Манометр

 

ОП ИСАИ ИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЗЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реснубиик

PiI800741 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 11.0379 (21) 2733954/18-10 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет

Опубликовано 30.0131. Бюллетень М 4

Дата опубликования описания 300131 (я)м. к.

G 01 L 7/18

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 531 ° 787 (088. 8) r

1 C (В.С. Моисейченко и H.Ï. Кремлфский !!.=/

t.

Ленинградский ордена Ленина политехническйй"мн тцтут им. М. И. Калинина (72) Авторы изобретения (71) Заявитель.

{54) МАНОМЕТР

1 Изобретение относится к измерительной технике и может найти широкое применение для измерения величин давлений от.десятых долей до единиц атмосфер.

Известны жидкостные манометры,в которых измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым разностью уровней жидкости в сообщающихся трубках (1j .

Недостатком таких манометров является сложность измерения значительных перемещений, громоздкость таких манометров и т.д.

Наиболее близким по технической 15 сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому манометру является устройство, содержащее трубку со ртутью и жидкостью, фиксаторы уровня ртути с электрической схемой преобразова- . 20 ния и управляемый электромагнитный клапан E2) .

Однако это устройство обладает недостатком, заключающийся в том, что при измерении давления порядка Рх

10 Па разность уровней составляет около одного метра и требует большого количества ртути, что представляет повышенную опасность в аварийной ситуации, а также точности измерения. 30

Цель изобретения — повышение точности преобразования, повышения надежности и уменьшения габаритов устройства. указанная цель достигается тем, что трубка снабжена капиллярными сужениями, между которыми размещена ртуть, концы трубки соединены с двумя выходами управляемого электромагнитного клапана, один из входов кото" рого соединен с источником измеряемого давления, другой — с источником опорного давления, а управляющая обмотка клапана — с выходом схемы фиксаторов уровней.

На фиг. 1 схематически представлена конструкция и схема предлагаемого манометра, на фиг. 2 - временная диаграмма работы.

Манометр содержит стеклянную трубку 1 с жидкостью и капилляром внизу

2, в которую введен столбик ртути 3, Рядом с трубкой установлены фотоприемники 4 и 5 фиксаторов перемещения ртути. Фотоприемники 4 и 5 освещаются источниками света б (световоды

Ал107), от которых формируются световые потоки посредством узких щелей диафрагмы 7. Концы трубки 1 соединены с двумя выходами, например поворот"

800741 ного переключающего электромагнитного клапана 8. Один вход клапана соединен с окружающей средой, другой— с источником измеряемого давления

Р . Таким образом, электромагнитный клапан подключает к капилляру 2 или сумму измеряемого Рх и опорного Pz давления, создаваемого высотой столбика ртути (P0= Н0„), или их раз-. ность Р„ -Р0 . Эти давления, приложенные к капилляру, вызывают расход жидкости, который интегрируется интегратором 9 и преобразуется в перемещение ртути h. Выбросы ртути нверх исключаются капиллярным сужением 10.

Перемещение h преобразуется фотодатчиками 4 и 5 в электрические напряжения 0„ и U 2, которые годаются на дискриминатор 11 уровней 0,„ и О(, (например триггер Шмидта). На выходе дискриминатора формируются прямоугольные импульсы, длительность которых t„ и t является выходным параметром. С другой стороны эти импульсы поступают на формирователь 12 импульсов упранления электромагнитным клапаном.

Работа манометра осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии клапан 8 находится н положении а,, при котором нижний конец трубки соединен с источником измеряемого давления Р., а верхний — с окружающей средой. При отсутствии измеряемого давления (Р = О) столбик ртути 3 находится н йижнем крайнем положении, и капиллярное сужение 2 препятствует перемещению нннз (ныливанию) ртути из трубки 1. При наличии измеряемого давления Р к, большего давления РО, создаваемого высотой H столбика ртути Р„ > P0 = f.t(, H0, где "- плотность ртути, д — ускорение силы тяжести, ртуть начинает подниматься ннерх.

Пренебрегая, для упрощения, силами сопротивления равномерному движению ртути н широкой трубке можно считать, что к капилляру 2 приложено давление ьР„ "- Р„-Р0, под действием которого осущеатнлявтая постоянный расход жидкости через капилляр 2 Х 0

1G "M Р где R =- — - гидравлическое сопрок у тивление капилляра вязкость жидкости, 1.и d — длина и диаметр капилляра.

