Электрическое устройство для измерения давления газа Советский патент 1929 года по МПК G01L9/16 

Предлагаемое устройство основано ма определейии длины свободного лути электронов в данном газе и предназначается для измерения давления в тот же самый момент, когда эп-о давление имеет место, что в манометрах обычного типа без некоторого запаздывания невозможно.

На чертеже фиг. 1 схематически изображает одну из трубок предлагаемого устройства; фиг. 2-ряд таких трубок, включенныхпараллелъно; фиг. 3-видоизменение трубки с применением электродов в виде конуса и цилиндра; фиг. 4- видоизменение трубки с электродом в виде ступенчатого цилиндра; фиг. 5 и 6- пути электронов в коаксиальном магнитном поле.

Проводимость разреженного газа зависит от соотношения между дли:Ной силовой линии между двумя электродами, находящимися в разреженном газе, и свободной длиной пути электрона в данном газе данного давления.

. Для использования этой зависимог .сти при изменении давления газа бв .рутся, согласно изобретения, -два апАОСких электрода А и. 5, впаянных в стеклянную трубку (фиг. 1)

с расстоянием Л между ними. Трубка помощью отростка С сообщается с исследуемым объемом, наполненным газом, давление которого изменяется. Если измеряемое давление таково, что длина свободного пути электрона больше расстояния b между электродами, то такая трубка не будет проводить электрического тока. Если же длина свободного пути меньше расстояния Ь, то через трубку будет проходить электрический ток и электроны при своем движении, сталки ваясь с нейтральными частицам газа, будут производить ионизацию его, отчего газовая среда сделается проводящей. Для того, чтобы расстояние между двумя электродами вдоль по силовой линии было вполне определенной величиной, одинаковой во всех частях, электроды в трубке (фиг. 1) заключены еще в одну узкую стеклянную трубку, близко прилегающую к электродам. Длине свободног гопути электрона, равной расстоянию b между электродами соответствует для данного газа вполне определенное критическое давление. Как только давление в трубке сделается больше критического, через трубку пойдет электрический ток. ТаKHM образом, наличие или отсутствие тока через данную трубку является показателем того, что измеряемое давление больше или меньше критического давления, характерного для данной трубки и определяемого по соответствующей формуле.

Имея целый набор таких трубок (фиг. 2) с различными расстояниями между электродами, включенных параллельно с исследуемым объемом таким образом, чтобы давление газа в исследуемом объеме и во всех трубках было одинаково, можно определить измеряемое давление с известной степенью точности. При включении этих трубок в цепь электрического тока, часть из них, у которой расстояние между электродами больше длины свободного пути электрона в газе данного давления, будет проводить электрический ток, а другая часть, у которой это расстояние меньше длины свободного пути, будет непроводящей. Измеряемое давление должно быть в диапазоне, , определяемом крайними трубками с наибольшим и наименьшим расстоянием между электродами. Та же цель может быть достигнута и при помощи одной трубки с электродами, расстояние между которыми различно в различных частях трубки. Это может быть получено, например, изготовлением одного электрода в виде цилиндра, а другого в виде конуса (фиг. 3), при чем цилиндрический электрод снабжается вдоль образующей цилиндра щелью, закрытой прозрачным, не проводящим ток, материалом, для того, чтобы можно было наблюдать границу проводимости газа внутри трубки в виде гейслерова свечения.

Те же результаты получатся, когда оба электрода не имеют взаимного геометрического подобия, например, когда внутренний электрод В составлен из ступенеобразно расположенных цилин 1ров различных диаметров (фиг. 4), при чем они могут быть разделены на границах каждой ступени экранами С из непроводящего электрический ток материала. Изменение расстояния между электродами может достигаться влиянием магнитного поля, когда один электрод перемещается относительно другого помощью расположенного снаружи: магнита или электромагнита, нагреванием электрическим током проволоки, на которую подвешен один из. электродов, или изменением уровня ртути, на поверхности которой плавает один из электродов.

