СИСТЕМА КОНТРОЛЯ РАЗРЕЖЕНИЯ В ГЕРМЕТИЧНОЙ ПРОЗРАЧНОЙ ЕМКОСТИ

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для контроля вакуумного разрежения в прозрачных герметичных объемах, и может быть использовано в химической, пищевой, медицинской и нефтяной промышленности преимущественно в области технологических процессов с использованием вакуума.
Известен способ измерения давления по высоте столба жидкости (жидкостный манометр, фиг.1) [1]. Принцип действия жидкостного манометра основан на создании разности высот столбов жидкости h в коленах U-образной стеклянной трубки под действием разности давлений Р1 и Р2:
ΔP=P1-P2=gph,
где: g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;
р - плотность жидкости, наполняющей манометр;
h - разность высот жидкости в коленах манометра.
При равенстве давлений (Р1=Р2) имеем равенство уровня жидкости в сообщающихся сосудах (фиг.1а). Если левое колено манометра запаяно (фиг.1в), то давление можно считать равным нулю, а значение h однозначно определит величину Р1. В качестве жидкости в U-образных манометров для работы в вакуумных системах используют ртуть. Однако ее пары токсичны, а высокая плотность затрудняет измерение малых перепадов давлений (порядка единиц мм рт.ст.) из-за небольшой величины h. Поэтому в жидкостных манометрах используют вакуумное масло. При этом увеличивается шкала измерения прибора, что упрощает отсчет по манометру. Шкала U-образного манометра выполняется в виде линейки, градуированной в миллиметрах.
Известен термопарный вакуумметр. Схема устройства такого прибора показана на фиг.2а, электрическая схема - на фиг.2б) [2].
Датчик (измерительный преобразователь) этих приборов выполнен в виде стеклянной или металлической колбы, в которой подвешены два элемента: платиновый или никелевый подогреватель ЕК1 и хромель-копелевая или хромель-алюмелевая термопара ВК1. Подогреватель и термопара сварены между собой через перемычку.
Недостаток термопарных вакуумметров - низкая надежность измерительного преобразователя (датчика). При попадании воздуха в горячий преобразователь подогреватель обычно сгорает. Кроме того, датчик загрязняется продуктами термического разложения вакуумного масла, конденсирующегося в его колбе, и показания прибора становятся менее точными.
Наиболее близким к предложенному устройству является деформационный манометр с трубкой Бурдона (фиг.3) [3].
Трубка выполнена из латуни или фосфористой бронзы, имеет С-образную форму, соединена с входным патрубком манометра. Под давлением газа запаянный конец трубки перемещается и распрямляется. Величина этого перемещения пропорциональна величине давления. Рычажно-зубчатая передача приводит в движение стрелку, указывающую на шкале прибора величину давления.
Однако известное устройство: не позволяет измерять разрежение в двух и более компонентных смесях, например воздух-вода, так как при измерении внутри манометра скапливается конденсат, искажающий результаты измерений и приводящий к выходу из строя манометра
Техническим результатом предлагаемого индикатора является увеличение надежности контроля вакуума, независимости от состава среды, в которой измеряется вакуум, сохранение целостности системы при контроле вакуума.
Для достижения технического результата предлагается система контроля разрежения в герметичной прозрачной емкости, выполненная в виде контролируемой герметичной прозрачной емкости в виде сосуда произвольной формы, объема и материала. Внутри сосуда помещен индикатор, состоящий из герметичного объема с тонкими гибкими стенками. Размеры индикатора изменяются в зависимости от объема, в котором контролируется разрежение. Чувствительность индикатора варьируется в зависимости от остаточного количества воздуха в индикаторе. Герметичная емкость индикатора, выполнена из тонкой, гибкой воздухонепроницаемой пленки.
Предлагаемая система контроля разрежения в герметичной прозрачной емкости показана на фиг.4, где, 1 - контролируемая герметичная прозрачная емкость, 2 - индикатор степени разрежения газа в контролируемой емкости, выполненный из герметичной емкости с тонкими гибкими стенками.
Существо предлагаемого изобретения.
Предлагаемая система контроля разрежения состоит из контролируемой герметичной прозрачной емкости выполненной в виде сосуда произвольной формы и объема. Например: шарообразный, кубический сосуд; объем от 10 мл до 50 л; материал стекло, органическое стекло. Индикатор выполнен в виде герметичного объема из тонкой, устойчивой к механическим и химическим воздействиям пленки, с небольшим остаточным давлением воздуха внутри объема индикатора. Материал для изготовления индикатора - гибкая газонепроницаемая пленка. Тонкость и гибкость материала пленки обеспечивают чувствительность индикатора. Газонепроницаемость пленки необходима для сохранения работоспособности индикатора. Остаточный воздух внутри индикатора, при создании разрежения в контролируемой емкости изменяет форму индикатора, позволяя судить о степени разрежения в контролируемом объеме. При неизменном разрежении форма индикатора не изменяется, что позволяет контролировать герметичность системы.
Предлагаемая система работает следующим образом: помещаем индикатор в герметичную прозрачную систему, производим откачку газа из системы. В результате снижения давления в системе, остаточный воздух в индикаторе начинает изменять форму индикатора. В зависимости от разрежения в системе форма индикатора изменяется или остается неизменной при неизменном разрежении. Форма и размер индикатора произвольны и определяются размерами системы, в которой контролируется разрежение.
Пример. Система контроля разрежения состоит из герметичной прозрачной емкости из оргстекла выполненной в виде сосуда шарообразной формы, объемом 1 литр Индикатор выполнен в виде герметичного объема из тонкой полиэтиленовой пленки, с остаточным давлением воздуха внутри объема индикатора. Помещаем индикатор в герметичную прозрачную емкость, заполненную воздухом. При атмосферном давлении 13000 мм.вод.ст. в системе форма индикатора остается плоской. Затем откачиваем форвакуумным насосом воздух из объема от атмосферного давления до давления 1 мм.вод.ст. При этом индикатор изменяет форму от плоской до элипсоидообразной и сохраняет ее до изменения давления в объеме. Остаточный воздух внутри индикатора, при создании разрежения в контролируемой емкости изменяет форму индикатора, позволяя судить о степени разрежения в контролируемом объеме. При неизменном разрежении форма индикатора не изменяется, что позволяет контролировать герметичность системы.
Техническая эффективность предлагаемого изобретения по сравнению с прототипом заключается в независимости индикации разрежения от состава среды в откачиваемой системе, возможностью проводить индикацию разрежения, не нарушая герметичной целостности системы, простотой и надежностью устройства индикатора.
Источники используемой информации
1. Авдонин Е.Б. журнал "Вывески Реклама OUTDOOR" №10 2004 год с.15.
2. Авдонин Е.Б. журнал "Вывески Реклама OUTDOOR" №10 2004 год с.16
3. Авдонин Е.Б. журнал "Вывески Реклама OUTDOOR" №10 2004 год с.17