Манометрический термометр

 

Изобретение относится к приборостроению и может быть применено в системах контроля и управления. Цель изобретения - повышение точности измерения температу-^ ры. Манометрический термометр содержит измерительный упругий чувствительный элемент и задающие чувствительные элементы, например сильфоны, заполненные термометрической жидкостью термобалло1Н и соединительные капилляры. В тёрмомет-ре в качестве измерительного упругого чувствительного элемента используется интегральныйтензопреобразователь, размещенный в дополнительно введенном блоке преобразования в электрический сигнал, содержащем подмембранную и надмембранную полости. При этом задающие сильфоны размещены внутри термобаллона, внутренние полости задающих сильфонов сообщены между собой и вакуумированы, неподвижные бурты задающих сильфонов герметично соединены с дополнительно введенной жёсткой перегородкой, разделяющей термобаллон на две полости разных объемов, сообщенные соединительными капиллярами. При этом одна полость сообщена с подмембранной полостью, а другая полость - с надмембранной полостью блока преобразования давления в электрический сигнал. 1 з.п. флы, 1 ил.слсИзобретение относится к приборостро^ ению, а именно к манометрическим термометрам.Изобретение может найти применение в системах контроля, регулирования и уп-- равления промышленными технологическими процессами в производствах химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.•Цель изобретения - повышение точности измерения температуры.На чертеже представлена принципиальная схема манометрического термометра. :Манометрический термометр содержит термобаллон 1, разделенный жесткой перегородкой 2 на первую 3 и вторую 4 полости, причем объем полости 3 больше объема прлости 4. К перегородке 2 с противоположных сторон приварены задающие сильфоны5 и 6, подвижные бурты которых герметизированы донышками 7 и 8 соответственно. Внутренние полости задающих сильфонов 5 и 6 сообщены между собой и вакуумированы. В блоке 9 преобразования давления в электрический сигнал закреплен измерительный упругий чувствительный элемент - интегральный тензопреобразователь 10 давления, разделяющий блок 9 на две полости - подмембранную 11 и надмембранную 12. Подмембранная полоеть 11 блока 9 соединена капилляром 13 с первой полостью 3 термобаллона 1, а надмембранная полость 12 блока 9 соединена капилляром 14 с второй полостью 4 термобаллона 1. Внутренние полости термобаллона 1,капилляров 13 и 14 и блока 9 заполнены термометрической жидкостью 15, например полиметилсилоксановой жидкостью ПМС-10. ЭлектрическиеVI5ю4i!^

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 К5/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

2 4

Ю

О фь.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4600278/ lO (22) 31.10.88 (46) 15,02.92. Бюл. hh 6 (75) Е,Ф.Шполянский и М,№Пырин (53) 536.513(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N1281920,,кл. G 01 К 5/32, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1645852, кл. G 01 К 5/00, 10.10.88. (54) МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР (57) Изобретение относится к приборостроению и может быть применено в системах контроля и управления. Цель изобретения— повышение точности измерения температу-. ры. Манометрический термометр содержит измерительный упругий чувствительный элемент и задающие чувствительные элементы, например сильфоны, заполненные термометрической жидкостью термобаллон и соединительные капилляры. В термометИзобретение относится к приборостроению, а именно к манометрическим термометрам.

Изобретение может найти применение в системах контроля, регулирования и уп-: равления промышленными технологически-. ми процессами в производствах химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение точности измерения температуры.

На чертеже представлена принципиальная схема манометрического термометра., Манометрический термометр содержит термобаллон 1, разделенный жесткой перегородкой 2 на первую 3 и вторую 4 полости, причем объем полости 3 больше объема полости 4. К перегородке 2 с противоположных сторон приварены задающие сильфоны

„„. Ж ÄÄ 1712794 А1 ре в качестве измерительного упругого чув.ствительного элемента используется интегральный тензопреобразователь, размещенный в дополнительно введенном блоке преобразования в электрический сигнал, содержащем подмембранную и надмембранную полости. При этом задающие сильфоны размещены внутри термобаллона, внутренние полости задающих сильфонов сообщены между собой и вакуумированы, неподвижные бурты задающих сильфонов герметично соединены с дополнительно введенной жесткой перегородкой, разделяющей термобаллон на две полости разных объемов, сообщенные соединительными капиллярами. При этом одна полость сообщена с подмембранной полостью, а другая полость — с надмембранной полостью блока преобразования давления в электрический сигнал. 1 з.п. флы, 1 ил.

5 и 6, подвижные бурты которых герметизированы донышками 7 и 8 соответственно.

Внутренние полости задающих сильфонов 5 и 6 сообщены между собой и вакуумированы. В блоке 9 преобразования давления в электрический сигнал закреплен измерительный упругий чувствительный элемент— интегральный тензопреобразователь 10 давления, разделяющий блок 9 на две полости — подмембранную 11 и надмембранную

12. Подмембранная полоеть 11 блока 9 соединена капилляром 13 с первой полостью 3 термобаллона 1, а надмембранная полость

12 блока 9 соединена капилляром 14 с второй полостью 4 термобаллона 1. Внутренние полости термобаллона 1, капилляров 13 и 14 и блока 9 заполнены термометрической жидкостью 15, например полиметилсилоксановой жидкостью ПМС-10, Электрические

1712794

4 выводы интегрального тензопреобразователя 10 давления через герметичный электрический разъем 16 проводами 17 соединены с блоком 18 формирования выходного сигнала.

Термометр работает следующим образом:

Термобаллон 1 помещают в среду 19, температуру которой требуется измерить.

