Манометрический жидкостной термометр и способ его настройки

 

Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений при перенастройке диапазона измерения. Внутри термобаллона 1 установлен регулировочный сильфон 2 с резьбовым штоком 3 и ходовой гайкой 7. При изменении температуры контролируемой среды 31 объем термометрической жидкости 26 в термобаллоне 1 меняется, что приводит к ее

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) 0 (1l) 1511 4 G 01 К 5/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3708025/24-10 (22) 07.03.84 (46) 07.01.87.Бюл, У 1 (72) Е.Ф.Шполянский, В.М,Лебедев, В.С.Жирков и M.È.Ïûðèí (53) 536.513 (088 ° 8) (56) Унифицированная система датчиков ГСП, 01810000. Каталог. — М.:

ОНТИПРИБОР, 1965, с.83.

Авторское свидетельство СССР

У 1038817, кл. G 01 К 5/32, 30.08.83. (54) МАНОМЕТРИЧЕСКИЙ ЖИДКОСТНОЙ ТЕРМ011ЕТР И СПОСОБ ЕГО НАСТРОЙКИ (57) Изобретение относится к термометрии и позволяет повысить точность измерений при перенастройке диапазона измерения. Внутри термобаллона 1 установлен регулировочный сильфон 2 с резьбовым штоком 3 и ходовой гайкой 7. При изменении температуры контролируемой среды 31 объем термометрической жидкости 26 в термобаллоне 1 меняется, что приводит к ее

1281920 перемещению по дистанционному капил- 27 обратной связи новое значение усиляру 4 в корпусе 8 блока формирова- лия силовой компенсации, препятстния рабочих давлений, приводящему вующее перемещению рычага 16, При к перемещению подвижного донышка за- настройке термометра предварительно дающего сильфона 13 и пружины 14.Ра- деформируют задающие сильфоны 13 и бочее усилие верхнего донышка силь- 24 с пружинами 14 и 25 на величину, фона 12 передается рычажной системе превышающую их деформацию обратноблока 15 преобразования, вызывая ее го знака, обусловленную изменением перемещение на некоторый угол. Вы" температуры контролируемой среды. ходкое давление вызывает в сильфоне 2 с.п.ф-лы, 1 ил. I

Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для измерения температуры в системах автоматического контроля и регулирования тепловых режимов технологических процессов в химической, нефтехимической и других отраслях промышленносTHi

Цель изобретения — повышение точности измерения при перенастройке диапазона измерения.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство. .Ианометрический жидкостной термоетр содержит термобаллон 1, регулировочный сильфон 2, резьбовой шток 3, дистанционный капилляр 4, паэ 5, штифт 6, ходовую гайку 7, корпус 8 блока формирования рабочих давлений, шпильку 9, гайку 10, корпус 11 термо- 20 метра, измерительный сильфон 12, задающий сильфон 13 задающую пружину 14, блок 15 преобразования усилия

B BbIxopноЙ сигнал, рычаг 16, sBGTIGHку 17, сопло 18, опору 19 вращения, измерительный сильфон 20 компенсационной термосистемы, корпус 21 блока формирования рабочих давлений, крепежную шпильку 22, гайку 23, задающий сильфон 24, задающую пружину 25, термометрическую жидкость 26, сильфон 27 обратной связи, пневмореле 28, корректор 29 нуля, подвижную опору 30, Устройство работает следующим образом.

Термобаллон 1 помещают в среду

31, температуру которой необходимо измерить. В установившемся режиме вся кинематическая система термометра находится в равновесии.

При изменении, например повышении, температуры контролируемой среды 31 термобаллон 1 и термометрическая жидкость внутри него нагреваются, объем жидкости в термобаллоне 1 увеличивается. Этот избыточный объем жидкости Ч по дистанционному капилляру 4 перетекает в полость корпуса 8, так как перемещение измерительного сильфона 12 ограничено системой обратной связи блока 15 (системой пневмосиловой компенсации), то изменение объеЬ

Яа жидкости.дЧ в корпусе 8 вызывает перемещение подвижного донышка задающего сильфона 13, а вместе с ним и верхнего торца пружины 14, Это перемещение определяется выражением.

67

Ь9 =

t э р. з.с где Ü9 — перемещение задающего сильфона и задающей пружины;

Я вЂ” эффективная площадь задающего сильфона, На перемещение задающего сильфона 13 и задающей пружины 14 на величину д A со стороны термометрической жидкости необходимо усилие, равное

Р„= (Z + Z „) gq где F сила упругости сильфона

13 и пружины 14;

2 — жесткость задающего э.с сильфона 13;

Z > „ — жесткость задающей пружины 14.

В свою очередь, со стороны доньппка сильфона 13 на жидкость действу3 12 ет реакция Р, величина которой равна силе упругости F

R= F).

Реакция R представляет собой силу, с которой сильфон 13, воздействуя на термометрическую жидкость, формирует в ней давление

Р

8 <р з.с

Это рабочее давление P устанавГ ливается во всем объеме жидкости измерительной термосистемы и вызывает на верхнем донышке измерительного сильфона 12 рабочее усилие

Fp Рр оэср.и.с где S,> „, — эффективная площадь измерительного сильфона.