Объем aV = S; h0, заданный площадью S и расстоянием h0 межДУ фотоприемниками 4 и 5, электрически фиксируется при движении ртути с помощью дискриминатора уровня 11. Дискриминатор уровня 11 формирует на выходе прямоугольные импульсы напряжения, длительность которых t равна времени равномерного движения,например верхнего мениска ртути между и измеряемое давление р р

Х= 0 + t =7 %-НО Ъ не зависит от динамического сопротивления капилляра, т.е. ни от геометрических размеров его, ни от вязкости жидкости.

Временная диаграмма работы манометра показана на фиг. 2. В начальный момеит врр 4ени t = 0 столбик ртути находится в крайнем нижнем положении под действием постоянного давления Р„ = Р„ -Р0, приложенного к ка4() пилляру с динамическим сопротивлением

R и большой динамической емкостью источника давления малого ннутреннего сопротивления. Интенральная характеристика расхода линейна h„(t) — Q„t (прямая А, фиг. 2). В моменты равенства h, (t) и уровней 6„ и h2 дискримиидтрррц 11 фбр((даруются Подо= жительные импульсы, длительность между которыми равна с . После второго импульса дискриминации столбик ртути продолжает перемещаться вверх н течение времени задержки д t необходимого для переключения клапана и затухания переходных процессов. По истечении t„, начинается обратное движение ртути и в области и -h„, имеет место установившийся процесс равномерного движения под действием постоянного давления Р„ + Р0 на капилляре, описываемого линейной интегральЯ ной характеристикой расхода ()=-4 (в)

В моменты равенства h (t ) и уровней

h1H Ь„формируются отрйцательные им4$ пульсй, определяющие длительность с.

25 заданными уровнями перемещения Ь„ и

h Объем йЧ @ д

Ф., 1 и при

R - "cohst. ЬЧ„

° " RK

Через некоторое время задержки, создаваемое формирователем 12,электромагнитный клапан 8 переключается н положение б, и верхний конец трубки соециняется с источником измеряемого давления Р„, а нижйий — c окружающей средой. Теперь к капилдяру 2 приложено давление Р„ + P0, поД действием которого осуществляется постоянный обратный расход жидкости

2 и расстояние h0 верхний мениск ртути проходит за время t, определяемое из уравнения расхода 2

При разных расходах О„и Q фиксируется один и тот .же объем, уравнение преобразования

Х 0) - (" О) 2

800741

Рго у%80

Предлагаемый манометр в отличие от обычных 0-образных позволяет при малой высоте Но столбика ртути измерять на порядок большие давления

Р„ ), 10H> мм.рт.ст.

Для предупреждения выливания ртути из трубки 1 сверху целесообразно выполнить капиллярное сужение. Для расширения возможностей манометра с успехом в качестве рабочей расходной среды может быть использована любая не реагирующая со ртутью жидкость, например дистиллированная вода. Для уменьшения погрешности линейности, вызванной изменением гидростатического давления жидкость в процессе интегрирования, следует свести к минимуму изменения уровней жидкости в

30

Выходным временным параметром является отношение суммы к разности временных интервалов .Ь .=т„, +"1 - 1. а результат измерения давления

5 р =у.ц:.н .т не зависит не только от динамического солротивления капилляра но и от дрейфа уровней h u h и нестабильностей дискриминатора уровня. 10

Малая методическая погрешность предлагаемого манометра позволяет обеспечить высокую точность преобразования (погрешность десятые процента и менее), обуславливаемую стабиль- 45 ной опорой сообщающихся сосудах за счет увеличения площадей поверхности жидкостьвоздух.

Временной параметр на выходе предлагаемого манометра позволяет легко получить результат измерения в цифровой форме. формула изобретения, Манометр, содержащий трубку со ртутью и жидкостью, фиксаторы уровня ртути с электрической схемой преобразования и управляемый электромагнитный клапан, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности преобразования давления, уменьшения габаритов и повышения надежности, трубка снабжена капиллярными сужениями, между которыми размещена ртуть, концы трубки соединены с двумя выходами управляемого электромагнитного клапана, один из входов которого соединен с источником измеряемого давления, а другой — с источником опорного давления, а управляющая обмотка клапана соединена с выходом схемы фиКсаторов уровней.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

Р 1441266, кл. G 1 N.

2. Патент Японии 50-2828, кл. 111 С 211, 1975 (прототип).

800741

Составитель В. Козлов

Редактор В. Матюхина Техред М. Рейвес, КорректорМ. Шароши

Заказ 10404/53 Тираж 918, Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП. "Патент", r. Ужгород. ул. Проектная, 4