Устройство для измерения разности температур Советский патент 1988 года по МПК G01K3/08 G01K3/12 

21iO

Изобретение относится к - приборостроению, а именно к устройствам для измерения температуры, и может найти применение в системах автоматического контроля и регулирования температурных режимов промышленных технологических процессов в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности измерений и упрош,ение конструкции.

На фиг. 1 и 2 представлена схема устройства для измерения разности температур.

Устройство содержит две измерительные термосистемы. Певая термосистема состоит из термобаллона I, соединительного капилляра 2 и упругого чувствительного элемента - сильфона 3. Вторая термосистема состоит из термобаллона 4, соединительного капилляра 5 и сильфона 6. Обе термосистемы заполнены рабочим телом - газом или жидкостью. Преобразователь перемепдений выполнен в виде ленточного упругого преобразователя неремешений, содержащего упругие плоские пружины 7 и 8, неподвижные торцы которых закреп;1ены в жестких опорах 9 и 10, а подвижные торцы пружин 7 и 8 соединены с нодвижными торцами сильфонов 3 и 6 соответственно. Плоские упругие пружины 7 и 8 выгнуты в одну сторону.

Б.чок формирования выходного сигнала 1 I содержит индуктивную катушку 12 и два органа управления -- подвижные якоря 13 и 14, соединенные соответственно с пружинами 7 и 8. В местах соединения пружин 7 и 8 с якорями 13 и 14 на последних выполнены назы 15 и 16, обеспечиваюш,ие необходимое проскальзывание пружин 7 и 8 отпоситель}ю якорей 13 и 14 нри изменении нрогиба пружин 7 и 8. Для обеспечения соосного перемещения якорей 13 и 14 в отверстии катушки 12 они размещены на направляющей 17, закрепленной в опорах 18 и 19. Перемещения сильфонов 3 и 6 ограничены упорами 20 и 21. Термобаллон 1 помещен в контролируемую среду 22, а термо- баллоп 4 -- в контролируемую среду 23.

Для варианта с пневматическим выходным сигналом устройства блок формирования выходного сигнала 11 содержит спаренное (с двумя рабочими торцами) сопло 24 и заслонки 25 и 26, закрепленные соответственно на ползунах 27 и 28, соединенных с пружинами 7 и 8 через пазы в ползунах 27 и 28. Последние установлены па на- правляюпшх 29 и 30, обеспечивающих со- осное перемещение заслонок 25 и 26, параллельно рабочим торцам сопла 24. Блок формирования выходного сигнала .может иметь и другие исполнения.

Устройство работает следующим образом.

Контролируемая среда 22 в соответствии с технологическим процессо.м имеет температуру Т, превьццаюнхую температуру Т-г контролируемой среды 23. При изменении

контролируемых те.мператур Т и Т изменяются объемы и давления рабочих сред, заполняющих термобаллоны и 4, и изменяется деформация сильфонов 3 и 6. Пере- мещение подвижных торцов сильфонов 3 и 6 вызывает изменение прогиба плоских пружин 7 и 8 и изменение положения якорей 13 и 14 в отверстии индуктивной катущки 12 (или изменение положения заслонок 25 и 26 относительно торцов сопла 24). При этом

изменяется выходное напряжение устройства (или выходное давление сжатого воздуха Р). При вдвигании якорей 13 и 14 в катушку 12 выходное напряжение устройства увеличивается (при приближении заслонок

25 и 26 к торцам сопла 24 увеличивается выходное давление устройства).