Рабочее усилие Г передается на рычажную систему блока 15 и вызывает перемещение этой системы на некоторый угол, устанавливая меньшее значение зазора в узле сопло — заслонка и отрабатывая новое значение . выходного давления Р „„, которое, в свою очередь, в сильфоне 27 обратной связи блока 15 вызывает новое значение усилия силовой компенсации, препятствующего перемещению рычага . 16.

При эксплуатации манометрического термометра, если не принимать специальные меры при его настройке, возможно нарушение точности измерений при изменении температуры окружающего воздуха в широком знакопеременном диапазоне. Выравнивание объемов жидкости в наружной части измерительной термосистемы и в компенсационной термосистеме является обязательным, но недостаточным способом настройки. Даже при равенстве указанных объемов жидкости в термосистемах возможны случаи зашкаливания выходного сигнала. Объясняется такое явление следующими факторами.

Точность настройки и стабильность технических характеристик термометра обеспечиваются равенством крутящих моментов, развиваемых на рычаге

16 блока 15 измерительными сильфонами 12 и 20 термосистем. Это равенство должно сохраняться при любых изменениях температуры окружающей средыв

При увеличении температуры окружаьщего воздуха объемы термометри81920 4 ческой жидкости в корпусах 8 и 2; блоков увеличиваются, а задающие сильфоны 13 и 24 с пружинами 14 и 25 сжимаются. При понижении окружающей температуры объемы жидкостей в корпусах 8 и 21 блоков уменьшаются, а задающие сильфоны и пружины растяги- . ваются. При этом возможны ситуации (при определенных значениях окружающей температуры), когда задающие сильфоны и пружины переходят из одной области деформации в другую (из области сжатия в область растяжения или наоборот), Если жа такой переход из зоны сжатия в зону растяжения (или наоборот) происходит несинхронно, то в той термосистеме, в которой этот переход происходит раньше, наблюдается резкое изменение давления, что вызывает зашкаливание выходного сигнала.

Предлагаемый способ настройки манометрического термометра исключает

25 снижение точности измерения и осу-. ществляется следующим образом.

Термобаллон 1 помещают в термостат с температурой, равной среднему значению пределов измерений. Вращением гаек 23 по шпилькам 22 пер"мещают корпус 21 блока вверх, при этом измерительный сильфон 20 сжимается. Эта деформация передается задающему сильфону 24 и пружине 25, что одновременно приводит к увеличению давлейия жидкости в компенсационной термосистеме и к уменьшению выходного сигнала термометра. Затем вращением гаек

10 на шпильках 9 перемещают вверх

40 корпус 8 блока измерительной термосистемы. При этом сжимается измерительный сильфон 12. Это сжатие через жидкость передается сильфону 13 и пружине 14, вызывая увеличение дав45 ления жидкости в измерительной термосистеме. Деформация (сжатие) задающего сильфона 13 должна превышать суммарную деформацию обратного знака этого сильфона, вызываемую уменьшением объема термометрической жидкости в измерительной термосистеме при уменьшении температуры контролируемой среды до начального предела измерения и уменьшением температуры окружающего воздуха до минимального рабочего значения. Например, если термометр имеет пределы измерения от 80 до 90 С, а настройка произвоо дится при окружающей температуре

Составитель A,Òåðåêoâ

Техред Л.Олей1ник Корректор А.Обручар

Редактор О.Бугир

Заказ 7254/37

Т11рах: 77б Подписное

ВНИИПИ Г осударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

5 128192

20 С и контролируемой температуре

85 С (при этой температуре фиксируется выходной сигнал), то предварительное сжатие сильфона 13 должно быть больше растяжения этого сильфона, которое произошло бы при уменьшении температуры контролируемой среды до 80 С и окружающей среды до — 50 С.

Для измерительных преобразователей температуры, реализующих предлагаемое устройство и способ, предварительная деформация задающих сильфонов и пружин на 3,2 мм гарантирует от зашкаливания выходного сигнала при любых значениях контролируемых и окружающих температур.

Фo р мул а и з о 6 р е т е п1 я

1, Манометрический жидкостной термометр, содержащий измерительную и компенсационную термосистемы с блоками формирования рабочих давлений, .содержащими упругие чувствительные элементы и блок преобразования результатов измерения в выходной сиг ал, причем измерительная термосис— тема содерж11т также блок настройки пределов измерений и термобаллон с дистанционным ка IHJIJI51poM > о T л и

Чающий с я тем, что, с целью повь1шения точности при перенастройке пределов измерения, в блок настройки пределов измерений, размещенный внутри термобаллона, введены резьбовой шток с ходовой гайкой и регулировочный сильфон, неподвижный бурт которого герметично соединен с корпусом термобаллона, подвижный бурт — с дистанционным капилляром термобаллона и резьбовым штоком, а блоки формирования рабочих давлений термосистем снабжены корпусами, внутри которых размещены герметизированные задающие сильфоны с пружинами, неподвижные бурты которых соединены с нижними торцами корпусов блоков, соединенных верхними торцами с неподвижными буртами измеритель ЫХ СИХ1ЬфОПОВ.

2, Способ настройки манометричес— кого жидкостпого термометра, 3аключающийся в формировании рабочих давлений термометрической жидкости в термосистемах, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения точности при настройке диапазонов измерения, упругие чувствительные элементы предварительно деформируют на величину, превышающую их деформацию обратного знака, обусловленную изменением температуры контролируемой среды и окружающего воздуха.