БАРОМЕТР Российский патент 1999 года по МПК G01L7/18 G01L7/20 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано при создании промышленных и бытовых приборов для измерения атмосферного давления.

Известны различные конструкции барометров, действие которых основано на свойствах мембранной анероидной коробки деформироваться при изменении атмосферного давления (Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам / Рейфер А.Б., Алексеенко М.И., Бурцев П.Н. и др. -Л.:Гидрометеоиздат, 1971, с. 290-294. ; Зайцева Н.А., Шляхов В.И. Аэрология.Л.:Гидрометеоиздат, 1978, с. 90-94.).

Недостатками известных барометров являются низкая точность измерения (±5 мм рт.ст.), сложность конструкции и относительно высокая стоимость изготовления.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является измеритель атмосферного давления (барометр), содержащий резервуар с газом, подключенные к резервуару капиллярную трубку с отогнутыми вверх концами, масляным индикатором и шкалой давления, а также компенсатор температурных погрешностей (Патент РФ N 2073221, М. кл. G 01 L 7/18, 1995 г., прототип).

В известном техническом решении компенсатор температурных погрешностей содержит заключенный в резервуар с газом термометр со шкалой, а также установленные параллельно капиллярной трубке дополнительную шкалу температуры и шкалу давления, при этом шкала давления установлена с возможностью перемещения вдоль капиллярной трубки относительно шкалы температуры.

Наряду с преимуществами известное техническое решение имеет недостаток, который заключается в том, что перед каждым измерением шкалу давления необходимо вручную перемещать вдоль шкалы температуры, совмещая начало отсчета со значением температуры, отмеряемой с помощью термометра. В принципе это не сложно, но вместе с тем это требует определенных действий, создавая неудобства. Кроме того, устройство имеет сложную конструкцию.

Целью изобретения является упрощение конструкции барометра и повышение удобств при эксплуатации за счет обеспечения автоматической компенсации температурных погрешностей.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном барометре, содержащем резервуар с газом, подключенные к резервуару капиллярную трубку с масляным индикатором и шкалой давления, а также компенсатор температурных погрешностей, резервуар выполнен в виде сильфона с дном, при этом внутри сильфона размещен полый цилиндр, герметично прикрепленный с одной стороны по периметру к свободному краю сильфона, а внутри цилиндра размещен поршень, по оси которого размещен конец капиллярной трубки, сообщающийся через полость цилиндра с полостью сильфона, при этом компенсатор температурных погрешностей выполнен в виде термочувствительного слоя, нанесенного на поверхность сильфона.

Предложенное техническое решение отличается простотой конструкции и обеспечивает измерение атмосферного давления в автоматическом режиме с компенсацией температурных погрешностей.

На фиг. 1 представлен общий вид барометра, на фиг. 2 -фрагмент сильфона со слоем термочувствительного вещества на боковой поверхности.

Барометр содержит резервуар в виде сильфона 1 с дном 2. В полости 3 сильфона 1 размещен полый цилиндр 4, герметично прикрепленный с одной стороны по периметру к свободному краю 5 сильфона 1.Свободный конец полого цилиндра 4 содержит кольцевой выступ 6. Внутри цилиндра 4 размещен поршень 7, по оси которого размещен конец капиллярной трубки 8. Капиллярная трубка 8 содержит масляный индикатор 9. Конец капиллярной трубки 8 связан через полость цилиндра 4 с полостью сильфона 1. Второй конец капиллярной трубки 8 отогнут вверх и связан с атмосферой. Осевое положение капиллярной трубки 8 в цилиндре 4 фиксируется крышкой 10, по оси которого она проходит. Капиллярная трубка 8 со стороны, примыкающей к сильфону 1, имеет отверстие 11, связывающее полость сильфона 1 с атмосферой. На уровне отверстия 11 капиллярная трубка 8 содержит резиновый бандаж 12, охватывающий трубку 8 по периметру. В целях повышения герметичности поверхность капиллярной трубки 8 на уровне отверстия 11 смазана вакуумной смазкой. Барометр содержит шкалу давления 13 и компенсатор температурных погрешностей 14, выполненный в виде термочувствительного слоя вещества, нанесенного на поверхность сильфона 1 (фрагмент сильфона 1 со слоем термочувствительного вещества 14 представлен на фиг. 2). При этом термочувствительный слой 14 имеет коэффициент температурного расширения, существенно отличающийся от коэффициента температурного расширения материала, из которого выполнен сам сильфон 1, и может быть нанесен как на внутреннюю поверхность сильфона 1, так и на наружную ее часть, либо одновременно на обе стороны в зависимости от того, насколько коэффициент температурного расширения данного слоя (либо слоев) больше либо меньше коэффициента температурного расширения материала, из которого сделан сам сильфон 1. В любом случае компенсатор температурных погрешностей, реагируя на изменение температуры внешней среды, должен менять рабочий объем сильфона 1 ровно на столько, насколько при этом изменится объем газа в нем при нагреве до той же температуры в изобарических условиях. При соблюдении этих условий ошибка, обусловленная расширением газа внутри объема сильфона 1 при нагреве, будет компенсироваться за счет увеличения этого объема под влиянием компенсатора 14. Сильфон 1 и компенсатор 14 могут быть выполнены как из металла, так и не из неметалла. В качестве частного случая корпус сильфона 1 может быть выполнен из биметалла.

