Манометрический жидкостной термометр и способ его настройки Советский патент 1987 года по МПК G01K5/32 

перемещению по дистанционному капилляру 4 в корпусе 8 блока формирования рабочих давлений, приводящему к перемещению подвижного донышка за дающего сильфона 13 и пружины 14.Рабочее усилие верхнего донышка сильфона 12 передается рычажной системе блока 15 преобразования, вызывая ее перемещение на некоторый угол. Вы ходное давление вызывает в сильфоне

1281920

27 обратной связи новое значение усилия силовой компенсации, препятствующее перемещению рычага 16. При настройке термометра предварительно деформируют задающие сильфоны 13 и 24 с пружинами 14 и 25 на величину, превьшающую их деформацию обратного знака, обусловленную изменением температуры контролируемой среды. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.

, 1 . Изобретение относится к термометрии, а именно к устройствам для измерения температуры в системах автоматического контрсэля и регулирования тепловых режимов технологических процессов в химической, нефтехимичес дй и других отраслях промьшшеннос- ти.

Цель изобретения - повышение точности измерения при перенастройке диапазона измерения.

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

,Манометрический жидкостной термо- етр содержит термобаллон I, регули- ровочный сильфон 2, резьбовой шток 3 дистанционный капилляр 4, паз 5, штифт 6, ходовую гайку 7, корпус 8 блока формирования рабочих давлений, шпильку 9, гайку 10, корпус II термо метра, измерительный сильфон 12, задающий сильфон 13, задающую пруяси- ну 14, блок 15 преобразования усилия в выходной сигнал, рычаг 16, заслон- ку 17, согшо 18, опору 19 вращения, измерительный сильфон 20 компенсационной термосистемы, корпус 21 блока формирования рабочих давлений, крепежную шпильку 22, гайку 23, за- дающий сильфон 24, задающую пружину 25, термометрическую жидкость 26, сильфон 27 обратной связи, пневморе- ле 28, корректор 29 нуля, подвижную опору 30.

Устройство работает следующим образом.

Термобаллон 1 помещают в среду 31, температуру которой необходимо измерить. В установившемся режиме вс

кинематическая система термометра находится в равновесии.

При изменении, например повьшгении температуры контролируемой среды 31 термобаллон 1 и термометрическая жидкость внутри него нагреваются,объем жидкости в термобаллоне 1 увеличивается. Этот избыточный объем жидкости uV по дистанционному капилляру 4 перетекает в полость корпуса 8, так как перемещение измерительного сильфона 12 ограничено системой обратной связи блока 15 (системой пневмосило- вой компенсации), то изменение объе- жидкости uV в корпусе 8 вызывает перемещение подвижного донышка задающего сильфона 13, а вместе с ним и верхнего торца пружины 14. Это перемещение определяется выражением

„. . ,

эср.г.с

где & г - перемещение задающего Сильфона и задающей пружины; Sj J. - эффективная площадь задающего сильфона.

На перемещение задающего сильфона 13 и задающей пружины 14 на величину д Х со стороны термометрической жидкости необходимо усилие, равное

Ft, (Z,.c + 2,пр),й Д ,

пр.

FU сила упругости сильфона

13 и пружины 14; Z, - жесткость задающего

7«С

сильфона 13;

З.ПФ жесткость задающей пружины 14.

В свою очередь, со стороны доньш - сильфона 13 на жидкость действу31

ет реакция R, величина которой равна силе упругости Гц

R.FJ.

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

Р

Эф. З.С

Это рабочее давление „ устанавливается во всем объеме жидкости измерительной термосистемы и вызывает на верхнем донышке измерительного сильфона 12 рабочее усилие

р р с

f р 9(f.U.C

где S,qj.y.c - эффективная площадь измерительного сильфона. ; Рабочее усилие Р„ 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 Pg(,u , которое, в С1вою очередь, в сильфоне 27 обратно связи блока 15 вызывает новое значение усилия силовой компенса.ции, 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 крууя- щих моментов, развиваемых на рычаге 16 блока 15 измерительными сильфона- ми 12 и 20 термосистем. Это равенство должно сохраняться при любых изменениях температуры окружающей среды..

При увеличении температуры окру- жанущего воздуха объемы термометриf5

20

25

819204

ческой жидкости в корпусах 8 и 21 блоков увеличиваются, а задающие сильфоны 13 и 24 с пружинами 14 и 25 сжимаются. При понижении окружающей 5 температуры объемы жидкостей в корпусах 8 и 21 блоков уменьшаются, а задающие сильфоны и пружины растягиваются. При этом возможны ситуации (при определенных значениях окружаю- 0 щей температуры), когда задающие сильфоны и ПРУЖИ11Ы переходят из одной области деформации в другую (из области сжатия в область растяжения или наоборот).

ЕСЛИ же 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 ис шючает снижение точности измерения и осуществляется следующим образом. I

Термобаллон 1 помещают в термостат с температурой, равной среднему значению пределов измерений. Вращени- 3Q ем гаек 23 по шпилькам 22 пер мещают корпус 21 блока вверх, при этом измерительный сильфон 20 сжимается. Эта деформация передается задающему силь- фону 24 и пружине 25, что одновремен- г НО приводит к увеличению давления 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 дав- 45 ления жидкости в измерительной термосистеме. Деформация (сжатие) задающего сильфона 13 должна превышать суммарную деформацию обратного знака этого сильфона, вызываемую умень- JQ шением объема термометрической жидкости в измерительной термосистеме при уменьшении температуры контролируемой среды до начального предела измерения и уменьшением температуры гг окружающего воздуха до минимального рабочего значения. Например, если термометр имее.т пределы измерения от 80 до , а настройка производится при окружающей температуре

20°С и контролируемой температуре 85°С (при этой температуре фиксируется выходной сигнал) , то предварительное сжатие сильфона 13 должно быть больше растяжения этого сштьфо- на, которое произошло бы при уменьшении температуры контролируемой среды до 80°С и окружающей среды до - .

Для измерительных преобразователей температуры, реализующих предлагаемое устройство и способ, предварительная деформация задающих силь- фонов и пружин на 3,2 мм гарантирует от зашкаливания выходного сигнала при любых значениях контролируемых и окружаюш 1х температур.

Ф о р м у л а и 3 о ,б р к т е и и

1, Манометрический зкидкостной термометр, содержащий измерительную и компенсационную термосистемы с бхю ками формирования рабочих давлений, содержащими упругие чувствительные элементы и блок преобразования результатов измерения в выходной сигнал, причем измерительная термосистема содерлагт также блок настройки пределов измере}шй и термобшшон с дистанционным капилляром, отличающийся тем, что, с целью

Редактор О.Бугир Заказ 7254/37

Составитель А.Тереков

Техред Л.Олейник Корректор А.Обручар

Тираж 776Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР

но делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

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

5

0

5

0

повышения точности при перенастройке пределов измерения, в блок настройки пределов измерений, размещен- ньй внутри термобаллона, введены резьбовой шток с ходовой гайкой и регулировочньм 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, неподвижрше бурты которых соединены с нижними торцами корпусов блоков, соединенных верхними торцами с неподвижными буртами измерительных сильфонов.

2, Способ настройки манометрического жидкостного термометра, заклю- чаюшлйся в формировании рабочих давлений термометрической жидкости в термосистемах, отличающий- с я. тем, что, с целью повьшгения точности при настройке диапазонов измерения, -упругие чувствительные элементы предварительно деформируют на величину, превышающую их деформацию обратного знака, обусловленную измененнег температуры контролируемой среды и окружающего .

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 /5 23 (Л ю 00 СО to