Датчик для измерения давления в сублимационной камере Советский патент 1979 года по МПК G01L11/00 

I

Изобретение относится ктехнике измерения обшего давления парогазовой среды в вакуум-сублимационной камере и может быть использовано .в пишевой, химической и других отраслях промышленности.

Известен датчик для измерения парциального давления водяного пара в вакуумсублимационной камере методом «психометрической точки, представляюшей собой кубик водяного льда с термопарой, вмороженной в его центр 1. Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому датчику давления является датчик для измерения парциального давления в сублимационной камере 2, содержаший полый теплоизолированный корпус в виде станка с намороженным внутри льдом и размешенный внутри льда измеритель температуры. Наличие теплоизоляции увеличивает срок службы льда до 30-40 ч. Однако этого недостаточно для обеспечения работоспособности датчика при контроле давленияВ установках сублимационной сушки непрерыв.ного действия, которые могутэксплуатироваться непрерывно в течение длительного времени.

Кроме того, на точность измерения обшего давления влияют внешние тепловые потоки, поступающие ко льду через отверстие стакана, состав парогазовой среды и температура в сублимационной камере.

Целью изобретения является повь1шение точности измерения обшего давления в сублимационной камере и увеличение длительности непрерывного измерения.

Это достигается тем, что в предлагаемо.м

датчике во льду образована полость, сообщаюшаяся каналом с внешним пространством, а измеритель температуры размешен в этой полости.

На фиг. I изображен описываемый датчик с корпусом, выполненным в виде шара.

На внутреннюю поверхность полого шара I с отверстием, изготовленного из непроницаемого для радиационных тепловых потоков материала, например нержавеющей стали, наморожен слой водяного льда, обра зующий полую льдинку 2. На.мораживанне льда осуществляется, например, методо.м конденсации водяного пара на внутреннюю поверхность охлаждаемого полого шара 1.-.В полость 3 введена термопара 4 с помощью пробки 5, которая плотно вставлена в отверстие полого шара 1. Для осуществления связи полости 3 с сублимационной камерой в пробке 5 предусмотрена трубка 6. Датчик устанавливают в сублимацион ную ка1йёр у, где теплопритоки к поверхности щара 1 заведомо определены, например, экспериментальным путем. С учетом теплопритоков размеры трубки 6 подбираются таким образом, чтобы обеспечивалось истечение пара из полой льдинки 2 в среду сублимационной камеры со скоростью, исключающей возможность проникновения парогазовой среды сублимационной камеры в полость 3. Последнее условие правомерно лишь в том случае, если скорость истечения пара из полой льдинки 2 будет выще скорости диффузии газовой среды. Последнее в условиях рабочего вакуума составляет около 2 м/с.

Общее давление в сублимационной камере определяют по температуре насыщения водяных паров в полой льдинке 2 с учетом перепада давления, обеспечивающего истечение. По расчетам, для истечения пара со скоростью 10 м/с в среду с давлением 66,7 н/м (0,5 мм рт. ст.) -- достаточно перепада давления 0,08 н/м, что составляет от измеряемого давления 0,12%. Следовательно, при скоростях истечения 2- 10 м/с перепадом давления можно пренебречь и давление в сублимационной камере принять равным Давлению насыщенных водяных паров в полости 3.

При измерении общего давления в сублимационной камере таким датчиком исключаются ощибки измерения, связанные с радиационным тепловым потоком, составом парогазовой среды и ее температурой, так как измеряется температура чистого насыщенного водяного пара в полости 3 ограниченной снаружи непроницаемой для радиационных тепловых потоков оболочкой.

На фиг. 2 показан датчик для измерения общего давления в сублимационной камере с цилиндрическим кррпусом. Датчик содержит цилиндрический стакан 7, выполненный из непроницаемого для радиационных тепловых потоков материала, например нержавеющей стали. На внутреннюю поверхность стакана 7 нанесен пористый синтетический материал 8. Стакан 7 закрыт сверху крыщкой 9, снабженной пробкой 5 с термопарой 4 и трубкой 6. С целью у.меньщения тепловой инерционности термопарб 4 спай прикреплен к металлическому «лепестку 10 размерами 10x10x0,1 мм. Перед применением с датчика снимают крыщку 9 и пористую

внутреннюю поверхность (материал 8) смачивают водой до полного заполнения пор. Затем влагу, в порах замораживают, например, помещая стакан 7 в холодильный щкаф. После этого крышку 9 с пробкой 5, термопарой 4 и трубкой 6 плотно устанавливают на стакане 7 и датчик помещают в определенную точку сублимационной камеры, где тепловые притоки к датчику в течение всего периода сушки заведомо определены экспериментальным путем. Размеры трубки 6 с

учетом тепловых притоков обеспечивают истечение генерируемого в полости 3 датчика насыщенного водяного пара в среду сублимационной камеры со скоростью 2-10 м/с. Общее давление в сублимационной камере

принимается равным давлению насыщенных водяных паров в полости 3 датчика -. Перепад давления, обеспечивающий истечение пара со скоростью 10м/с в условиях рабочего вакуума, ничтожен и составляет 0,12% от измеряемого общего давления,

поэтому им можно пренебречь.

Применение датчика в промыщленных сублимационных установках позволит осуществить непрерывный контроль общего дав- .

ления с точностью ±5%.

Формула изобретения

Датчик для измерения давления в сублимационной камере, содержащий полый теплоизолированный корпус с намороженным внутри льдом и измеритель температуры, огли- чающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения общего давления и увеличения длительности непрерывного измерения, в нем во льду образована полость, сообщающаяся, каналом с внещним пространством, а измеритель температуры размещен в этой полости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 228307 кл. G 01 L 11/00, 1967.

2.Шумский К. П. Основы расчета вакуумной сублимационной аппаратуры. /У1., 1967, с. 191.

И 1/змерите/7й ому npufopy