Манометрический жидкостный термометр

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет упростить конструкцию устр-ва, уменьшить его габариты и массу. В измерительной и компенсационной термосистемах гофрированные мембраны 4, 20 неподвижными

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

asSU

Ф

;», ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ;, И АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4118589/24-10 (22) 02.07.86 (46) 07.10.88. Бюл, Р 37 (72) Е.Ф.Шполянский и М.И.Пырни (53) 536.513 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1038817, кл. G 01 К 5/32, 17.09.80.

Авторское свидетельство СССР

У 1281920, кл. G 01 К 5/32, 07.03.84. (54) МЛ11ОМЕТРИЧЕСКИЙ ЖИДКОСТНЫЙ TEPМОМЕТР (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет упростить конструкцию устр-ва, уменьшить его габариты и массу. В измерительной и компенсационной термосистемах гофрированные мембраны 4, 20 неподвижными

1 буртами присоединены к опорным фланцам 3,22 соответственно. Противоположной стороной фланцы 3,22 контактируют с сильфонами 5,21. При изменении т-ры среды изменяется объем жидкости в термобаллоне 1, соединенном капилляром 2 с фланцем 3. Рабочее давление измерительной термосистемы вызывает перемещение рычажной системы блока 15. Эффективная площадь мембраны 4(20) по меньшей мере в три раза превышает эффективную площадь сильфона 5(21). Обе термосистемы закреплены на корпусе термометра 11 и заполнены термометрической жидкостью., 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам для измерения температуры, и может найти применение в системах автоматического контроля и регулирования температурных режимов промьппленных техноло:гических процессов в химической, нефтехимической и других отраслях промьплленности. I0

Целью изобретения является упрощение конструкции и снижение габаритов и массы жидкостного манометрического термометра.

Ца чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого устрой"TBG, Измерительная система манометрического термометра содержит термобаллон 1, соединенный капилляром 2 с опорным фланцем 3 измерительной термосистемы, к верхнему торцу которого приварена измерительная гофрированная мембрана 4, а к нижнему торцу приварен неподвижный бурт задающего сильфона 5 блока формирования рабочих давлений, подвижный торец которо-. го герметизирован донышком 6. Внутри сильфона 5 размещен ограничитель 7 объема и перемещения. Внутренние по лости мембраны 4 и сильфона 5 сообщены каналом 8, который каналом 9 сообщен с капилляром 2. Внутренняя полость измерительной термосистемы заполнена термометрической жидкостью

1Î.. Измерительная термосистема закреплена на корпусе термометра II шпильками 12 и гайками 13 и 14. Подвижный центр мембраны 4 соединен с

40 блоком 15 преобразования усилия в выходной пневматический сигпал с первичным рычагом 16 блока, Блок 15 содержит узел сопло-заслонка, заслонка 17 которого соединена с рычагом 16, а сопло 18 закреплено на корпусе блока !5. Рычаг 16 имеет опору 19 вращения.

Комгенсационная термосистема содержит измерительную гофрированную мембрану 20 и задающий сильфон 21 блока формирования рабочих давлений, приваренные к противоположным торцам опорного фланца 22. Подвижный торец сильфона 21 герметизирован донышком

23. Внутри сильфона 21 размещен ограничитель 24 объема и перемещения.

Внутренние полости мембраны 20 и сильфона 21 сообщены каналом 25 между собой и каналом 26 с фальщкапилляром 27, приваренным к фланцу 22.

Компенсационная термосистема заполнена термометрической жидкостью 10 и закреплена на корпусе термометра

11 шпильками 28 и гайками 29 и 30.

Подвижный центр мембраны 20 соединен с рычагом 16 блока !5.

Объем жидкости в компенсационной термосистеме равен объему в наружной части измерительной термосистемы за исключением объема жидкости в термобаллоне), что обеспечивается при настройке термометра.

Блок 15 содержит также сильфон 31 обратной связи, пневмереле 32, корректор 33 нуля и подвижную опору 34.

Устройство работает следующим образом, Термобаллон 1 помещен в среду, температуру которой необходимо измерить. В установившемся режиме вся кинематическая система термометра находится в равновесии: на узле соплозаслонка установился определенный з l4 зазор, обеспечивающий отработку выходного сигнала, соответствующего установившейся температуре среды.

При изменении, например повышении, температуры среды повышается температура термобаллона 1 и термометрической жидкости внутри термобаллона, вследствие чего увеличивается объем жидкости в термобаллоне на величину h,Vs Этот избыточный объем термометрической жидкости hV по дистанционному капилляру 2 перетекает в полость мембраны 4 и сильфона 5, а так как перемещение подвижного центра мембраны 4 ограничено системой силовой компенсации блока 15, то изменение объема жидкости gV вызовет перемещение подвижного донышка 6 сильфона 5. Это перемещение выражается формулой

ЪЧ

А% (1)

Sèñ где h h — перемещение задающего сильфона;

$я — эффективная площадь задающего сильфона измерительной термосистемы.

