Манометр

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ИИЗЬСТВУСоюз Советских Социалистических Реснубиик(22) Заявлено 11.0379 (21) 2733954/18-10с присоединением заявки Мо(5)м, кд,6 017/18 Государствеииый комитет СССР ио делам изобретеиий и открытий3 .,. Ленинградский ордена Ленина политехническйй"мнстцтут им. М. И. Калинина(54) МАНОМЕТР 1Изобретение относится к измерительной технике и может найти широ" кое 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 11 .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 электрическойсхемой преобразова- . 20 ния и управляемый электромагнитныйклапан 21Однако это устройство обладает недостатком, заключающийся в том, что при измерении давления порядка Рк10 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 фик" саторов 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 Ал 107), от которых формируются световые потоки посредством узких щелей диафрагмы 7. Концы трубки 1 соединены с двумя выходами, например поворот"ного переключающего электромагнитного клапана 8. Один вход клапана соединен с окружающей средой, другойс источником измеряемого давления РХ, Таким образом, электромагнитный клапан подключает к капилляру 2 или сумму измеряемого Рх и опорного Рц давления, создаваемого высотой столбика ртути (Р 0= Нн), или их разность Р -Р 0 . Эти давления, приложенные к капилляру, вызывают расход жидкости, который интегрируется интегратором 9 и преобразуется в перемещение ртути 6. Выбросы ртути нверх исключаются капиллярным сужением 10. Перемещение 6 преобразуется фотодатчиками 4 и 5 в электрические напряжения О и О, которые годаются на дискриминатор 11 уровней О, и О (например триггер Шмидта). На выходе дискриминатора формируются прямоугольные импульсы, длительность которых с и с является выходным параметром. С другой стороны эти импульсы поступают на Формирователь 12 импульсов уeранления 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 (Рх = 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 Рх, большего давления Р 0, создаваемого высотой Н столбика ртуРхР 0 =7 Ъ Н 0, 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-Ре, под действием которого осущеатнлявтая постоянный расход жидкости через капилляр 2х РО1 0"- М 6где й = - - гидравлическое сопрок утивление капилляра1 ч - вязкость жидкости,1.и д - длина и диаметр капилляра.Объем ьЧ, = 5; Ь 0, заданный площадью 5 и расстоянием 10 между фотоприемниками 4 и 5, электрически фиксируется при движении ртути с помощью дискриминатора уровня 11. Дискриминатор уровня 11 формирует навыходе прямоугольные импульсы напряжения, длительность которых с равна времени равномерного движения,например верхнего мениска ртути междуи измеряемое давлениер рХ= О+ . =7 .ннне 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 врЕМени с = 0 столбик ртути находится в крайнем нижнем положении под действием постоянного давления Р = Р -Р 0, приложенного к ка пилляру с динамическим сопротивлениемК и большой динамической емкостьюисточника давления малого ннутреннего сопротивления, Интенральная характеристика расхода линейна Ь(с) Д 5 = Яс (прямая А, фиг, 2). В моментыравенства Ь, (С) и уровНей 6 и 6дискриминатором 11 формируются поло=жительные импульсы, длительность между которыми равна с . После второгоимпульса дискриминации столбик ртутипродолжает перемещаться вверх н течение времени задержки д с, необходимого для переключения клапана и затухания переходных процессов. По истечении ЬС, начинается обратное движение ртути и в области и -1, имеетместо установившийся процесс равномерного движения под действием постоянного давления Р + Р 0 на капилляре, описываемого линейной интеграль ной характеристикой расхода)И)=-4 (в)В моменты равенства Ь(с) и уровнейЬ 1 и Ь формируются отрйцательные им пульсй, определяющие длительностьс,5 10 15 20 25 заданными уровнями перемещения 6 и6Объем( ди при 0а июль, ьч- Через некоторое время задержки,создаваемое формирователем 12,электромагнитный клапан 8 переключаетсян положеяие б, и верхний конец трубки соециняется с источником измеряемого давления Р, а нижний - с окружающей средой. Теперь к капилляру 2приложено давление Р + Рн, под действием которого осуществляется постоянный обратный расход жидкостиРх+ 0и расстояние В 0 верхний мениск ртутипроходит за время с, определяемоеиз уравнения расхода0При разных расходах 0 и Я фиксируется один и тот .же объем, уравнение преобразованияРго - -НО,Предлагаемый манометр в отличиеот обычных О-образных позволяет прималой высоте Но столбика ртути измерять на порядок большие давленияР ) 10 Н мм.рт.ст.Для предупреждения выливания ртути из трубки 1 сверху целесообразновыполнить капиллярное сужение. Длярасширения возможностей манометра суспехом в качестве рабочей расходнойсреды может быть использована любаяне реагирующая со ртутью жидкость,например дистиллированная вода. Дляуменьшения погрешности линейности,вызванной изменением гидростатического давления жидкость в процессеинтегрирования, следует свести к минимуму изменения уровней жидкости в 25 ЗО Выходным временным параметром является отношение суммы к разности временных интерваловВд Ь,ф"-а результат измерения давления5р =уине зависит не только от динамического солротивления капилляра но и от дрейфа уровней П и Ь и нестабнльиостей дискриминатора уровня. 10Малая методическая погрешность предлагаемого манометра позволяет обеспечить высокую точность преобразования (погрешность десятые процента и менее), обуславливаемую стабиль-ной опорой сообщающихся сосудах за счет увеличения площадей поверхности жидкость- воздух,Временной параметр на выходе предлагаемого манометра позволяет легко получить результат измерения в цифровой форме.формула изобретения, Манометр, содержащий трубку со ртутью и жидкостью, фиксаторы уров" ня ртути с электрической схемой преобразования и управляемый электромагнитный клапан, о т л и ч а ю " щ и й с я 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 экспертизе1. Патент ВеликобританииР 1441266, кл. С 1 й.2. Патент Японии 50-2828,кл. 111 С 211, 1975 (прототип)..г Составитель В. Козлов Матюхина Техред М. Рейвес КорректорМ.Тираж 918 Государственно лам иэобретениМосква, Ж,Подписнокомитета СССРи открытийаушская наб , д. 4