ТЕРМОСИСТЕМА С ЖИДКОСТНЫМ ЗАПОЛНЕНИЕМ Советский патент 1973 года по МПК G05D23/02 

1

Изобретение относится к приборостроению и средствам автоматизации.

Предлагаемое устройство может найти применение в тех случаях, когда требуется повысить точность измерения температуры жидкостным дистанционным термометром или точность дистанционного регулятора температуры прямого действия.

Известны термоснстемы с жидкостным заполнением, содержащие термобаллон, дистанционный капилляр и исполнительный механизм.

Известные устройства позволяют в лучшем случае компенсировать постоянную составляющую температурой погрешности.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что для компенсации температурной погрешности оно содержит дополнительный термобаллон, соединенный с гидравлическим элементом компенсации, выполненным в виде двух концентрично расположенных сильфонов, с общим основанием, один из сильфонов которого соединен с дистанционным капилляром основного термобаллона. Причем дополнительный термобаллон заполнен жидкостью с коэффициентом расширения большим, чем коэффициент расширения жидкости основного термобаллона.

На фиг. 1 изображена принципиальная

схема устройства; на фиг. 2 и 3 - статическая характеристика системы.

Схема содержит основной термобаллон 1, вспомогательный термобаллон 2, соединительный капилляр основной термосистемы 3, соединительные капилляры вспомогательной термосистемы 4 и 5, сильфонный исполнительный механизм 6, камеру расширения элемента компенсации 7, камеру компенсации

элемента комненсации 8, возвратную пружину 9, корпус 10.

Оба термобаллона 1 и 2 находятся в измерительной среде с температурой ii; исполнительный механизм и элемент компенсации

расположены в окружающей среде с температурой tz.

Основная термосистема наполнена рабочей жидкостью с коэффициентом объемного расширения Р, а вспомогательная жидкость с

коэффициентом 2, причем .

Дополнительные объемы жидкости, поступающие из 1 и 2 термобаллонов по капиллярам, при повышении можно определять по формулам:

д1/,з1/.,,-(,-ЗО-()

A.,, v.,,.(p,-3o-(.-a

гдеа - коэффициент линейного расширения материала баллона.

К;, и Ко., - объемы термобаллоиов 1 и 2.

Эффективные площади сильфоиов камер 7 и 8 равны. Элемент композиции представляет собой вычитающее гидравлическое устройство и поэтому при 12 const (кривая а на фиг. 2) статическая характеристика системы представляет собой разностную характеристику двух встречно-включениых термосистем (кривые б, 8, фиг. 2).

Рассмотрим работу компенсационного элемента при изменении температуры /а, при 1 const.

Столб рабочей жидкости в камере 7, благодаря тому, что имеет больщее удельное удлинение иа 1°С изменения U, чем столб жидкости в камере 8.

В силу этого свойства при повыщении 4, при одновременном и равномерном прогреве жидкости в камерах 7 и 8, в результате упреждающего удлинения камеры 7, в камере 8 появляется свободный объем, который будет заполняться излищком жидкости, образующимся в исполпителыюм механизме и капилляре в результате нагрева.

Возвратная пружина 9 предназначена для преодоления силы внутреннего давления в термосистеме, наличие которого вызвано упругостью сильфона и исполнительиого механизма и усилием на штоке.

Рассмотрим совместное действие температур /1 и tz. Элемепт компенсации, если его рассматривать отдельно от вспомогательной термосистемы, может обеспечить компенсацию расщирения только вполне определенного заданного объема жидкости, который находится в исполнительном механизме при определенном положении щтока. В реальных условиях изменение /i не связано с изменением 4 и поэтому настройки элемента на компепсацию определенного постоянного объема недостаточно. Поэтому для компенсации постояпной и переменной составляющей погрешности необходимо обеспечить автоматическую перестройку характеристики элемеита компенсации. Для этого используется вспомогательная термосистема 2.

На фиг. 3, а изображены характеристикикривые б, в - расширение жидкости в каме5 pax 7, 8 и разностная характеристика-кривая а изменения компенсирующего объема при /i j. В случае повышения темнературы ti до величины tj характеристики примут вид 3,6. Крутизна разностной характеристики на фиг. 3 в этом случае больще. Поэтому при соответствующем соотношении pi и р2, Vs, и 1/02 и эффективных площадей сильфонов с учетом перепада температур t и tz можно получить полную компенсацию постоянной и переменной составляющих температурной погрещности исполнительиого механизма.

Необходимо обеспечить равенство температурных режимов баллонов 1 и 2, соединительных капилляров 3 и 4, исполнительного г ехаиизма и элемента компенсации.

Предлагаемое устройство может быть использовано в регуляторах с любым типом исполнительного механизма, а также в жидкостных и монометрических термометрах с любым типом чувствительного элемента или в температурных реле-датчиках температуры и сигнализаторах.

Предмет изобретения

0 Термосистема с жидкостным заполнением, содержащая основной термобаллои, установленный в рабочем объеме и соединенный дистанционным капилляром с исполнительным механизмом, отличающаяся тем, что, с целью

5 повышения точности работы устройства, она содержит дополнительный термобаллон, заполнеииый жидкостью с коэффициентом расширения, большим коэффициента расширения жидкости осиовного термобаллона, установленный в рабочем объеме и соединенный с гидравлическим элементом компенсации, выполненным в виде двух концентричных сильфонов с общим основанием, один из сильфонов которого соединен с дистанционным

капилляром основного термобаллона.

Г

П

I VsfepfieMae среда

41/Л

7

.Окружающая среда ±2

дад.

I

и I

7 I 70 I

/

/////////777/7/////////////////////

иг 1

а I

f; t.