Устройство настраивают на заданный диапазон измерений - заданную разность температур . При минимальной разности температур (ДГник) расстояние

0 между торцами якорей 13 и 14 будет наибольшим (/макс) И выходпое напряжение будет минимальным 1/мин, а при максимальной разности температур (АГмчкс) расстояние между торцами якорей 13 и 14 будет

5 минимальным (/ми..), выходное напряжение устройства достигнет максимального значения Умакс. Для пневматического варианта устройства при минимальной разности температур (АГмин) суммарный зазор между соплом 24 и заслонками 25 и 26 (

Q достигает максимального значения, а при максимальной разности те.мператур (.47 макс) суммарный зазор (п -{-П2) достигнет минимального значения и выходной сигнал достигнет максимального значения (Р«акс). При неизменной разности температур Т

5 и Т-2 сохраняется неизменность расстояния / между торцами якорей 13 и 14 и неизменность выходного напряжения. Для варианта с пневматическим выходным сигналом при неизменной разности температур Т и Т-2. сохраняются неизменными суммарный зазор

( и значение выходного давления Р. При нарушении установившегося постоянства (, например при увеличении температуры Т, увеличиваются деформация сильфона 3, а также прогиб пласти2 ны 7, якорь 13 еще больше входит в катушку 12, расстояние / уменьшается и выходной сигнал (напряжение U) увеличивается. Для пневматического варианта при тех же условиях уменьшается зазор п между заслонкой 25 и соплом 24, а выходной пневмо0 сигнал - давление Р увеличится.

При уменьшении температуры Т перемещение якоря 13 (или заслонка 25) противоположное и выходные сигналы (И или Р) уменьшаются.

Аналогичным образом при изменении те.м5 пературы Т-2 изменяется положение якоря 14 в катущке 12 или заслонки 26 относительно сопла 24 и в соответствуюш.ую сторону изменяются выходные сигналы U и Р.

Таким образом, обеспечиваются измерение разности температур двух контролируемых сред и преобразование результатов измерения в аналоговый выходной (электрический или пневматический) сигнал при простой и надежной конструкции устройства.

Высокая точность измерения обеспечивается высокой эффективностью ленточного пружинного преобразователя перемеш,ений, который обеспечивает значительное увеличение перемещения сильфона 3 (или 6) в перемещение якоря 13 (или 14). Перемещение якоря л,2 примерно в 3 раза больще перемещения сильфона A.I. Для пневматического варианта, для которого перемещение

10

баллоне, эффективной площадью и жесткостью сильфонов, длиной и ТОЛ1ЦИНОЙ ленточных пружин и намоточными характеристиками индуктивной катушки).

Формула изобретения

Устройство для измерения разности температур, содержащее две измерительнь е термосистемы с термобаллонами, соединительными капиллярами и упругими чувствительными элементами, и блок формирования выходного сигнала с преобразователем перемещений, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений и упрощения

заслонок должно быть порядка 0,01 мм, 15 конструкции, в нем преобразователь переобеспечивается возможность измерения разности температур в очень маленьком диапазоне () с высокой точностью.

Необходимые диапазоны измерения разности температур с требуемой точностью

мещении выполнен в виде плоских пружин, выгнутых в одну сторону, торцы плоских пружин соединены с упругими чувствительными элементами, и блок формирования выходного сигнала снабжен двумя индикаторами

обеспечиваются соответствующими расчета- 20 рассогласования, соединенными с выгнутыми и выбором необходи.мых соотнощений .ми плоскими пружинами с возможностью между конструктивными элементами уст-соосного независимого друг от друга переройства (объемом рабочего тела в термо-мещения.

0

баллоне, эффективной площадью и жесткостью сильфонов, длиной и ТОЛ1ЦИНОЙ ленточных пружин и намоточными характеристиками индуктивной катушки).

Формула изобретения

Устройство для измерения разности температур, содержащее две измерительнь е термосистемы с термобаллонами, соединительными капиллярами и упругими чувствительными элементами, и блок формирования выходного сигнала с преобразователем перемещений, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности измерений и упрощения

5 конструкции, в нем преобразователь пере

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в системах автоматического контроля и регулирования температурных режимов. Цель изобретения - повышение точности измерений и упрощение конструкции. В устройстве упругие чувствительные элементы 3 и 6 термосистем соединены с подвижными торцами ленточного упругого преобразователя перемещений. Плоские пружины 7 и 8 упругого преобразователя перемещений выгнуты в одну сторону. Блок формирования 11 выходного сигнала снабжен дву.мя органами управления 13 и 14, соединенными с плоскими пружинами 7 и 8, с возможностью соосного независимого друг от друга перемещения. 2 ил.

Фиг.2