Способ измерения потока и количества газа и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 511 4 г 01 1. 7/ Я ПОТОКА СТРОЙСТВО д ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(7) Иркутский государственный универсигет им. А. А. Жданова(56) Авторское свидетельство СССР927321, кл. С 01 1. 7/14, 1981.Химия и химическая технология. Извссгия ВУЗов. Т. 14,5, 974. с, 785 - 787. (54) С 11 ОСОБ ИЗМЕРЕН ИИ КОЛИЧЕСТВА ГАЗА И Уг 1.г 1 Я ЕГО ОСУЦЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к вакуумной технике, а именно к изучению кинетики процессов газовыделения материалов при термовакуумной обработке. Целью изобретения является повышеие точности измерений и раснирецие диапазона измеряемых давлений, Устройство содержит камеру для измеряемой среды в виде двух сильфонов, преобразователь давления в электрический сигнал в виде дифференциального емкостного манометрического преобразователя, систему управления, процессор, электро- клапан. 11 о мере поступления газа из источника объем полости камеры увеличивают с такой скоростью, что давлеьиеазп в полости камеры остается постоянным.Изменение объема полости камеры обеспечивается системоц управления, связацои с преобразователем давления в электрическцй сигнал. Так как в устройстве использован сильфон в качестве элемента переменного объема, величина внутренней поверхности накопительной камеры остается практически постоянной. Так как давление газа в полости камеры постоянно, то и плотность сорбированного слоя тоже постоянна, а значит и количество выделенного исто;циком газ определяется изменением объема цакоццтелыюй полости камеры, Количество газа, вь 1 деленное источником за время удаления части газа из накопительной полости камеры, а также поток (скорость газа выделения) измеряются управля 1 огцим проце сором в конце цикла накопления. Способ и реализуюгцее его устройство обеспечивают проведение длительных цзобарцых измерений потока и количество газа в ццро ком диапазоне рабочих давлений от атмосферного до высокого вакуума. Высокая точность измерений обусловлена исключением влияния процесса измерений на кинетику газовыделения и отсутствием сорбционцодесорбционных явлений в измерительной ис-ти устрйства. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.45 50 55 лИзобретение 0 носится к вакуумной технике, а именно к способам измерения цоокы и ко,)ицсста ыза и устройствам для цроедеция эих измерений, и наиболее полно его озможцости реализукпся при низких дав, гс циях газа для автоматического изучения кинетики процессов газовыделения хс риаз 0 цри гермовакуумцой обработке.1(ель изобретения - повышение точности измерений и расиирецие диапазона из- (рсмых дс(, с(ц.На цсртежс цриеде: принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого сцососа.Способ осу(цествлякт следующим обраНакопительная полость с находящимся цей источником газа откацивается до .ядыццого условиями эксперимента давлеия.110 мерс поступления газы из источник 00 ьсм юлости ка мерь увеличивают с такой скоростью, что давление газа цо,исти камеры остается постоянным. Измс ценив об ьема полости камеры обессвг)нп омытическим устройством, свя ц)ым с р(0 гразователем давления в элекрццс ски сц цы. подсоединенным к накопи(,(ц 0 00, 0 стц камеры.1 ск к к ) сгройстве, реализующем ре,г( и, сн(об, использован сильфон к чесп с г(;сцг( переменного обьема, с,)цццц ц, рсц(цей поверхности накопите.ьой камер)ы о( гается практически поспи 0(.ык как давление газа в полос камеры постоянно, то и плотность (0 р(ирсвыс(0 слоя тоже постоянна, а зна(цг ко,(и н ство выделенного источником гс га оц редсляс тя изменением объема нансиигольной цо,ос(и камеры.10 окоцапин фазы накопления, т. е. цри достижении объемом полости камеры в момент времени ( заданной максимальной величины Ч, накопительную полость камеры сообщают с линией откачки газа через калиброванный канал малой проводимости.