Микроманометр Советский патент 1987 года по МПК G01L7/18 

Ю

15

Изобретение относится к технике змерения малых перепадов давления скоростей ДБи,. газа.

Цель изобретения - повышение чувтвительности микроманометра.

На черте же представлен предлагае- ьй микроманометр.

Прозрачная индикаторная трубка 1, содержащая жидкостный поршенек 2, сформированный на слое 3 жидкости, с торцовыми переходниками 4 вьтолнен- ными, например, из гибкого шланга, закреплена на каркасе 5, установленном на платформе 6 с возможностью наклона посредством шарнира 7 и регулировочного винта 8. В торцовые переходники 4 вставлены соединяющие полости трубки с областями измеряемого перепада давлений пневмовводы 9 с дроссельными шайбами 10. Микроманометр снабжен термостатом (показан пунктиром) дпя термостатирования индикаторной трубки 1 и переходников 4 при оптимальных по подвижности пор-25 шенька и испарению жидкости через пневмовводы температурах.

При этом предполагается, что га- зовая фаза в индикаторной трубке является практически насьпценной паром индикаторной жидкости, что достигается неравенством:

20

30

F/h «

/h,

i.|

где F - площадь отверстия в шайбах 10; h - высота шайб 10;

площадь зеркала жидкости в переходниках 4; h - высота жидкостного поршенька Например, для того, чтобы парциальное давление пара диэтилового эфира в индикаторной трубке при 20°С и давлении среды 760 мм рт.ст. «е отличалось от нacьш eннoгo больше, чем на 1%, достаточно выполнить соотношение:

60 F/h F /h

Соотношение между размерами отверстий в шайбах 10 и температурой среды в индикаторной трубке 1 и пе- реходника.х 4,обеспечивающее пренебрежимо мало е изменение длины поршенька за время замера перепада давлений, может быть вьфажено через неравенство:

дг . ТгГ-.ь

Р . Р

5

5

0

0

где Т - время замера перепада дав лений;

At- изменение длины поршенька за время Trj

F- площадь отверстия шайбы;

. h- длина отверстия шайбы;

площадь зеркала поршенька;

D - коэффициент диффузии;

Р - давление среды над индикаторной жидкостью;

R - газовая постоянная пара индикаторной жидкости}

Т - температура среды в индикаторной трубке и переходниках;

If - удельный вес индикаторной жидкости;

Рц - давление насьш1енного пара

п

индикаторной жидкости при температуре Т.

Формирование поршенька и измерение перепада давлений осуществляют следующим образом.

Поворотом каркаса 5 вокруг оси шарнира 7 индикаторной трубке 1, заправленной через пневмовводы 9 рабочей жидкостью в количестве, необхо5

0

0

5

димом для формирования поршенька нужной длины, придается наклон, при котором жидкость перекрывает сечение трубки. При наклоне трубки в противоположную сторону от концевого участка трубки отделяется поршенек, который фиксируете в заданнЬм исходном положении при помощи регулировочного винта 8.

В исходном положении микроманометра индикаторная трубка - в горизонтальном положении, поршенек размещен ближе к концу трубки, к кото- рому будет подведено большее давление.

После создания в пневмовводах 9 измеряемого перепада давлений поршенек начинает перемещаться, при этом либо регистрируется время прохождения по ршеньком определенного участка индикаторной трубки, либо вращением регулировочного винта 8 создается такой наклон каркаса 5, при котором поршенек останавливается, при этом сила, действующая на поршенек от перепада давлений, уравновешивается осевой составляющей веса поршенька. Измеряемый перепад

.-

31

давлеьий определяется либо по времени прохождения поршеньком определенного участка индикаторной трубки, либо по углу поворота винта 8 посредством предварительной тари- ровки микроманомет ра.

Предпагаемое техническое решение обеспечивает возможность измерения перепадов давлений порядка мм вод.ст. при формировании жидкостного поршенька из диэтилово- го эфира в стеклянных трубках с внутренними диаметрами 6-10 мм.Чувствительность капиллярной трубки прототипа не превышает 10-2 ммвод.ст.

