Устройство для измерения температуры

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее герметизированные , заполненные термометрической жидкостью измерительную и компенсационную термосистемы с блоками упругих чувствительных элементов, и блок .преобразования усилия в выходной сигнал, отлич ающее ся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения погрешности , обусловленной разбросом параNieTpOB конструктивных элементов устройства, в компенсационную термосистему введены, регулировочный сипьфон , снабженный узлом регулирования деформации, и микродозатор, содержащий запорный клапан и блок задания давления, причем микродозатор и регулировочный сильфон соединены с полостью блока упругих чувствительных элементов компенсационной термо- § системы. (П

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) 6 01 К 5 32

Э

et

ГОСУДАРСТ8ЕННЦЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

OllHCAHHÅ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3459143/18-10 (22) 23.06.82 (46) 15.10.83. Вюл. Р 38 (72) Е.Ф. Шполянский и М.И. Цырин (53) 536.513(088.8) (56) 1. Унифицированная система датчиков ГСП. Каталог. 01810000, .ОНТИПРИВОР, М., 1965 с. 83.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2980500/18-10, кл. G 01 К 5/32, 17.09 ° 80 (прототип). (54)(57) УСТРОИСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТЕМПЕРАТУРЫ, содержащее герметизированные, заполненные термометрической жидкостью измерительную и компенса„„SU„„1048334 А ционную термосистемы с блоками упругих чувствительных элементов, и блок .преобразования усилия в выходной сигнал, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения погрешности, обусловленной разбросом параметров конструктивных элементов устройства, в компенсационную термосистему введены. регулировочный сипьфон, снабженный узлом регулирования деформации, и микродозатор, содержащий запорный клапан и блок задания давления, причем мйкродозатор и регулировочный сильфон соединены с полостью блока упругих чувствительных элементов компенсационной термо- Я системы.

1048334

Изобретение относится к термометрии и может найти применение в системах автоматического контроля и . регулирования температурных режимов различных технологических процессов в промышленности. 5

Известно устройство для измерения температуры, содержащее герметиэированную, заполненную термометрической жидкостью измерительную термосистему и блок преобразования усилия в вы- 10 ходной сигнал f l ).

Однако данное устройство не обладает требуемой точностью измерения из-за погрешности, вызванной изменением температуры окружающей сре- )5 ды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее герметиэированные, заполненные термометрической жид костью измерительную и компенсационную термосистемы с упругими чувствительными .элементами и блоками формирования рабочих давлений, а также блок преобразования усилия в выходной сигнал (2 ).

Однако и это устройство несмотря на наличие компенсационной термосистемы обладает значительной погрешностью измерения при изменении температуры окружающей среды в больших пределах, например, от -50 до о

+50 C.

Цель изобретения — повышение точности измерения за счет устранения 35 погрешности, обусловленной разбросом конструктивных параметров элементов устройства.

Для достижения поставленной цели в устройстве для измерения темпера- 40 туры, содержащем герметиэированные заполненные термометрической жидкостью, измерительную и компенсационную термосистемы с блоками упругих чувствительных элементов и блок преобразо- 45 вания усилия в выходной сигнал, в компенсационную термосистему введены регулировочный сильфон, снабженный узлом регулирования деформации и микродоэатор, содержащий эапорный клапан и блок задания давления, причем микродоэатор и регулировочный сильфон соединены с полостью блока упругих чувствительных элементов компенсационной термосистемы..

На чертеже изображено устройство. 55

Устройство термобаллон .1, капилляр 2, блок 3 упругих чувствительных элементов измерительной термосистемы, рабочий сильфон 4, задающий сильфон 5, задающая пружина б,опор- 60 ный фланец 7, рама 8 термометра, шпилька 9, гайка 10, блок 11 упругих чувствительных элементов компенсационной термосистемы, рабочий и задающий сильфоны 12 и 13, задающая 65

1 пружина 14, фланец 15, шпилька 16, гайка 12, регулировочный сильфон 18, соединительный канал 19, опорный фланец 20, шпилька 21, гайка 22, капилляр 23, соединяющий микродозатор с блоком 11, микродозатор 24, сильфон 25 блока задания давления, сильфон 26 микродозатора, запорный клапан 27 блока задания давления, регулировочный винт 28, термометрическая жидкость 29, Т-образный рычаг 30, Г-образный рычаг 31, опоры вращения

32 и 33, подвижная опора 34, узел

35 сопло-заслонка, пневмореле 36, сильфон 37 обратной связи, винт 38 корректора нуля, измеряемая среда 39, кран 40 блока задания давления.

Устройство работает следующим образом.

Термобаллон 1 помещают в измеряемую среду 39 и,при измерении ее E температуры, например,, при повышении „ происходит увеличение объема термометрической жидкости. Избыточный . объем жидкости по капилляру 2 переместится .в полость блока 3, которая сообщается с полостью рабочего сильфона 4,, перемещение подвижного донышка которого ограничено рычагом 30, поэтому изменение объема жидкости в блоке.3 вызывает перемещение подвижного донышка сильфона 5 и деформацию пружины 6, Рабочее усилие измерительной термосистемы через ры.чаг 30, который поворачивается на некоторый угол относительно опоры

32, изменив зазор в узле соплоэаслонка 35, при этом увеличивается выходное давление в блоке преобразования.

