Жидкостный манометр Советский патент 1940 года по МПК G01L7/18 

Предлагаемый манометр предназначается для измерения высоких и сверхвысоких давлений.

Как известно, радиоактивные соли в твердом виде и в растворах выделяют три рода лучей: «, Р и у, из которых последние обладают большой проницаемостью. Полностью задержать их может только слой свинца толщиной, примерно, в 150 ллг или стали в 200 мм, между тем как толщина стенки стальной трубки с внутренним диаметром в 2 мм для давлений порядка 10000 кг1см составляет не больше 20 мм.

Согласно изобретению, в основной жидкости, заполняющей трубку манометра, помещается капля радиоактивного раствора, не смешивающегося с нею, и для определения высоты измеряемого давления используется высокая проницающая способность -у-лучей через стенки трубки манометра, для чего служит индикатор 7--1учей например, счетчик Гейгера или т. п., заключенный в кожух с непроницаемой для -лучей диафрагмой со щелью, перемещаемой вдоль трубки манометра для установки последней против радиоактивной капли, передвигающейся в манометрической трубке под влиянием измеряемого давления.

Взамен капли раствора радиоактивного вещества может быть применен раствор его над ртутью в перевернутом колене, соединяющем две ветви ртутного манометра. При таком устройстве на каждой из трубок перевернутого колена, перед границей между радиоактивной жидкостью и ртутью помещается щель диафрагмы подвижного вдоль трубки кожуха с расположенным в нем индикатором f-лучей, и о величине давления судят, как обычно, по разнице уровней ртути в двух коленах диференциального манометра, определяемой при помощи индикаторов f-лучей.

Можно также в таком ртутном диференциальном манометре; вместо заполнения перевернутого колена радиоактивной жидкостью заполнить его, например, маслом,а радиоактивное вещество заключить в две маленькие ампулы, плавающие на поверхности столбов ртути.

На чертеже фиг. 1 изображает устройство такого манометра для сверхвысоких давлений (порядка 10000 кг}см) с каплей раствора радиоактивного вещества, фиг. 2 - форму выполнения его в виде диференциального ртутного манометра с радиоактивным раствором, заполняющим перевернутое соединительное колено, фиг. 3 -другую форм выполнения манометра по фиг. 2 с плавающими на ртути ампулами с заключенным в них радиоактивным веществом, фиг. 4 - устройство для повышения предела измеряемых давлений,фиг. 5 и 6 - другие -варианты манометра.

В форме выполнения по фиг. 1, 8 в толстостенной стальной трубе 1 находится в жидкости 3 капля 2 водного раствора радиоактивной соли, например, радия, являющейся достаточно мощным источником - лучей. Вдоль трубы 1 перемещается свинцовая диафрагма 4 со щелью 5; на диафрагме - помещен свинцовый кожух 6, внутри которого помещается какой-нибудь индикатор -лучей, например, счетчик Гейгера 7 или т. п.

В случае применения счетчика Гейгера, последний помещается параллельно щели для большего использования Лучей, излучаемых каплей.

Удельный вес капли подбирается равным удельному весу жидкости, в которой он перемещается, и их коэфициенты сжатия тоже должны быть близки друг к другу.

Для измерения давлений конец В трубки / соединяется с источником давлений непосредственно или через какую-нибудь промежуточную жидкость, а конец А этой трубы закрыт наглухо или соединяется с небольшой камерой (не указанной на фиг. 1), выдерживающей измеряемое давление (внутренний объем этой камеры зависит от величины измеряемого давления и от желаемой точности измерения).

Измерение производится следующим образом.

Диафрагма передвигается вместе с укрепленным на ней кожухом 6 и помещенным в последнем индикатором 7 f-лучей вдоль трубки /. Диафрагма благодарябольшой толщине свинца задерживает полностью -лучи, идущие от капли 2, в момент же совпадения щели 5 диафрагмы 4 с каплей 2 индикатор 7 отмечает наличие 7 -лучей. Таким образом, положение капли в трубе / отмечается стрелкой,

прикрепленной к диафрагме 4 и движущейся вместе с ней вдоль проградуированной шкалы (не указанной на чертеже).

