[发明专利]一种U型管压力计及其压力测量方法

说明书

技术领域

本发明属于压力测量装置及方法，具体涉及一种用于高压气体压力测量的U型管压力计及其测量方法。 

背景技术

U型管压力计以结构简单、坚固耐用、价格低廉、高灵敏度和高精度等优点，在工业生产、科研等领域中得到非常广泛的应用。但目前普通的U型管压力计在使用过程中存在的问题有：1、由于需要对高压侧液柱和低压侧液柱高度都需要进行读数，因此使用时液柱高度差一般都在1m左右；若需要测量20kPa以上的压力，以水作为测压介质时，液柱高度差在2m以上，人工读取两端液面高度值极其不方便；若只读取一端液面高度，由于生产加工的原因，U型管两端管径不均匀将导致较大的测量误差；若将测压介质改为比水密度大的液体，如四氯化碳、三溴甲烷、水银等降低测压时液柱高度差，但由于这些介质具有毒性，通常不推荐使用，或需进行特殊保护处理造成价格昂贵；2、目前普通U型管压力计测压介质的加入通常是从顶部加入，十分不方便，且容易产生气泡甚至局部气柱带来测量误差；3、普通U型管压力计使用时若被测压力超过量程，U型管内测压介质将从低压测口喷出进入被测系统，造成不必要的损坏或损失。 

发明内容

本发明的目的是提供一种新型的U型管压力计，以在保证测量精度的前提下，当液柱高度高度差在2m以上时无需读取两端液面高度值就可获得被测压力；无需从U型管顶部加注测压介质，避免气泡和局部气柱的产生；避免被测压力超过U型管量程时，测压介质进入被测系统造成不必要的损坏或损失。 

本发明的目的是这样实现的：一种新型U型管压力计，包括竖向安装的U型管，U型管的底部经三通与加液管连接，加液管由竖直向下段和水平段以及竖直向上段顺次连接组成，加液管的竖直向上段顶部与加液罐连通，加液罐内装满测压介质并经盖子密封，U型管的右管段向水平方向延伸后再沿竖直向下方向延伸而伸入过压溢水保护罐内，低压侧口管伸入经加盖子密封的过压溢水保护罐内； U型管的左管段与竖向的高压侧口管以及水平连接管内端连通，且三者的交接处设置有第1三通阀，水平连接管外端与水平放空管以及竖向设置的活塞量气筒连通，三者的交接处设置有第2三通阀；U型管的左管段上标识有体积刻度。 

上述U型管的左右管段之间还设置有用作读取液柱高度的标尺。 

上述加液罐的容积为U型管内液体体积的1～5倍。 

上述过压溢水保护罐的容积为U型管内液体体积的1～5倍。 

上述U型管为硬质耐压透明管，管内径尺寸为3mm～20mm。 

本发明的另一目的是提供一种U型管压力计的压力测量方法。 

本发明的另一目的是这样实现的：一种U型管压力计的压力测量方法，包括以下步骤：测量高压气体压力时，首先读取U型管内液面位置对应处的体积读数V_U2和活塞式量气筒测量前的体积读数V_H1，测量时调节活塞式量气筒的活塞位置使得U型管内的液面位置回到初始高度，其对应位置的体积读数为V_U1，然后读取活塞式量气筒的体积读数V_H2，计算公式如下： 

式中：P_测为测量的高压气体压力，P₀为大气压力，取为101325Pa；V_U0为U型管内高压测口管段体积0刻度处至第1三通阀的管内体积，mL；V_U2为测压时U型管内高压侧液面对应的体积读数，mL；V_U1为U型管高压侧液面初始位置即常压状态对应的体积读数，mL；V_H1为活塞式量气筒测量前体积读数，mL，设定为0mL；V_H2为活塞式量气筒测量后体积读数，mL；式中V_U0为未知参数，它是通过3组以上的压力测量数据进行标定后求取的平均值，该压力测量数据用标尺直接读取液柱高度差获得。 

测量结束后，控制第2三通阀，将量气筒内气体全部排出，以备下次测量使用。 

上述加液罐工作情况下罐内加满测压介质，防止测压时加U型管内液面产生跳动；加液时，旋开加液罐顶部盖子直接加注测压介质。 

当过压溢水保护罐内测压介质收集到一定程度后旋开盖子倒出罐内液体，保证过压溢水保护罐的正常工作。 

与现有普通U型管压力计相比，本发明的有益效果是： 

1、测量方法巧妙新颖：将测量压力转化为测量体积，方便测量并提高测量效率，无需读取两端液面高度值就可获得被测压力。