Предлагаемый микромано1-1етр конструктивно проще и имеет меньшие габариты по сравнению с известными устройствами с такой же чувствительностью.

Индикаторная трубка с поршеньком, образованным на слое жидкости, позволяет обеспечить большую чувствительность микроманометра по сравнению с известными микроманометрами с капил лярными индикаторными трубками, жидкостный поршенек в которых вписан в проходное сечение трубки, так как определяющая подвижность поршенька величина отношения площади к пери- метру поперечного сечения для поршенька, образованного на слое жидкости и имеющего форму сегмента, больше чем для поршенька, имеющего форму круга, при равной высоте поршеньков. Кроме того, в предпагаемом микроманометре поршенек скользит по слою жидкости, перемещающемуся под действием перепада давлений в ту же сторону, что и поршенек.

Установка на концах индикаторной трубки, частично заполненных индикаторной жидкостью, термостатируемь1х переходников с дроссельными шайбами при указанных соотношениях между размерами отверстий в шайбах и площадью зеркала жидкости в переходниках позволяет повысить точность измерений по сравнению с известными микроманометрами такого же типа при использовании для повышения чувствительности легкоиспаряющихся жидкостей или подогреве индикаторной жидкости, так как приближением парциального давления пара в полости трубки к насьш1енному состоянию обеспечивается сохранение пленки жидкости на внутренней поверхности трубки и таким образом исключаются погрешности

25

869

5

О -5

, 35 40

4550 5513

из-за гистерезиса смачивания, а пренебрежимо малое изменение длины поршенька исключает необходимость введения в показания микроманометра поправки, учитывающей перемещение менисков поршенька вследствие испарения жидкости.

Предлагаемое конструктивное исполнение индикаторного элемента для образования в трубке поршенька на слое жидкости в виде отдельно изготавливаемых прямой трубки и переходников в отличие от способов оформпе- ния концевых участков трубки с поршеньком в известных микроманометрах, например, путем изгиба цельной трубки или ее запаивания при применении стеклянной трубки позволяет исключить практически неизбежную деформацию трубки в местах нагрева, которая усложняет (или делает невозможным) формирование поршенька на слое жидкости и уменьшает допустимые по устойчивости поршенька углы наклона - трубки (а следовательно, диапазон измеряемых перепадов давлений) или снижает чувствительность. Кроме того, дпя получения возможно больших допустимых углов наклона трубки целесообразно обеспечивать необходимое отношение площади зеркала жидкости к площади проходного сечения дроссельных шайб за счет входящего в переходники слоя жидкости, а не за счет альтернативного удлинения нерабочих концевых участков трубки.

Формула изобретения

Микроманометр, содержащий два вер-- тикальных колена, соединенные в нижней части горизонтальной индикаторной трубкой с размещенным в ней жидкостным поршнем, отличающийся тем, что, с целью повышения чувстви- тепьности, он снабжен термостатирую- щим корпусом с основанием, сечение индикаторной трубки по обе стороны от жидкостного поршня частично заполнено жидкостью, идентичной жидкости поршня, вертикальные колена снабжены входными дроссельными шайбами, причем оба колена и индикаторная трубка помещены в термостатирующий корпус, установленный с возможностью наклона индикаторной трубки относительно основания и имеющий регулятор наклона в виде винта.

Изобретение относится к технике измерения малых перепадов давления и скоростей движения газа и позволяет повысить чувствительность устройства. Прозрачная индикаторная трубка 1 по обе стороны от поршня 2 частично заполнена жидкостью, идентичной жидкости поршня. Создаваемый в пнев- мовводах 9 перепад давления вызывает перемещение поршня, время его перемещения по определенному участку индикаторной трубки 1 регистрируется. Перепад давления может определяться и по углу поворота регулировочного винта 8 для наклона каркаса 5, при котором поршень 2 останавливается. Определенное отношение площади зеркала жидкости к площади проходного сечения дроссельных шайб 10, установ- ленйых в вертикальных коленах, необходимое для получения возможно больших углов наклона трубки, обеспечивается за счет входящей в переходники 4 жидкости. Оба колена и индикаторная трубка помещены в термостатн- рующий корпус. 1 ил. а (Л ю 00 О) ;о 00