Го мере эвакуации газа из накопительной камеры ее объем уменьшают с такой скоростью, цто давление газа в камере остается постоянным. Количество газа, выделенное источником за время удаления части газа из накопительной полости камеры, а также поток (скорость газовыде,)еция) измеряются управляющим процессором конце цикла накопления.110 окончании каждого цикла измерений (гостуцишее :я цикл ко,ичество газа суммируют с количеством за предыдущие (ик, (ы.,3 цы)еия колицеста газа, скорости газоыделеция и времсци, прошедшего с начала измереци(, цссгуцсп ца регистрирующее устройсти).с:цособ осуцсеств,яют с помо)цью устройства, которое содержит камеру в виде 5 О 5 20 25 30 .55 40 2двух тонкостенных сильфоцов 1 и 2, соосно присоединенных к находящемуся между ними подвижному элементу 3. Последний делит камеру на две полости. сообгценные между собой калиброванным каналом, нормально закрытым под воздействием пружины 4 перекрывающим элементом электроклапаца 5. Сильфоны закреплены между впускными 6 и выпускными 7 патрубками. Патрубки снабжены фланцами 8 и 9, выполняющими роль торцовых стенок камеры, и скреплены между собой шпильками 10, параллельными оси сильфонов, Зти шпильки служат направляющими для закрепленного на них с возможностью перемещения подвижного элемента 3, который связан с исполнительным механизмом 11.Для определения давления газа в измерительной части устройства служит нечувствительный к составу газа преобразователь давления в электрический сигнал в виде дифференциального екостного манометрического преобразователя (МЕГ 1 ) 12. Измерительная камера 13 )пследцей соединена с впускным цатрубком 6 акуумпроводом 14 малого сечения, а камеры )5 сравнения МЕГ 1 откачана до давления, не превышающего предел чувствитель:(тц МЕП.Сильфон 1, впускной патрубок 6, имери тельная камера 13 МЕП, вакуум-провод 14 и подсоедйненная к впускному цатрубку 6 реакционная емкость (це указана) образуют измерительную (накопительную ) полость камеры переменного об ьема.Объем накопительной камеры .яцсит от положения подвижного элементы 3 и определяет электрическую емкость С коаксиального конденсатора с электродами 16 и 17, охватывающими сильфон . 10 дижный электрод 16 преобрызоватс,( з(к;( ц лен на элементе 3, а неподвижцыи электрод 17 через электроизоляциоцну 0 втулку 18 крепится к фланцу 8 цли к шпилькам О. Накопительная полоспь через канал элемента 3 и седло 19 цри о-.- крытом клапане 5 сообщается с линией откачки, включающей сильфоц 2 и выпускной патрубок 7. Система управления устройством содержит процессор, к входу которого через блоки управления цифровыми приборами 20 и 21 подключены цифровые измерители 22 и 23 емкости. К входу измерителя 23 подключен МЕП 12, а к вход измерителя 22 -- емкостный преобразователь. Обмотка 24 клапана 5 подключена к процессору через устройство управления релейными элементами 25, а исполнительный механизм 11 через цифроаналоговый преобразователь 26. Для регистрации параметров газовыделения к процессору подключены цифропечетающее и многоканальное самопишущее устройство 27.3Устройство работает следующим образом.Выде.)як)цийся газ обуславливает неког)рый рос, давлсця Р в накопительной цо,н)сти камеры, цто вызывает изменение емкости 5 Г.11 12 от С, при заданном рабоцем давлении Р до некоторой величины С. Измеренное значение С с измерителя 23 емкости через блок управления цифровыми приборами 2 поступает в процессор, где определяется величина разбаланса устройства (значение С заложено в оперативнук память). На основе получаемых значений разбаланса процессор формирует сигнал управления, который через цифроаналоговыи преобразователь 26 поступает на исполнительный механизм 11. В результате скорость перемещения элемента 3 механизмомстановится такой, что рост колицества газа в накопительной камере компенсируется, величением об ьема сильфоцаи давление газа остается постоянным. Смещение корпуса 3 от исходного положения пропорционально изменению емкости С между электродами 16 икоаксиального емкостного преобразователя. Текущее значение емкости С, измеренное цифровым измерителем 23, через блок управления цирровыми приборами 21 поступает в процессор и сравнивается с С, соответствующей предельномузаданному смещецио элемента 3.