Устройство для измерения температуры — SU 750293 (original) (raw)
Союз Советских Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 750293(51)М. Кл. С 01 К 5/32 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 10 Изобретение относится к устройствам для измерения температуры и может найти применение в различных областях техники, в частности в системах оперативного и автоматического контроля и управления производительными технологическими процессами в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Известно устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный элемент, заполненный рабочей (термометрической) жидкостью, разделительный упругий элемент (сильфон или мембрану) и устройство для преобразования теплового расширения жидкости в выходной сигнал прибора 1) .20Йаиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения температуры, содержащее термочувствительный элемент, включающий размещенный в 25 корпусе, заполненном рабочей жидкостью, разделительный сильфон, с помещенным в нем поплавком, и механизм преобразования усилия в выходной сигнал 2,Недостатком известного устройст является недостаточно высокая точность измерения температуры и большая инерционность, обусловленные наличием узлов трения и значительным количеством рабочей жидкости в термочувствительном элементе. Точность устройства прямо пропорциональна количеству рабочей жидкости в термочувствительном элементе, а увеличение количества рабочей жидкости приводит к увеличению температурной инерционности, т.е, к снижению точности.Целью изобретения является повышение точности измерения и снижение инерционности устройства.Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения температуры поплавок выполнен из двух полостей, герметичная перегородка между которыми соединена с подвижным бортиком разделительного сильфона и имеет канал, сообщающий раббчую полость термочувствительного элемента с верхней полостью поплавка, нижняя часть которой заполнена рабочей жидкостью, а верхняя сообщена с атмосферой, причем наружный торецверхней полости поплавка соединенс механизмом преобразования усилияв выходной сигнал, при этом нижняячасть поплавка размещена в рабочейжидкостис зазором порядка 0,51,00 мм относительно внутренней поверхности корпуса термочувствительного элемента,На чертеже изображена принципиальная схема устройства.К корпусу термочувствительногоэлемента 1 приварен неподвижный бортик разделительного сильфона 2, Вкорпусе. размещен поплавок 3, разделенный перегородкой 4 на две полости:нижнюю 5 и верхнюю б, Перегородка 4приварена к подвижному бортику сильфона 2. Рабочая полость термочувствительного элемента (полость междукорпусом 1, сильфоном 2 и поплавком3) заполнена рабочей (термометрической) жидкостью 7, Причем рабочая жидкость полностью окружает нижнюю часть5 поплавка 3 и через канал 8 небольшого сечения, просверленный в перегородке 4,сообщается с полостью верхней части б поплавка 3, частично заполненной той же жидкостью. Верхнюючасть поплавка б (пространство надрабочей жидкостью) через капиллярныйзмеевик 9 сообщена с атмосферой.Верхний наружный торец поплавка 3штоком 10 соединен с рычажной системой пневмосилового преобразователя11, узел сопло-заслонка 12 которогоотрабатывает выходной сигнал устройства. Корпус 1 термочувствительного элемента устройства смонтирован на технологической емкости 13,температура среды в которой контролируется, Размеры поплавка 3 выполнены так, что зазор между наружными поверхностями нижней части 5поплавка и внутренними поверхностямими нижней части 5 поплавка и внутренними поверхностями корпуса 1 исильфона 2 сведены к минимуму, достаточному для разобщения этих поверхностей - порядка 0,5-1,0 мм,Таким образом, количествО рабочей.жидкости 7 является минимальным,Количество рабочей жидкости, заполняющей часть объема верхней полости б поплавка 3 и объем этой полости рассчитываются в зависимости от коэффициента объемного расширения рабочей жидкости и предела измерения уройства. Критериями для такого расчета являются требования, чтобы при минимальной температуре, измеряемой устройством уровень рабочей жидкости 7 в верхней полости 6 поплавка 3 был не ниже разделительной перегородки 4, а при максимальной температуре - не был выше основания капилляра 9,УсТройство работает следующим ,образом. В исходном положении, при установившейся температуре контролируемойсреды в емкости 13 кинематическаясистема устройства находится в равновесии, обусловленном равенствомпогружающей и выталкивающей сил,действующих на погруженную в рабочуюжидкость 7 нижнюю часть поплавка 5,ГР = Гп + Е, = 0, ( 1 )где Г - рабочее усилие термочувстРвительного элемента;Гп - погружающая сила, действующая на поплавок, равная весу поплавка;Г 1, - выталкивающая сила, действующая на поплавок, завися щая от объема погруженной врабочую жидкость части поплавка и от плотности рабочей жидкости.При изменении температуры контро лируемой среды равновесие, выраженное равенством (1), нарушается. Например, при повышении температурыплотность рабочей жидкости уменьшается, и выталкивающая сила, действующая д 5 на поплавок, уменьшается на величинуЬ п Рж РМ (,)где д ГЬ - изменение выталкивающей,силы;ЗО - наружный объем погруженнойв рабочую жидкость частипоплавка (нижней части 5поплавка 3);о - начальная плотность рабочейж35жидкости;(Ъ - коэффициент температурногообъемного расширения рабочей жидкости;ь - изменение температуры контролируемой среды (и рабочей 40 жидкости);д - ускорение силы тяжести.Одновременно (при том же изменении температуры рабочей жидкости ь)увеличится объем рабочей жидкости 45 7 в термочувствительном элементе,Это увеличение объема рабочей жидкости определяется выражениемж=кР(3) щ где П, - изменение объема рабочейжидкости;Уж - начальный объем рабочейжидкости.Этот добавочный объем ьУ рабочейжидкости через канал 8 перетекает израбочей камеры термочувствительногоэлемента в верхнюю полость б поплавка 3, повышая уровень рабочей жидкости в этой полости. Это повышениеуровня жидкости в верхней полости б 60 поплавка 3 приводит к увеличениювеса поплавка на величину65 где а 6 д - изменение веса поплаВка.