Манометр сверхвысокого давления

 

Изобретение может быть использовано при измерении высоких давлений. Манометр содержит в термостатируемом металличе ском корпусе с системой электровводов датчик с керамическим изолятором 1 и пьезочувствительной спиралью 5. Спираль 5 выполнена из стабилизированного сплава на основе хрома с золотом с улучшенными механическими свойствами и малым температурным коэффициентом сопротивления в диапазоне температур 20-100°С, расположёна в параллельных оси изолятора каналах 2 с узкими выступами 3 и в соединительных пазах 4 около торцов, глубина которых превышает ширину каналов изолятора. Монтаж спирали, витки которой не касаются, исключает рабочие и монтажные напряжения, искажающие результаты измерений давления. 2 ил.

ГОК)3 Г OBF ВСКИХ

СОЦИАЛИСТИ «F CKVX

РЕГПУБПИК

IsI>s 6 01 L 9/04 д МОЕ ПАТЕНТНОЕ.

ВЕД MCTBO СССР (ГОС АТЕНТ СССР)

О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) (22) (46) (75) (56) чес №1 (54)

ЛЕ (57) при мет лич

926507/10

8.04,91

7.02.93. Бюл. ¹ 5 .М.Корсунский

Журнал экспериментальной и теоретиой физики, т, 49, в. 7, 1965, с. 129. вторское свидетельство СССР

77694, кл. G 01 1 9/04, 1983.

МАНОМЕТР СВЕРХВЫСОКОГО ДАВИЯ зобретение может быть использовано измерении высоких давлений. Маносодержит в термостатируемом металском корпусе с системой злектровводов

„„5Ы „„1793284 А1 датчик с керамическим изолятором 1 и пьезочувствительной спиралью 5, Спираль 5 выполнена из стабилизированного сплава на основе хрома с золотом с улучшенными механическими свойствами и малым температурным коэффициентом сопротивления в диапазоне температур 20-100 С, расположена в параллельных оси изолятора каналах

2 с узкими выступами 3 и в соединительных пазах 4 около торцов, глубина которых превышает ширину каналов изолятора, Монтаж спирали, витки которой не касаются, исключает рабочие и монтажные напряжения, искажающие результаты измерений давления. 2 ил, 1793284

В каналах 2 и пазах 4 расположена спираль 5, например, из магнаниновой проволоки (53% меди, 39 цинка, 2,75% олова, Z,5% никеля, 1,7% марганца, 0,2 алюминия)

5 или из сплава, содержащего 97,9% золота и

2,1 хрома, температурный коэффициент электрического сопротивления которого порядка 10 % в диапазоне 20-100 С. Диаметр проволоки в пределах 0,1-0,2 мм, "0 В испытанных моделях цилиндрических изоляторов из различных керамических материалов минимальная толщина стенки между каналами и поверхностью изолятора. была порядка 1,5 мм. В модификациях дат15 чиков с малогабаритными каркасами-изоляторами для манометров систем с увеличенным верхним пределом давлений минимальная толщина стенки между каналами из микролитной керамики может быть

20 уменьшена до 0,7-1 мм, при этом концы каждого канала соединены около одного торца каркаса только с одним из соседних каналов, а около другого торца изолятора только с другим из ближайших каналов соответствующими пазами. Глубина пазов только между ближайшими двумя каналами превышает диаметр пьезочувствительной спирали, который в малогабаритных датчиках может находиться в пределах 1,2-1,6 мм при

30 диаметре каналов в пределах 1,8-2,2 мм.

Расстояние между продольными выступами на поверхностях каналов обеспечивает свободную укладку спирали без возникновения дополнительных монтажных и операцион35 ных внутренних механических напряжений.

Минимальное число выступов — три.

Пьезочувствительный датчик после присоединения концов проволоки спирали к электровводам обтюратора герметизирует40

55 увеличением давления в системе, при изме рениях регистрируется самописцем или компенсационной схемой. Точность измерений давления манометром со спиралью из сплава золото-хром порядка 0,2%. Калибровка испытанных моделей датчиков провоИзобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении высоких давлений.

Известен манометр высокого давления с бескаркасным. пьезоэлектрическим датчиком в виде многослойной катушки с касающимися витками проволоки с изоляцией из манганина, Недостатки датчика связаны с ограниченными долговечностью и точностью измерений, связанными с повреждениями изоляции проволоки потоками сжатого газа и искажениями результатов измерений давления из-эа механических напряжений в витках проволоки из манганина, возникающих в процессе изменения давлвния при накачке газа в камеры высокого давления и стравливания газа из систем сверхвысокого давления, и при изготовлении катушки датчика.

Близким к предлагаемому манометру является манометр вйсокого давления, со- . держащий керамический корпус с уСтановленной в нем пьезочувствительной спиралью. К недостаткам его следует отнести малый срок службы и невысокую точность измерения.

Целью изобретения является увеличение точности измерений давления и долговечности датчика сверхвысокого давления при увеличении верхнего предела диапазона рабочих температур при измерениях, На фиг, 1 представлен общий вид пьезоэлектрического датчика сверхвысокого давления; на фиг, 2 — каркас датчика.

