管4内溶液所对应的渗透压时，右测压管内工质中的水将通过反渗透膜6被压入到左测压管4内，与此同时，右测压管7内的液面降低，左测压管4内的液面升高，左测压管4内的工质的浓度越来越小，当其渗透压减小到所测量的高压侧和低压侧的压力差时，则达到新的平衡，此时该渗透压即为两侧所测的压差。以上所述的读数尺3上的刻度为均匀刻度，但读数值为从上到下非均匀递增，左测压管4内工质水平稳定的状态时，根据工质水平面的位置，在读数尺3上读取的数值即为压差读数，即液体水平稳定的时候，液体水平面对应的读数尺3的刻度即为压差读数。根据本发明的大压差U形差压计的原理，在本发明的大压差U形差压计使用的时候，左测压管4内的工质的水平面越高，则相对应的压强值就越小，所以读数尺3上的刻度位置越高，则对应的数值就越小。读数尺3的刻度标定需要根据左测压管4内的工质种类和压差量程范围来共同确定。综上所述，本发明的大压差U形差压计具有结构简单、制造容易、安装方便且携带容易的特点，而与现有的U形差压计相比，更是可实现兆帕级别的压差测量。在实际测量时，可按照如下的步骤进行:一、测量前的准备:1、先关闭左调节活门2和右调节活门8 ；2、将左测压管接口 I通过连接管道与高压侧测压点相连，将右测压管接口 9通过连接管道与低压测测压点相连；3、打开左调节活门2与右调节活门8开始进行测量，此时，左测压管4内所受压力为高压侧压力，右测压管7内所受压力为低压侧压力。二、开始测量(此时，左测压管4内所受压力为高压侧压力，右测压管7内所受压力为低压侧压力):测量的时候有两种情况:
情况一，当左测压管4内的液面下降而右测压管7内的液面上升时，表明左测压管4内工质中的水分通过反渗透膜6进入右测压管7，但是由于反渗透膜6的作用，左测压管4内工质中的其他物质无法通过反渗透膜6进入右测压管7，所以左测压管4内工质的浓度增加，渗透压加大(由渗透压公式可得，浓度越大，渗透压越大)，当左测压管4内溶液的液面稳定时，从读数尺3读取相应刻度即可知道压差值；情况二，当左测压管4内的液面上升而右测压管7内的液面下降时，表明右测压管7内溶液中的水分进入左测压管4，从而使得左测压管4内溶液的浓度减小，渗透压降低，当左测压管4内溶液的液面稳定时，从读数尺3读取相应刻度即可知道压差值。三、测量结束:先将左调节活门2和右调节活门8关闭，再分别将连接管道从高压侧测压点和低压测测压点分离。以上所述实施实例I的计算参数见表I。以上所述的实际操作步骤中，左测压管4内的溶液为氯化钙溶液，左测压管4和右测压管7的管长均为30CM，左测压管4对应的读数尺3长度范围为20CM，自上而下刻度范围内的压差读值见表1，在20CM的范围内其压差量测范围为11.44-56.9bar，跨度45.45bar，压差量测的变化趋势是读数尺3位置越高，压差值越小，反之则越大，且越往上，相同刻度的读数值变化越小(这是由渗透压随浓度的非线性变化所引起的)。实际实施过程中，可根据具体的量测范围选择合适的工质、管长和读数尺3长度等设计参数。表I采用氯化钙溶液的大压差U形差压计
权利要求
1.压差U形差压计，其特征是:包括左测压管(4)和右测压管(7)，所述左测压管(4)的上端设置有左测压管接口( I)，所述左测压管接口( I)上设置有左调节活门(2 ); 所述右测压管(7)的上端设置有右测压管接口(9)，在右测压管接口(9)上设置有右调节活门(8)； 所述左测压管(4)的下端和右测压管(7)的下端之间通过反渗透腔(5)相互连接，在反渗透腔(5)内设置反渗透膜(6)。
2.根据权利要求1所述的大压差U形差压计，其特征是:所述左测压管(4)的一侧设置有读数尺(3)。
3.根据权利要求2所述的大压差U形差压计，其特征是:所述左测压管(4)和右测压管(7)采用有机玻璃或透明硬质塑料管。
4.根据权利要求3所述的大压差U形差压计，其特征是:所述左测压管(4)内的工质为无机溶液或有机溶液，所述右测压管(7)内的工质为纯水。
5.根据权利要求4所述的大压差U形差压计，其特征是:所述左测压管(4)内的工质为氯化钙溶液。
6.根据权利要求5所述的大压差U形差压计，其特征是:所述反渗透膜(6)的脱盐率大于 99%ο
7.根据权利要求6所述的大压差U形差压计，其特征是:所述读数尺(3)上的刻度为均匀刻度，所述读数尺(3)上的读数值为从上到下依次递增。
8.压差U形差压计的使用方法，其特征是:a、先关闭左调节活门(2)和右调节活门(8)，将左测压管接口(I)通过连接管道与高压侧测压点相连，将右测压管接口(9)通过连接管道与低压测测压点相连，再打开左调节活门(2)与右调节活门(8)开始进行测量，此时，左测压管(4)内所受压力为高压侧压力，右测压管(7)内所受压力为低压侧压力； b、当左测压管(4)内的液面下降而右测压管(7)内的液面上升时，表明左测压管(4)内工质中的水分通过反渗透膜(6)进入右测压管(7)，所以左测压管(4)内工质的浓度增加，渗透压加大，一旦左测压管(4)内介质的液面稳定，从读数尺(3)读取相应刻度即可知道压差值；当左测压管(4)内的液面上升而右测压管(7)内的液面下降时，表明右测压管(7)内溶液中的水分进入左测压管(4)，所以左测压管(4)内溶液的浓度减小，渗透压降低，一旦左测压管(4)内介质的液面稳定，从读数尺(3)读取相应刻度即可知道压差值； C、测量结束后，先将左调节活门(2)和右调节活门(8)关闭，再分别将连接管道从高压侧测压点和低压测测压点分离。
全文摘要
本发明公开了一种大压差U形差压计，包括左测压管(4)和右测压管(7)，所述左测压管(4)的上端设置有左测压管接口(1)，所述左测压管接口(1)上设置有左调节活门(2)；所述右测压管(7)的上端设置有右测压管接口(9)，在右测压管接口(9)上设置有右调节活门(8)；所述左测压管(4)的下端和右测压管(7)的下端之间通过反渗透腔(5)相互连接，在反渗透腔(5)内设置反渗透膜(6)。
文档编号G01L7/18GK103091032SQ201310013769
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者王厉, 骆菁菁 申请人:浙江理工大学