Устройство для измерения давления насыщенных паров Советский патент 1986 года по МПК G01N7/16 

fO

15

20

25

Изобретение относится к экспериментальной физике и может быть использовано для измерения давления насыщенных паров металлов и их соединений.5

Цель изобретения - расширение диапазона измерений давления насыщенных паров измерительного устройства из нерлсавеющей стали.

На чертеже изображено предлагаемое устройство, общий вид.

Устройство содержит корпус 1, ам- пулу 2 с исследуемым веществом, измерительную камеру 3, мембрану 4, измерительный электрод 5, алундовую шайбу 6, трубку 7, нагреватели 8, баллон 9 с газом для компенсации давления, поворотное устройство 10, электрическую схему, состоящую из миллиамперметра II, магазина 12 сопротивления и источника 13 постоянного тока, трубу 14 из окиси бериллия, вентили 15 - 17, термопары 18, образцовый, манометр 19, вакуумный агрегат 20.

Ампула 2 с исследуемым веществомр трубка 7 и измерительная камера 3 расположены внутри трубы 14 из окиси бериллия, на которую навиты нагреватели 8 из молибденовой проволоки, предназначенные для создания определенного тe шepaтypнoгo поля по длине трубы.

Мембрана 4 расположена в измерительной камере 3 параллельно продольной оси корпуса i и разделяет измерительную камеру 3 на две полостиз одна из которых через трубку 7 соединена с ампулой 2, содержащей исследуемое вещество. Другая, полость сообщается через .вентиль 7 с баллоном 9, заполненным инертным газом., через вентиль 15 - с образцовым манометром 19 и через вентиль 16 - с вакуумным агрегатом 20.

Измерительньй электрод 5 и мембрана 4 включены в электрическую схему, состоящую из миллиамперметра 11, магазина 12 сопротивления и источника 13 постоянного тока.

Корпус 1 закреплен на поворотном устройстве 10, позволяющем осуществлять его поворот вокруг горизонтальной оси - из горизонтального положе- 55 НИИ в вертикальной, и на оборот.

На ампуле 2 закреплены термопары 18. Ампула 2 и часть трубки 7 изготовлены из тугоплавких металлов

35

30

40

45

50

O

5

0

5

(ниобий и его сплавы, молибден). Другая часть трубки 7 и измерительная камера 3 расположены параллельно плоскости мембраны 4. Корпус 1, на верхнем фланце KOTOpoi o крепится измерительное устройство, связан с поворотным устройством 10, позволяющим осуществлять его пойорот и фиксацию.

Устройство работает следующим образом.

В вертикальном (и наклонном) положении корпуса 1 можно проводить измерения до температуры 1450 К. После измерений при этой максимальной температуре корпус 1 переводится в горизонтальное положение.

Рабочий диапазон температур для этого положения устройства ограничен снизу температурой плавления исследуемого вещества и сверху 1500 К, являющейся предельной рабочей температурой измеритепь-ного устройства из нержавеющей стали.

В вертикальном (и наклонном) положении корпуса 1, когда измерительная камера 3 оказывается сверху, а исследуемое вещество - полностью в ампуле 2, измерительное устройство работает также,как и известное.Для устранения влияния на измерения изменения жесткости мембраны необходимо поддерживать постоянство ее температуры, которая должна быть при этом наивысшей рабочей температурой, 5 чтобы исключить конденсацию исследуемого вещества, поэтому измеритель- , ная камера 3 и поддерживается при температуре выше 1350К.

При температуре выще 1350 К жеСт- кость мембраны из нержавеющей стали (диаметре 60 мм и толщине 0,12 мм) становится меньшей, чем 13,3 Па.

0

0

Затем осуществляют термостатиро- вание- ампулы 2 с помощью нагревателей 8, измеряют термопарами 18 ее температуру, а образцовым манометром 19 - давление так же, как и в известном устройстве (т.е. компенсируется давление насыщенного пара с одной стороны мембраны 4 давлением инертного газа, подаваемого через вентиль 17 из баллона 9 с другой ее стороны).

Нулевое положение мембраны 4 контролируется с помощью электрической схемы следующим образом. При компенсации инертным газом давления пара исследуемого вещества мембрана 4 пе-

ремещается по отношению к электроду 5 и замыкает электрическую цепь, что прослеживается с помощью миллиамперметра 11.0 равенстве давлений инертного газа (аргона) и насыщенного пара свидетельствует исчезновение или появление- контакта при незначительном изм енении давления инертного газа. ,

В горизонтальном положении корпуса 1 можно проводить измерения до температур 2000-2500 К.