На перемещение задающего сильфона

5 на величину 6 со стороны термометрической жидкости потребуется усилие ие 1 " (2) где 1 — сила упругости сильфона;

Z „, — жесткость задающего сильфона измерительной термосистемы.

В свою очередь, со стороны сильфона 5 на жидкость действует реакция

R, величина которой равна силе упругости F

R = F

3 (3)

Реакция R представляет собой силу, с которой сильфон 5 воздействует на термометрическую жидкость, формирует в измерительной термосистеме рабочее давление

Р (4)

Это рабочее давление устанавливается во всем объеме жидкости измерительной термосистемы и вызывает на жестком центре измерительной. мембраны

4 рабочее усилие

Рр 5им (5) где S — эффективная площадь изим мерительной мембраны.

Рабочее усилие F> передается на рычажную систему блока 15, вызывает

28941 перемещение этой системы на некоторый угол, устанавливая новое положение (меньший зазоров узле сопло-заслонка и новое значение выходного сигнала (Р „„) термометра. При этом выходное давление Р „,„ через сильфон 31 обратной связи ограничивает перемещение кинематической системы

10 блока 15 (принцип силовой компенсации1 в пределах 0,005-0,01 мм.

Изменение объема термометрической жидкости h V зависит от начального объема жидкости в термобаллоне

20

Для обеспечения нормальной работы манометрического термометра в широ55 ком диапазоне температур окружающего воздуха, воздействию которого подвержены все элементы термометра, кроме термобаллона (а для промышленных термометров диапазон измерения темпеЬ11 =V P (6) где V — объем жидкости в термобаллоне; коэффициент температурного объемного расширения термометрической жидкости; изменение температуры контролируемой среды.

Подставив в (5) значения (4), (3), 25 (2), (1) и (6), получают (после пре— образований) — ----Р— з- . (7)

Вим 2 .с Ч В bc

Вис

Выбирая соответствующим образом параметры элементов измерительной термосистемы, можно получить требуемое значение рабочего усилия термометра, т.е. создать манометрический термометр высокой чувствительности и точности для заданного диапазона шкалы.

Применив в качестве блока преобразования усилия в выходной пневматический сигнал унифицированный пневмо40 силовой преобразователь системы ГСП, имеющий пределы измерения 0 — 1,0 кГс, можно обеспечить измерение предлагаемым устройством температуры контролируемой среды в широком диапазоне рабочих температур при малом (порядка

45 о

10 С) диапазоне шкалы. Изменение диапазона шкалы термометра обеспечивается перемещением подвижной опоры 34 вдоль рычага 16 в блоке 15, а смещение пределов измерения (установка

50 и и нуля 1устанавливается блоком регулирования на термобаллоне 1.

1428941

Составитель Л.Балянина

Редактор А.Шандор Техред M.Äèäûê Корректор В.Романенко

Заказ 5114/37 Тираж 607 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4 ратуры окружающего воздуха зачастую может быть от -50 до +50 С) в термометре обеспечивается равенство объемов термометрической жидкости в компенсационной термосистеме и в наруж5 ной части измерительной термосистемы.

Кроме того, необходимо обеспечить рабочую деформацию задающих сильфонов измерительной и компенсационной термосистем в зоне деформаций одного знака (в данном случае — в зоне деформаций растяжения), что достигается путем предварительной деформации (растяжения) задающих сильфонов на расчет-15 ную величину при заполнении термосистем жидкостью и настройке термоpе тра.

Для обеспечения деформаций задающих сильфонов в пределах перемещений, допустимых для этих сильфонов

ГОСТом, необходимо свести к минимуму абсолютные величины объемов термометрической жидкости в термосистемах термометра, что обеспечивается применением в качестве измерительных чувствительных элементов гофрированных мембран, введением ограничителей объемов в термосистемы и выбором соотношения эффективных площадей измерительных мембран к эффективным площадям задающих сильфонов порядка не менее трех.

Формула изобретения

Манометрический жидкостный термометр, содержащий измерительную и компенсационную термосистемы с блоками формирования рабочих. давлений и блок преобразования результатов измерений в выходной сигнал, причем измерительная термосистема содержит также термобаллон и дистанционный капилляр, отличающийся тем, что, с целью упрощения кон-. струкции, уменьшения габаритов и массы, в него введен опорный фланец, измерительный упругий элемент кажпой термосистемы выполнен в виде герметизированной гофрированной мембраны, неподвижный бурт которой присоединен к опорному фланцу термосистемы, с противоположной сТороны которого присоединен неподвижный бурт герметиэированного задающего сильфона, внутренняя полость которого гидравлически сообщена с внутренней полостью герметизированной гофрированной мембраны, при этом эффективная площадь мембраны по меньшей мере в три раза превышает эффективную площадь задающего сильфона.