Представленные на фиг. 1 элементы барометра крепятся на специальной подставке (подставка на рисунке не показана), конструкция которой может быть различной, в зависимости от исполнения (настенный вариант либо настольный).

Барометр работает следующим образом.

Предварительно устанавливают необходимый объем рабочей полости сильфона 1, при котором обеспечивается компенсация температурных погрешностей. Делается это, как правило, один раз при установке прибора. Для этого, предварительно сместив бандаж 12 с отверстия 11, поршень 7 перемещают внутри цилиндра 4 влево либо вправо. Установив таким образом некоторый объем полости сильфона 3, с помощью бандажа 12 перекрывают отверстие 11 и повышают температуру окружающей среды до некоторого значения. Если при этом масляный индикатор 9 начнет перемещаться влево или вправо, то это свидетельствует о том, что нужный рабочий объем полости сильфона 1 еще не установлен. Для установки нужного рабочего объема приведенную выше процедуру повторяют до тех пор, пока масляный индикатор 9 не перестанет реагировать на изменение температуры внешней среды. Как только это будет достигнуто и изменение температуры среды перестанет вызывать перемещение масляного индикатора 9 в капиллярной трубке 8, то это будет означать, что рабочий объем сильфона 1 установлен правильно, и компенсация температурных погрешностей осуществляется. После установки рабочего объема необходимо установить масляный индикатор 9 в рабочее положение. Для этого бандаж 12 смещают с отверстия 11, связывающего рабочую полость сильфона 1 с атмосферой, и, меняя наклон капиллярной трубки 8 в ту или другую сторону, устанавливают масляный индикатор 9 по шкале 13 в положение, соответствующее истинному значению атмосферного давления, которое может быть определено по эталонному прибору. После установки масляного индикатора 9 в рабочее положение бандаж 12 надвигают на отверстие 11. После выполнения указанных операций барометр готов к работе.

Необходимо отметить, что при всем этом шкала 13 барометра должжна быть отградуирована с использованием эталонного либо другого прибора. В процессе измерения атмосферного давления воздушная среда через открытый конец капиллярной трубки 1 действует на масляный индикатор 9 и перемещает его в канале капиллярной трубки 8 до тех пор, пока давление газовой среды в рабочей полости 3 сильфона 1 не будет соответствовать истинному значению атмосферного давления, осчитываемому по шкале 13.

Предлагаемый барометр достаточно прост в изготовлении. Конструкция барометра обеспечивает компенсацию температурных погрешностей в автоматическом режиме, что обеспечивает достаточно высокую точность измерения и удобства при обслуживании.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при создании измерителей атмосферного давления промышленного и бытового назначения. Барометр содержит резервуар с газом, к которому подключены капиллярная трубка с отогнутым вверх концом, масляным индикатором и шкалой давления, а также компенсатор температурных погрешностей. Резервуар выполнен в виде сильфона с дном. Внутри сильфона размещен полый цилиндр, герметично прикрепленный с одной стороны по периметру к свободному краю сильфона. При этом внутри цилиндра размещен поршень, по оси которого размещен конец капиллярной трубки, сообщающийся через полость цилиндра с полостью сильфона. Компенсатор температурных погрешностей выполнен в виде термочувствительного слоя материала, нанесенного на поверхность сильфона. При изменении температуры окружающей среды объем сильфона увеличивается ровно настолько, насколько изменяется при этом объем газовой среды в нем при нагреве, что обеспечивает компенсацию температурных погрешностей в автоматическом режиме. Такое выполнение барометра позволяет упростить конструкцию и повысить удобства при эксплуатации. 2 ил.

Барометр, содержащий резервуар с газом, подключенные к резервуару капиллярную трубку с масляным индикатором и шкалой давления, а также компенсатор температурных погрешностей, отличающийся тем, что резервуар выполнен в виде сильфона с дном, при этом внутри сильфона размещен полый цилиндр, герметично прикрепленный с одной стороны по периметру к свободному краю сильфона, а внутри цилиндра установлен поршень, по оси которого размещен конец капиллярной трубки, сообщающийся через полость цилиндра с полостью сильфона, при этом компенсатор температурных погрешностей выполнен в виде термочувствительного слоя материала, нанесенного на поверхность сильфона.