При установившемся значении температуры этой среды t> объемы жидкости 15 в полостях 3 и 4 термобаллона 1 равны соответственно значениям V> и Мг, причем объем V> больше объема Чг, а давления жидкости в этих полостях равны значениям Р1 и

Рг соответственно. Давление жидкости в полости 3, равное Р1, при любой температуре больше давления жидкости в полости 4, равного Рг, вследствие того, что приращение объема жидкости в полости 3 при увеличении температуры больше приращения объема жидкости в полости 4.

Давление жидкости Р1 через капилляр

13 передается в подмембранную полость 11 блока 9 преобразования давления, в электрический сигнал, а давление жидкости Рг через капилляр 14 передается в надмембранную полость 12 блока 9. При этом на интегральном тензопреобразователе 10 устанавливается перепаддавления ЛР = Р1Рг и формируется электрический сигнал установившегося значения, Этот электрический сигнал усиливается в блоке 18 формирования выходного сигнала до соответствующего значения, лежащего в пределах стандартной шкалы термометра, При изменении температуры контролируемой среды 19 до значения тг (например, температура увеличилась), объемы жидкости в полостях 3 и 4 увеличиваются соответственно на величины:

hv<=v> В ht (1)

hV2= V2 p ht (2) где hV> — изменение объема термометрической жидкости в полости 3 термобаллона;

h Чг — изменение объема термометрической жидкости в полости 4 термобаллона;

P — коэффициент температурного объемного расширения термометрической жидкости;

ht — изменение температуры контролируемой среды, Лt = сг — t>.

Изменение объемов жидкости ЛЧ1 и

ЛЧг вызывает изменение деформации (увеличение сжатия) задающих сильфонов 5 и 6 на величины соответственно: и

55

40 где ЛА1 — изменение деформации сильфона

ЛЛг — изменение деформации сил ьфона

6;

S1 и $г — эффективные площади сильфонов 5 и 6 соотвественно.

Изменение деформации сильфонов 5 и

6 вызывает реакцию сильфонов на жидкость, выражаемую изменением усилий, с которыми сильфоны воздействуют на термометрическую жидкость:

Л Р1 = h)i< 21; (5)

ДРг= ЛАг 2г, (6) где Л F< — изменение усилия со стороны задающего сильфона 5 на жидкость 15 в полости 3;

ЛРг — изменение усилия со стороны задающего сильфона 6 на жидкость 15 в полости 4;

Z< и 2г — жесткости сильфонов 5 и 6 соответственно.

Изменения усилий h Fi и Ь Рг вызывают изменения давлений жидкости 15 в полостях 3 и 4 термобаллона: р г1 (7)

ЛРг— (8) где ЛР— изменение давления жидкости в полости 3 термобаллоиа;

ЛРг — изменение давления жидкости в полости 4 термобаллона, Соответственно на измерительном чувствительном элементе — интегральном тензопреобразователе 10 давления — перепад давления между полостями 11 и 12 блока 9 изменится на величину h Рчэд — перепад давления на измерительном чувствительном элементе, Подставив значения (1) и (2) в (3) и (4) соответственно, (3) и (4) — в (5) и (6), (5) и (6)— в(7) и(8), а(7) и(8) — в выражение(9), получим: -д г (10)

$1 Яг

Если задающие сильфоны подобраны таким образом, что 2< = 2г, à 5> = Яг, то выражение (10) примет вид;

ЛРчэд Лt . (11) г

Выражение (11) является основным аналитическим выражением манометрического жидкостного термометра, из которого следует, что перепад давлений на измеритель/

1712794

Ь Рчзд «> г (12) Таким образом, при установившемся новом значении температуры контролируемой среды тг установится новое значение перепада давлений на интегральном тензопреобразователе 10 и новое значение электрического сигнала, усиленное блоком

18, будет соответствовать новому значению температуры сг, 2. Манометрический термометр по и. 1, отличающийся тем, что в качестве, термометрической среды применена жидкость.

Составитель Л. Балянина

Редактор Э. Слиган Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 529 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ном упругом чувствительном элементе — интегральном преобразователе, при известных конструктивных характеристиках термометра (известны эффективные площади и жесткости задающих сильфонов, объемы V> и Чг, и коэффициент объемного расширения термометрической жидкости), прямо пропорционален изменению температуры контролируемой среды, Решая выражения (11) относительно Лс, получим

Задаваясь требуемым диапазоном измерения температуры Лt> = tz- t> и рабочим диапазоном изменения перепада давлений на измерительном чувствительном элементе (интегральном тензопреобразователе давления) Л Р,эд, определяют необходимую разность объемов термометрической жидкости в полостях термобаллона, необходимую для реализации требуемого диапазона измерений:

ЛРчэд S г

Ч1- Чг =

При этом в термометре при любой длине соединительных капилляров влияние изменения температуры окружающего капилляры воздуха на точность измерения

5 температуры среды, в которой размещен термобаллон, компенсируется выравниванием внутренних объемов капилляров 13 и

14, подверженных воздействию окружающего воздуха.

Формула изобретения

1. Манометрический термометр, содержащий измеритель разности давлений в виде интегрального тензопреобразователя, 15 термобаллон,разделенный жесткой перегородкой на две полости разных объемов, заполненные однородной термометрической средой, при этом полости термобаллона соединительными капиллярами сообщены с

20 измерителем разности давлений, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него в каждую из полостей термобаллона введен герметизированный сильфон с вакуумиро25 ванной внутренней полостью, одним из торцов закрепленный на жесткой перегородке, имеющей отверстие, через которое внутренние полости сильфонов соединены между собой.