При выполнении условия С:,С накопление заканчивается. Процессор запоминает величину сигнала управления исполнительным механизмом 1, формирует сигнал, поступающий в блок управления релейцыми элементами 25, с которого запитьваетя обмотка 24, открывающая клапан 5. Через преобразователь 26 на исполнительный механизм 1подается сигнал, соответствующий по величине сигналу в конце гредьдущего цикла эвакуации накопленного газа, цто сводит к минимуму откло. цения давления в накопительной камере от Р, при переходе к эвакуации накопленного газа и ускоряет время устаноьления величины сигнала, необходимой д,я стабилизации давления.В процессе эвакуации газа его количество в накопительной полости камеры уменьшается, поддержание давления неизменным приводит к уменьшению объема сильфоназа счет его сжатия при перемещении элемента 3. а следовательно, к уменьшению емкости между электродами 6 и 1. При выполнении условия С)С,процессор запоминает величину сигнала управления механизмом 11, формирует сигнал, который, поступая В блок управления релейцыми элементами 25, вьзывает обесточцвание обмотки 24 и закрытие клапана 5. Через преобразователь 26 ца исполнительный механизм 11 подается сигнал, равный432353 5 10 15 20 Формула изобрегения 25 30 35 40 45 50 55 по величине сигналу в конце цре ыду щей фазы накопления. При этом ут РОЙСТВО ПРИХОДИТ В ИСХОДЦОР СОСГО 51 ЦИЕ, т. е. начинается следующий цикл изме)ецц.11 о окончании фазы накопления поЛОВию Су , проц ссор зацмин 1 в) мя начала эвакуации газа 1,;О,с шш значения потока и его производны,. 1 о кчании каждого цикла измерений ИОуцив шее за цикл количество газа лчму гц с количеством за предыдущие цик,ы цлмереций.Предлагаемый способ и реалилуюцес его устройство обеспечивают проведенц дзцтельных изобарных измерений потока и ко.цчества газа в широком диапазоне )аО чих давлений от атмосф рного;о выо,О- го вакуумаВысокая точность измерений обсовлс на исключением влияния процеса 1 л мерений на кинетику газовыделения и О, сутствием сорбционно-десорбционцых яв, ций в измерительной части устройства. 1. Способ измерения потока ц кличества газа путем измерения скоро ти 1 лмецения и величины зацимаемоо цк, иливаемым газом замкнутого объемаобеспечении в цем нос тониного,11" 1.:газа, олиающийс.ч тем, цто, 1,"л.выпения чувствительности, точц и иширеция диапазона рабочих давк ци, 1;),накопленное количество газа цз об вема ц .дицески удаляют, при этом как рцкоплеции газа, так ц при еп) у;:1,1 1"Оста Вл яют постоян 1 ь м и д;1 вс це ц;,Объеме и поверхность 0 са, ко1 т)щую г газом, затем измеренные вс,ц 1готока в каждом периоде из м РСППГИСтРИРУЮт, а КОЛИЧЕтВО за, Ц )С)Ц,ьв каждом периоде, сумчи) )тр,ру от.2. Устройство для измеПц)1лицества газа, содержацес каленную подвижным элем; гсмлости, Одна из коп)рык ООО 1 ец 1ЛОМ, ВЫПОЛЦЕЦЫМ В ОДОИ Цл1."в)стенок камеры, с измеряемой средоцобразователем давлеци 5 в элекгрифес .1,сигнал, а друг;я полость через огвертц,вьшолненное в другой торцовой стенке камеры, сообщена с системой откачки, ц.полнительный механизм изменения обьемкамеры, взаимодействующий с подвижны:,элементом, и измерите, льный преобразов;тель изменения объема ка мерь. в э, ек.рический синал, устройтво управлениярегистратор, отлсчающее:я тем,;то. с це,ьк;повьшения чувствительности, точно гц и р;ширеция диапазоца измеряемых .авлецгаза, в це О вве,сц э, кгроклаццц. ра,цложеццый а Поццил. элемецге, и ц;11:1:,1ляюцие, цп которых р) ИО 1 ожец Однцк.432353 1 тлципнма кос г а в и тел ь О Сл кгс арсГскрел И. ВсрссТщгаж 847енного когнитета СССР по делам изМосква, Ж - 35, Раушская наб.,играфиисское прслприятие, г. Ужго вКорректор ОПолписнособретений ид. 4(5 1 с лак гор :1 акаа о 1 ВНИИП 1 И., 1 с рва к 4 ЗЗ 1 осула рот 13035 кт вен по-по,юй элемент с возможностью перемещения вдоль оси камеры, при этом направляющие закреплены между торцовыми сенками камеры, а камера выполнена в виде двух соосных сильфонов, соединенных между собой подвижным элементом, причем в нем выполнен калиброванный ка 6нал. с седлом, В котором размещен перекрывающий элемент электроклапана, а электрические цепи электроклапана и исполнительного механизма через устройство управления соединены с измерительным преобразователем изменения объема в электрический сигнал.