Датчик сверхвысокого давления содержит цилиндрический каркас-изолятор 1 из микролитной керамики из окиси алюминия с добавкой 0,5% окиси магния с параллельными оси сквозными каналами 2, на поверхности которых имеются параллельные оси каркаса узкие выступы 3. Концы каналов соединены кольцевыми пазами 4 в области торцов каркаса, глубина которых больше диаметров каналов, Внутренние каналы 2 фар- 4 .. мируются с применением литья под давлением керамического шликера с 8% пластификатора в разборные металлические формы, в которых установлены формовочные стержни с продольными пазами из оргстекла при термопластичного полимера метилметакрилата, остающиеся в отливке после разборки литьевой формы. Температура шликера при литье порядка 60ОС, дав. ление — 6 атм, Каналы и пазы формируются в процессе предварительного обжига для выжигания иэ отливки пластификэтора и формующих элементов в диапазоне температур до 1300 С. Температура спекания каркаса 1800 С. ся в цилиндрической полости камеры высокого давления — в корпусе манометра, который соединен в системе высокого давления с операционной камерой. Зазор между поверхностями полости корпуса манометра и каркаса-изолятора 0,3-0,5 мм, Диаметр внутренней полости корпуса манометра 20 мм.

Электрическое сопротивление спирали датчика давления — 200 Ом. Пьезочувствительная спираль включена в стандартную электрическую схему, например, четырехплечего моста, раскомпенсация которого из-за изменения сопротивления спирали датчика, связанного с уменьшением или

1793284 дилась метрологической лабораторией с применением поршневого манометра, обеспечивающего точность градуировки поря ка 0,5%. Калибровка манометров провод лась с передающей давление жидкой 5 средой.

Линейность зависимости электрического сопротивления датчика от давления аргон проверялась в процессе многолетних контрольных испытаний в диапазоне давле- 10 н и до 6000 атм. Различные типы изоляторов с внутренними каналами с выступами испытывались применением в качестве передающей давление среды жидкости или

ra а. Минимальйая высота выступов в испы- 15 та ных керамических изоляторах была пор дка 0,3 мм при ширине выступов 0,2-0,3 мм, Ряд увеличивающих точность измерей давления преимуществ манометра с 20 олятором с внутренними параллельными налами связан с исключением искажений зультатов измерений, возникающих в тчиках альтернативных конструкций на нове катушек из проволоки с касающими- 25 витками из-за старения или разрушения и длительной эксплуатации изоляции или крытий на металлической проволоке, н и ка р

А о с и и

30 единены двумя основныМй-пазами в виде кольцевых секторов с первого торца корпуса с одним из близлежащих каналов, а С

35 второго торца корпуса — с другим иэ близлежащих каналов.

2. Манометр по и, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что на каждом из торцов. основные пазы соединены между собой дополнитель40 ными пазами в виде кольцевых eåêòîðîâ с образованием общего кольцевого паза.

3. Манометрпопп.1 и2, отличающий с я тем, что каналы выполнены цилиндри\ чес кими.

45 4.Манометрпопп.1и2, отличающий с я тем, что каналы выполнены призматическими.

5, Манометр по пп. 1 —.4, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что каждая спираль содержит не

50 менее 2,1ф, хрома, 0,005 — 0,06 теллура, 0C73hb H0e — золото.

Формула изобретения

1. Манометр сверхвысокого давления, с держащий корпус, выполненный из керамического изоляционного материала, устан вленную в нем цилиндрическую и езочувствительную спираль с токоподвод ми и измерительные средства, .о т л и ч аю шийся тем, что, с целью увеличения т чности измерения давления и долговечности, спираль выполнена многосекционной и стабилизированного сплава на оснбве зол та и хрома, а в корпусе параллельно оси с мметрии выполнены каналы, при этом поверхность каждого из них снабжена по крайней мере тремя продольными выступами, а каждая из секций спирали установлен в соответствующем канале и к нтактирует с поверхностями продольных выступов, причем концы каждого канала соI уменьшающих долговечность датчйков, заполняемых сжатым газом.

Дополнительные преимущества датчиков давления с изоляторами с параллельными оси каналами по сравнению с альтернативными манометрами на основе катушек с касающимися витками связаны с исключением уменьшающих точность измерений монтажных и операционных механических напряжений. Конструкция датчика с выступами в каналах изолятора практически исключает абразивный износ спирали, который должен возникать в рассмотренных альтернативных манометрах.

Использование проволоки без изоляции для спирали в датчиках на основе изоляторов с внутренними каналами позволяет расширить диапазон рабочих температур по сравнению с манометрами с изоляцией проволоки катушек с касающимися витками.

Преимущества датчиков давления с изоляторами с параллельными каналами связаны с исключением вероятности замыкания витков и касания спирали с металлическим корпусом манометра. Уменьшение площади поверхности контакта спирали датчика с изолятором благодаря наличию выступов в каналах увеличивает. точность измерений, 1793284

Составитель О.Полев

Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Заказ 497 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5