Положение капли при нулевом давлении определяет начало делений. При повышении давления перемещение капли увеличивается, и диафрагма 4 соответственно должна быть дальше передвинута от нулевого положения для того, чтобы индикатор 7 зарегистрировал положение капли.

Ширина щели 5 определяет остроту настройки и может быть доведена до очень малой величины, так как регистрация - -лучей происходит даже при очень малых величинах щели.

Таким образом, описанным выше прибором можно измерять сверхвысокие давления, предел измерений которых ограничивается проницаемостью f- лучей, т. е. учитывая полную поглощаемость f- лучей сталью толщиной порядка 200 мм и механическими возможностями высокосортных материалов при данной толщине.

Предел измерения можно повысить за счет помещения трубы радиоактивного манометра в другую трубу и подавая в зазор между ними жидкость под давлением. Таким образом измеряемое давление моншо повысить до 20000 KZlcM. Помещая вторую трубу в третью, можно повысить его до 30000 и т. д (фиг. 4).

Жидкости в трубке / должны быть подобраны так, чтобы они не смешивались, и радиоактивная соль с продуктами ее распада не растворялась в другой, например, ртуть и вода.

Фиг. 2 изображает другую форму выполнения в виде диференциального ртутного манометра.

Толстостенная трубка 5 образует перевернутое колено, соединяющее две ветви диференциального ртутного манометра, нижние части которых заполнены ртутью 14. Оба конца А и В над ртутью заполняются какойлибо жидкостью 15, например, маслом.

Колено 8 заполняется раствором 12 радиоактивной соли.

По вертикальным ветвям колена 8 могут перемещаться две диафрагмы 11 со щелями 18 и расположенными

яротив них индикаторами 9 f -лучей, заключенными в кожухе 10.

Перемещениями кожухов 10 с индикаторами 9 определяется разность высот столбов жидкости 14 при изменении малых перепадов при высоких давлениях; в этом случае оба источника давлений соединяются с концами А и В толстостенной трубки. К кожухам 10 прикреплены указатели 16, движущиеся вдоль шкал 17. В диафрагме 11 должно быть отверстие 18, возможно меньшего размера, а еще лучше щель, которую можно довести до 0,1 мм и этим повысить остроту нахождения раздела жидкостей, повышая этим точность измерений.

В форме выполнения по фиг. 3 манометр представляет собой П-образную толстостенную трубу 27, в которую налита ртуть 44, поверх которой налито масло 28 или другая жидкость, применяемая для измерений давления. На поверхности ртути плавают ампулы 29 меньшего габарита, чем внутренний диаметр трубки 27, а внутрь ампул вплавлена радиоактивная соль. Железная, никелевая или с оболочкой, не растворяющейся в ртути, например из пластмассы, ампула 29 имеет форму шарика или т. п. Вдоль трубы 27 передвигается камера с заключенным в ней индикатором 31 радиоактивности, имеющая узкую щель 18, чем определяется разность уровней до и после подачи давления, указываемая стрелкой 34, движущейся вместе с кожухом 30 вдоль шкалы 55. При надобности между коленами П-образной трубы помещается фильтр из свинца для экранировки одной ампулы 29 от другой. Этот вариант может быть использован:

а)для измерения давлений, величина которых определяется толщиной стенки трубы и проницаемостью у-лучей; в этом случае давление подается в конец В трубы 27, а конец А соединен с камерой сжатия или заглушен;

б)для малых перепадов давлений между двумя источниками давлений; в этом случае источники давлений соединяются с разными концами труб;

в) для измерения давлений на определенном интервале, например, сначала подается давление в 8000 кг/см, и щель диафрагмы устанавливается против шарика, и это положение считается за начало шкалы, а затем подается дополнительное измеряемое давление. Подача в этих случаях может производиться через отдельные вентили.

