Манометрический термометр

, 1712794 РЕСПУБЛИК 601 К 5 32 ОБ САНИЕ ТЕН ДЕТЕЛ ЪСТВ АВТОРСКОМУ(21) 4600278/ (22) 31.10.88 (46) 15,02.92. (75) Е,Ф,Шпо (53) 536.513(0 (56) Авторско М 1281920, кАвторско М 1645852,Бюл. В 6лянский и М,И.Пы 88.8)е свидетельство Сл. 6 01 К 5/32, 198 е свидетельство Скл, б 01 К 5/00, 10. н У)Сю оростром термоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР(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 чувствительныйэлемент и задающие чувствительные элементы, например сильфоны, заполненные термометрической жидкостью термобаллон и соединительные капилляры. В термометИзобретение относится к иению, а именно к манометричеметрам. 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 пере-. городкой 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 ре в качестве измерительного упругого чувствительного 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, Электрические1712794 4 и ЛЧ 2= Ч 2 ф Лт,(2) 45 50 10 22оны подобраны 2 а Я 1 Я 21 то Если задающие с таким образом, что 2 выражение (10) примет емпературы контроли 2-С 1 уемо Л 1 . (1 чэд ется основным анаманометрического а, из которого слеий на измерительвыводы 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 11 объемы жидкости 15 в полостях 3 и 4 термобаллона 1 равны соответственно значениям Ч 1 и Ч 2, причем объем Ч 1 больше объема Чг, а давления жидкости в этих полостях равны значениям Р 1 и Р 2 соответственно. Давление жидкости в полости 3, равное Р 1, 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 Р 1 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 перепад давления Л Р = Р 1- Р 2 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:ЛЧ 1=Ч 1 Р Л, (1) где Лч 1 - изменение объема термометрической жидкости в полости 3 термобаллона;Л Чг - изменение объема термометрической жидкости в полости 4 термобаллона;ф - коэффициент температурного объемного расширения термометрической жидкости;Лт-изменение тр йсреды, Лс=с Изменение объемов жидкости ЛЧ 1 и Л Чг вызывает изменение деформации (увеличение сжатия) задающих сильфонов 5 и 6 на величины соответственно: 5 10 15 20 25 30 35 40 где ЛА 1 - изменение деформации сильфона5; ЛЛг - изменение деформации сил ьфона 6;31 и 32 - 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 Е 1 = ЛА 121; (5) ЛЕ 2= ЛА 2 22, (6) где Ле 1 - изменение усилия со стороны задающего сильфона 5 на жидкость 15 в полости 3;Ле 2 - изменение усилия со стороны задающего сильфона б на жидкость 15 в полости 4;21 и 22 - жесткости сильфонов 5 и б соответственно.Изменения усилий Л Е 1 и Л Е 2 вызывают изменения давлений жидкости 15 в полостях 3 и 4 термобаллона;ЛР ЛЕ 1(8) где ЛР 1 - 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 Л 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: Выражение (11) явл литическим выражение жидкостного термомет дует, что перепад давле(12) 35 Составитель Л, БалянинаТехред М.Моргентал Корректор О. Кравцов ктор Э, Слиган оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго гарина, 10 ном упругом чувствительном элементе - интегральном преобразователе, при известных конструктивных характеристиках термометра (известны эффективные площади и жесткости задающих сильфонов, объемы Ч 1 и Чг, и коэффициентобъемного расширения термометрической жидкости), прямо пропорционален изменению температуры контролируемой среды,Решая выражения (11) относительно Ь 1, получим Задаваясь требуемым диапазоном измерения температуры ЛИ = тг- ц 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: ЛРчэдЯгЧ 1- Чг = 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 1 г,каз 529 Тираж ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, ЖПри этом в термометре при любой длине соединительных капилляров влияние изменения температуры окружающего капилляры воздуха на точность измерения 5 температуры среды, в которой размещентермобаллон, компенсируется выравниванием внутренних объемов капилляров 13 и 14, подверженных воздействию окружающего воздуха.10 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения температуры, в него в каждую из полостей термобаллона введен герметизированный сильфон с вакуумиро ванной внутренней полостью, одним из торцов закрепленный на жесткой перегородке, имеющей отверстие, через которое внутренние полости сильфонов соединены между собой.30 2, Манометрический термометр по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве, термометрической среды применена жидкость. Подписноеизобретениям и открытиям при ГКНТ С5, Раушская наб 4/5