Применив в качестве блока преобразования унифицированный преобразователь системы ГСП, имеющий пределы изменения выходного усилия 0

1,0 кГс, устройство обеспечивает измерение температуры в диапазоне от

-50 до 150 С, с диапазоном шкалы, равным, например, 10ОC. Изменение диапазона шкалы обеспечивается перемещением опоры 34 вдаль рычага 31.

При изменении температуры окружающей среды, например увеличении, задающий сильфон 5 с пружиной б измерительной термосистемы и задающий сильфон 13 с пружиной 14 компенсаLTHoHHoA термосистемы сжимаются, вызывая увеличение давления термометрической жидкости в обеих термосистемах, что, в свою очередь, увеличивает рабочие усилия, развиваемые сильфонами 4 и 12 на плечах рычага 30.

При уменьшении окружающей температуры происходит обратный процесс: объем термометрической жидкости внутри блоков 3 и 11 уменьшается, сильфон 5 с пружиной б и сильфон 13 с пружиной 14 растягиваются, реакция этих сильфонов и пружин на термомет1.048334 рическую жидкость уменьшается, соответственно уменьшается давление термометрической жидкости в обеих термосистемах и уменьшаются рабочие усилия, развиваемые сильфонами 4 и

12 на плечах рычага 30.

Полная температурная компенсация термометра, а следовательно, и высокая точность измерений, обеспечивается равенством крутящих моментов, развиваемых йа рычаге 30 рабочими 0 сильфонами 4 и 12 измерительной И компенсационной термосистем. Это ра.венство должно сохраняться при любых значениях температуры окружающей среды., 15

Так как конструктивные параметры измерительной и компенсационной термосистем (эффективные площади и жесткости рабочих и задающих сильфо-. нов, жесткости пружин, объемы тер- 20 мометрической жидкости и плечи 0> H

8к) практически никогда не бывают одинаковыми (по ГОСТ 21482-76 эффективные площади сильфонов одного типоразмера могут отличаться íà +5%| а жесткости сильфонов — на +25++40%), то необходима такая настройка термометра, которая при любых значениях укаэанных, параметров обеспечивает

его точную и стабильную работу, Требуемую настройку обеспечивают специальные конструктивные элементы термометра.

Настройка производится следующим образом. Определяют величину и знак погрешности термометра при изменении З5 температуры окружающего воздуха от +20 до +50ОС и до -50 С. Если погрешность термометра превышает допустимый предел, а знак погрешности, плюс (т.е. при повьыении темпе- 4О ратуры .выходной сигнал увеличивается), то это означает, что крутящий момент, развиваемый давлением термометрической жидкости измерительной термосистемы, на одном плече рычага 45

30 больше крутящего момента, развиваемого давлением термометрической жидкости компенсационной термосистемы на другом плече. Следовательно, необходимо увеличить давление, раз-: вивающееся в компенсационной термосистеме при повышении температуры .. окружающего воздуха, т.е. необходимо увеличить объем термометрической жидкости в рабочей части, компенсационной термосистемы. цля этого фикси- 5 руют значение выходного сигнала. Во вйутреннюю.полость сильфона 25 микродозатора 24 от любого источника давления подают давление сжатого газа Рзд . Открывают запорный клапан

27 и, изменяя давление в сильфоне 25, устанавливают в компенсационной термосистеме давление термометрической жидкости, при котором выходной сигнал термометра превышает зафиксированное перед регулированием значение на величину установленной погрешности. Перекрывают кран и при.установившемся давлении P в сильфоне

25 вращением гаек 22 йеремещают опорный фланец,20 сильфона 18 вниз. При этом увеличится объем сильфона 18 и . термометрическая жидкость из полости микродозатора 24 перетекает в полость сильфона 18. Перемещение фланца 20 вниз прекращают при достижении выходным сигналов термометра начального (зафиксированного) значения. Эакрывают клапан-27 микродозатора (вращением винта 28) . Повторно проверяют погрешность термометра от изменения окружающей температуры и, при необходимости, повторяют приведенные операции по коррекции этой погрешности до допустимого предела °

Если знак погрешности минус, то объем жидкости в сильфоне 18 уменьшают путем задания в сильфоне

25 давления, прн котором выходной сигнал термометра меньше начального (зафиксированного) значения на величину установленной погрешности, и перемещением фланца 20 вверх до тех пор, пока давление жидкости в компенсационной термосистеме не обеспечит увеличение выходного сигнала до начального (зафиксированного) значения.

Таким образом, наличие в предлагаемом термометре регулировочного сильфона 18 с его узлом регулирования деформации (деталей 20, .21 и 22) и микродозатора жидкости (деталей

24 — 28) обеспечивает воэможность точной настройки термометра и высокую точность измерений.

Ю

Предложенное устройство испытано на опытных образцах с диапазоном шкалы 100С в общем диапазоне температур от -50 до +150ОС. При этом изменение температуры окружающего воздуха в пределах от -50 до +50 С вызывает погрешность не более +0,1 С на 10ОC изменения температуры.

1048334

Составитель A. Тереков

Редактор A . Долинич Техред В.далекорей Корректор Л. Патай

Заказ 7920/47 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул; Проектная, 4