Расстояние между электродами можно изменять автоматически, например по схеме дифференциальной дуговой лампы. В этом случае, когда газовая среда становится проводящей, включается реле, которое действует на механизм, сближающий электроды. Как только последние сблизятся до расстояния, меньшего длины свободного пути электрона,ток прекратится, электроды начнутраздвигаться друг от друга, до того момента, когда опять расстояние между ними будет больше длины свободного пути, трубка станет проводящей и возникший электрический ток опять включит реле, которое заставит электроды приближаться. Таким образом, расстояние между электродами будет колебаться околонекоторого среднего, которое и будет соответствовать определенной длине свободного пути электрона,, а следовательно и определенному давлению газа.

Для расширения диапазона измеряемых давлений в сторону уменьшающихся давлений, когда длина свободного пути становится очень большой и требуются слишком большие расстояния между электродами, можно увеличить пути, проходимые электроном между электродами, не изменяя расстояния между ними, применяя для этой цели магнитное поле. Так, помещая цилиндрический электрод в коаксиальное магнитное поле, путь- электрона можно увеличить, приблизительно, до двух раз (фиг. 5), когда внутренний электрод- анод и, приблизительно, до трех раз, когда внутренний электрод-катод (фиг. 6). Той же цели изменения длины свободного пути электрона, не изменяя расстояний между

электродами, можно достичь изменив температуру разрядных трубок. Давление будет то же, что и в исследуемом объеме, с которым прибор имеет сообщение, но длина свободного пути в случае охлаждения трубок будет меньше, а следовательно, при тех же расстояниях между электродами можно будет измерить меньшие давления и, таким образом,расширить в сторону меньших давлений диапазон действия прибора. При нагревании, наоборот, диапазон измеряемых давлений будет расширен в сторону больших давлений.

Указателем проводимости или отсутствия, проводимости в трубке может служить измерительный прибор в цепи такой трубки. Но и газовое свечение является вполне достаточным показателем проводимости, для наблюдения которого в случае закрытых конструкций приходится делать щели в электродах трубки, закрывая их изолирующими, но прозрачными материалами.

Предмет патента.

1.Электрическое устройство для измерения давления газа посредством определения длины свободного пути электрона в данном газе, характеризующееся применением нескольких разрядных трубок 1, 2, 3..... (фиг. 2), полости которых соединены с пространством, в котором измеряется давление газа, и в которых расстояния между электродами в каждой из трубок различны (фиг. 2).

2.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающееся применением одной рс13рядной трубки с двумя коаксиальными электродами, из коих один, внутренний или наружный, -В имеет коническую форму, а другой А имеет цилиндрическую и снабжен щелью, направленной по производящей цилиндра или конуса и прикрь той пре- зрачной изолирующей пластинкой (фиг. 3).

3.Видоизменение охарактеризованного в п. 2 устройства, отличающееся тем, что оба электрода имеют очертания двух фигур, не имеющих взаимного геометрического подобия.

4.Видоизменение охарактеризованного в п. 2 устройства, отличающееся тем, что внутренний электрод -В составлен из ступенеобразно расположенных цилиндров различных диаметров (фиг. 4),

5.В охарактеризованном в п. 3 устройстве применение отдельных цилиндров, составляющих внутренний электрод Ь разрядной трубки, разделенных на границах каждой ступени экранами С из непроводящего электрический ток материала (фиг. 4).

6.Видоизменение охарактеризованного в п. 1 устройства, отличающееся тем, что оно состоит из одной

разрядной трубки с двумя электродами-одним неподвижным, а другим подвижным, например, под действием внешнего магнита или,при изменении температуры проволоки, на которой он подвешен, или при изменении уровня ртути, на которой он плавает.

7.В охарактеризованных в п. 5 устройствах применение автоматического изменения расстояния между электродами например по схеме дифференциальной дуговой лампы, с той целью, чтобы это расстояние отвечало средней длине свободного пути электрона в газе данного давления.8.При устройствах, охарактеризованных в п.п. 2, 3, 4 и 5, применение продольного магнитного поля с целью изменения длины свободного пути электрона.

9.При устройствах, охарактеризованных в п.п. 1-8, нагревание или охлаждение разрядных трубок сцелью изменения длины свободного путиэлектрона.

ФУ1Г 2