Индикатор радиоактивности выбирается такой, какой удобен для условий измерений. Это может быть электрометр, счетчик Гейгера или др.

При повышении давления ртуть заменяется другой подходящей жидкостью.

Форма выполнения по фиг. 5 имеет такое же устройство, как и по фиг. 2, только кожух и диафрагма не передвигаются для измерения и конструктивно изменены: диафрагма 19 огибает трубу 20 для экранирования более широкой щели 21 (ширина щели равна величине максимального перемещения раздела жидкостей). Нулевое положение или положение нижнего предела измерений устанавливается так, чтобы радиоактивная жидкость 22 была полностью выведена, и край щели диафрагмы совпадал с разделом жидкостей. При подаче давления в конец А в щели появляется столб радиоактивной жидкости, величина которого пропорциональна давлению. Так как количество излучаемых у -лучей пропорционально количеству жидкости, то радиоактивный индикатор 23 покажет на измерительном приборе величину подаваемого давления, и в этом случае не нужно перемещать кожух с индикатором для нахождения положения раздела жидкостей. Жидкость 24 подобна жидкости 14 на фиг. 2, жидкость 25 подобна жидкости 15 (может быть маслом).

При измерениях малых перепадов давления между двумя источниками давления должна быть предусмотрена общая камера, как это изображено на фиг. 6, к которой сначала присоединены оба конца трубы радиоактивного манометра, и при закрытых вентилях 57 и 40 и открытых 58,

41 и 42 жидкость подается через трубу 43 до того давления, перепады которого измеряются, затем кран 42 закрывается, и краны 37 и 40 открываются, в концы С и D подаются измеряемые давления, и затем перемещением индикаторов радиоактивности определяется разность уровней ртути или другой жидкости, не смешивающейся с маслом и большего удельного веса с плавающей на ее поверхности ампулой радиоактивной соли. Таким образом, можно избежать опасности выброса столбика жидкости с радиоактивной ампулой при измерении малых перепадов давления при высоких давлениях.

Как видно из изложенного, предлагаемый радиоактивный манометр может быть применен для измерения высоких и сверхвысоких давлений, предел которых определяется прочностью трубки с наружным диаметром порядка 350-400 мм, и при применении устройства по фиг. 4, т. е. труб с давлением, обжимающим трубу снаружи, может быть доведен до десятков тысяч кг/сж. Кроме того, как было указано, манометр дает возможность измерения малых перепадов давлений при высоких давлениях, например, измерения перепадов между двумя источниками давления порядка 20000 KZJCM при разности их в пределах 15 мм ртутного столба н ниже.

Особым преимуществом манометров является отсутствие механических подвижных деталей, вроде поршней, поглощающих благодаря трению известную точность, а также открываемая этим способом возможность измерений сверхвысоких давлений.

Предмет изобретения.

1.Жидкостный манометр для измерения высоких давлений, отличающийся применением капли 2 радиоактивного раствора, не смешивающегося с основной жидкостью манометра, с целью использования проницаемости 7 -лучей через стенки.манометра (фиг. 1) для определения перемещения столба основной жидкости.

2.В жидкостном манометре по п, 1 применение индикатора 7 f -лучей, заключенного в снабженный щелью кожух, перемещаемый вдоль трубки манометра (фиг. 1).

3.Форма выполнения манометра по пп. 1, 2, отличающаяся применением взамен капли 2 радиоактивного раствора 12 в перевернутом колене 8, расположенного на поверхности ртути 14 манометра (фиг. 2).

4.Форма выполнения манометра по пп. 1, 2, 3, отличающаяся применением ампул 29, заключающих в себе радиоактивные препараты, плавающие на поверхности ртути в коленах и-образного манометра (фиг. 3).

р фигЛ

S. 1А.

У