ВАКУУММЕТР КОМПРЕССИОННЫЙ Российский патент 1998 года по МПК G01L21/02 

Изобретение относится к измерительной технике, а конкретно к технике измерения давления газов и их смесей, и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства для измерения давления газов и их смесей, не содержащих конденсирующих элементов.

Известны первичные манометрические термопарные преобразователи ПМТ-2, ПМТ-4, предназначенные для измерения давления газов и их смесей, состоящие из измерительной камеры, термопары и подогревателя, размещенных в измерительной камере, подсоединенной к контролируемому объему [2 с.35].

Точность измерения давления подобными первичными преобразователями не превышает ±30%. Зависимость от рода газа и узкий диапазон измерения (от 666,6 Па / 5 мм рт. ст./ до 1,33•10^-1 Па/ 1•10^-3 мм рт. ст. /) ограничивает их применение.

Известны компрессионные манометры Мак-Леода, предназначенные для измерения давления газов и их смесей, состоящие из измерительных капилляров, баллона и резервуара с ртутью [1].

Большая длительность и трудоемкость каждого измерения, громоздкость и хрупкость конструкции, отсутствие электрического выходного сигнала, токсичность рабочей жидкости - ртути, ограничивают применение подобных манометров.

Известны также конструкции первичных преобразователей давления, содержащие измерительную и образцовую камеры, разделенные упругим чувствительным элементом - мембраной, где давление в образцовой камере поддерживается отдельной откачной системой - ОМ6, ОМ7 [2, с. 15] - прототип.

Известный первичный преобразователь давления обладает зависимостью выходного сигнала от давления в образцовой камере, не имеет электрического выходного сигнала (выходной сигнал - световое пятно), и, как следствие этого, не обладает достаточной точностью.

Целью настоящего изобретения является создание первичного преобразователя для измерения давления газов, в том числе и агрессивных, и их смесей, не содержащих конденсирующихся компонентов, работающего в автоматическом режиме и не требующего для своей работы отдельной откачной системы для создания образцового давления.

Для достижения этой цели в известном первичном преобразователе давления, внутренняя полость которого разделена измерительной мембраной на две камеры - измерительную и образцовую, введено запорное устройство, установленное между измерительной и образцовой камерами, и устройство изменения объема образцовой камеры, выполненное в виде поршня, соединенного с системой управления.

Система управления может быть выполнена, например, в виде постоянного магнита, соединенного с поршнем, и расположенного внутри катушки соленоида.

Запорное устройство может быть выполнено в виде клапана или капилляра, причем геометрические размеры капилляра зависят от предела измерения и от необходимой точности измерения.

Данному первичному преобразователю не нужна отдельная откачная система, т. к. установленные запорное устройство и поршень позволяют производить сжатие газа в образцовой камере, в результате чего полученный избыток давления по сравнению с давлением в измерительной камере деформирует чувствительный элемент - мембрану, причем величина деформации функционально зависит от величины измеряемого давления.

Размеры образцовой камеры также зависят от пределов измерения.

На фиг. 1 изображена структурная схема первичного преобразователя, где 1 - плунжер; 2, 3 - измерительные катушки; 4 - внутренняя полость преобразователя; 5 - измерительная мембрана; 6 - устройство изменения объема образцовой камеры; 7 - поршень; 8, 9 - система управления, состоящая из: 8 - постоянного магнита, 9 - соленоида; 10- запорное устройство; 11 - образцовая камера; 12- измерительная камера.

Во внутренней полости преобразователя установлены мембрана 5 и поршень 7. К мембране 5 припаян плунжер 1, к поршню 7 -постоянный магнит 8 системы управления.

Первичный преобразователь работает следующим образом.

При поступлении в систему управления первичного преобразователя сигнала "подготовка" на соленоид 9 подается постоянное напряжение и поршень 7, жестко связанный с магнитом 8, перемещается в нижнее крайнее положение до упора, при этом запорное устройство 10 - открыто. Происходит режим выравнивания давления в образцовой 11 и измерительной 12 камерах первичного преобразователя.

При поступлении в систему управления первичного преобразователя сигнала "измерение" запорное устройство 10 закрывается, полярность управляющего напряжения на соленоиде 9 изменяется и поршень 7 перемещается в верхнее крайнее положение до упора.

Таким образом, при двух описанных режимах работы происходит строго ограниченное изменение объема в образцовой камере 11.

Учитывая то, что в режиме измерения запорное устройство 10 изолирует объем образцовой камеры от остальных объемов, в образцовой камере 11 происходит сжатие, "компрессия", анализируемого газа, при этом изменение давления определяется перемещением измерительной мембраны 5. Плунжер 1, жестко связанный с измерительной мембраной 5, при перемещении изменяет распределение магнитных потоков измерительных катушек 2, 3.

Результат измерения представляется в виде напряжения постоянного тока. Необходимые преобразования сигнала осуществляет электронный блок компрессионного вакуумметра.

Испытания опытного образца показали линейную зависимость выходной характеристики от измеряемого давления в диапазоне от 2 до 1000 мкм рт. ст.

При применении описываемого вакуумметра компрессионного: возможно получение линейной зависимости выходного сигнала от измеряемого давления в любом диапазоне давлений; возможно получение независимости измерений от рода газа; возможно применение для контроля давления разных газов, в том числе и агрессивных, с высокой точностью в любом диапазоне давлений; не требуется отдельная откачная система для создания давления в образцовой камере.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения давления газов и их смесей, не содержащих конденсирующих компонентов. Вакуумметр содержит преобразователь, внутренняя полость которого разделена измерительной мембраной (5) на две камеры - измерительную (12) и образцовую (11), устройство изменения объема образцовой камеры, выполненное в виде поршня (7), соединенного с системой управления, и запорное устройство (10), установленное между измерительной и образцовой камерами. Система управления может быть выполнена в виде постоянного магнита (8), связанного с поршнем (7), расположенного внутри катушки соленоида (9), а запорное устройство (10), в виде клапана или капилляра. Результат измерения представляется - в виде напряжения постоянного тока. Использование предлагаемого вакуумметра обеспечивает: независимость измерений от рода газа; контроль давления разных, в том числе и агрессивных, газов в любом диапазоне давлений; получение линейной зависимости выходного сигнала от измеряемого давления в любом диапазоне давлений; не требует отдельной откачной системы для создания образцового давления. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Вакуумметр компрессионный, содержащий преобразователь, внутренняя полость которого разделена измерительной мембраной на две камеры - измерительную и образцовую, отличающийся тем, что в него введены запорное устройство, установленное между измерительной и образцовой камерами, и устройство изменения объема образцовой камеры, выполненное в виде поршня, соединенного с системой управления. 2. Вакуумметр по п.1, отличающийся тем, что система управления поршня выполнена в виде постоянного магнита, связанного с поршнем, расположенного внутри катушки соленоида. 3. Вакуумметр по п.1, отличающийся тем, что запорное устройство выполнено в виде клапана. 4. Вакуумметр по п.1, отличающийся тем, что запорное устройство выполнено в виде капилляра.