Рабочий диапазон температур для этого положения устройства ограничен сверху лишь предельной рабочей температурой тугоплавких материалов, из которых изготовлены ампула и часть соединительной трубки.

Высокая чувствительность измерительной камеры благодаря выполнению мембраны из нержавеющей стали при этом сохраняется, так как температура измерительной камеры остается постоянной выше 1350 К, но не превышающей 1450 К, Это достигается тем, что в горизонтальном положении корпуса 1 исследуемое вещество заполняет трубку 7 и полость измерительной камеры 3 под мембраной 4 и давление на сьш1енных паров исследуемого вещества создаваемое над поверхностью раздела фаз в ампуле 2, передается через столб жидкого исследуемого вещества на мембрану 4, плоскость которой расположена параллельно оси корпуса. На личие при этом столба жидкого исследуемого вещества создает добавочное давление, которое необходимо учитывать, и вносить соответствующие поправки в измеренные значения давления насыщенного пара.

Это добавочное давление определяется экспериментально с высокой точностью, так как мембрана 4 из нержавеющей стали при температурах выше 1350 К имеет высокую чувствительность .

Чтобы исключить влияние столба жидкого исследуемого вещества на t мембрану для всего диапазона измерений работу устройства в горизонтальном положении проводят после температуры 1450 К.

ВНИИПИ Заказ 6825/39

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

0

5

35

0

5

30

40

45

0 55

Измерительное устройство также позволяет проверять отсутствие остаточных газов в нем. Для этого полость измерительной камеры 3 через вентиль 16 соединяется с вакуумным агрегатом 20 и вакуумируется до давления 1,3 Па; При зтом ампула 2 поддерживается при температуре несколько большей, чем температура плавления исследуемого вещества.

Корпус 1 устанавливается в вертикальном положении (и наклонном) и температура измерительной камеры 3 повьппается. При достижении температуры 1350 К и выше в отсутствие остаточных газов в измерительном устройстве мембрана 4 прогибается под собственной тяжестью и размыкает электрический контакт между нею и измерительным электродом 5.

Если под мембраной имеются остаточные газы, контакт остается замкнутым и давление остаточных газов можно измерить, скомпенсировав давление инертного газа над мембраной.

В сочетании с работой предлагаемого устройства в вертикальном (наклонном) положении (т.е. при измерении малых давлений) горизонтальное . положение позволяет расширить диапазон измерения до температур 2000 - 2500 К, существенно (более чем в 100 раз) уменьшить поправку на столб жидкогб исследуемого вещества и даже исключить ее экспериментальным путем.

Формула изобретения

Устройство для измерения давления насыщенных паров, содержащее размещенные в корпусе и снабженные нагревателями ампулу с исследуемым веществом и измерительную камеру, разделенную мембраной на две полости, одна из которых соединена с помощью трубки с ампулой, а другая полость содержит электрод и соединена через вентили с баллоном и манометром, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазриа измерений, корпус установлен с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси, а мембран расположена параллельно продольной оси корпуса.

Тираж 778

Подписное

Изобретение относится к области экспериментальной физики, может быть использовано в химической промышленности и позволяет расширить диапазон измерения. Устройство содержит ампулу 2 с исследуемым веществом, трубку 7, измерительную камеру 3 с электродом 5, расположенные в трубе 14 из окиси бериллия. Мембрана 4 расположена в камере 3 параллельно продольной оси корпуса 1 устройства и разделяет ее на две полости, одна из которых через трубку 7 соединена с ампулой 2, а другая сообщается через вентиль 17 с баллоном 9, заполненным инертным газом, а через вентиль 16 с вакуумным агрегатом 20. Электрод 5 и мембрана 4 включень в электрическую схему, содержащую миллиамперметр 11, магазин сопротивления 12 и источник постоянного тока 13. Корпус 1 закреплен на поворотном устройстве 10 для вращения вокруг горизонтальной оси, а также установки в вертикальное положение. Ампула 2 снабжена термопарами 18. 1 ил. i (Л с 7Г Г Г9 ю СХ) О) О1