FI60446B - Gastrycktermometer och anordning att anvaendas i samband med den samma - Google Patents

Description

____--n r_, .... KUULUTUSJULKAISU £f)AA6 V&v W <,1)UTLÄGCNINessKI,,FT 6U 4 4 o C ._ Patentti myönnetty 11 01 1082 45 Patent meddelat ^ ^ (51) Kv.lk?/lnt.CI. 3 G 01 K 5/36 SUOMI — FINLAND (21) P«*nttlh»k*mui — PttmtansBknlni 76ΐ!ΐΛθ (22) Hak«miipilvt — An«0knln(td»g 26. Ok. 76 ^ ^ (23) AlkupUvt—Glltfghattdig 26.Ok.76 (41) Tulkit julkiseksi <—Bllvlt offantllg yg

Patentti· ja rekisterihallitus /44) NlhtfvUcsIpanon ja kuuLjulkalsun pvm. —

Patent· och registerstyrelsen Ansttkan utlagd och utl.tkriften publicarad jQ Qj (32)(33)(31) Pyydetty «tuoikaus—Baglrd prloritet 28. OU . 75

Hollanti-Holland(NL) 7505015 (71) Stiko B.V., Industri, eweg 5, Roden (Dr.), Hollanti-Holland(NL) (72) Johannes Gerhardus Stiller, Roden (Dr.), ATbertus van der Kolk,

Roden (Dr.), Hollanti-Holland(NL) (7*0 Ruska & Co (5*0 Kaasunpainelämpömittari ja siinä käytettävä laite - Gastrycktermometer och anordning att användas i samband med den samma Tämän keksinnön kohteena on kaasunpainelämpömittari, jossa on osoitin, siihen kytketty rekisteröivä osa tai tarkistusosa ja mittausosa , sekä korkeassa ai-kupaineessa olevaa kaasua sisältävä sulkuosa mainitun mittausosan käsittäessä kaasusä i1iön.

Edellä esitettyä tyyppiä olevat kaasunpainelämpömittarit ovat yleisesti tunnettuja ja selitetyt sekä esitetyt esimerkiksi julkaisussa De Ingenieur k6 (195*0 sivut 0 8k - 0 86. Kaasunpainelämpömittarin oleellisen osan muodostaa mittaus-osa, jossa edellä mainitun mukaan on kaasusäiliö, Bourdon-putki ja kaasusäiliön Bourdon-putkeen yhdistävä kapi 1 laari putki. Kaasusäi1iö on samalla lämmönvaihdin-osa ja toimii sellaisenaan lämpötilan rekisteröivänä osana tai tuntimena. Kuten tunnettua, Bourdon-putki tai -jousi on metalliputkesta tehty osa, jolla on litteä, esimerkiksi elliptinen tai suorakulmion muotoinen poikkileikkaus ja joka on taivutettu ympyrän 3/k kaarelle tai se voi olla spi raal imaisesti tai kierteisesti kierretty. Kun kaasunpaine Bourdon-putkessa kasvaa, niin se pyrkii oikenemaan ja saamaan pyöreän poikkileikkauksen tilavuuden lisäämiseksi, vastaavasti paineen pienetessä suorittamaan vastakkaisen liikkeen. Jousen liike saattaa putken vapaan, kapi 11 aari putkeen yhdistämättömän osan siirtymään. Tätä siirtymistä voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi kytkemällä Bourdon-putki osoitin-osaan, kuten asteikon yhteydessä olevaan osoittimeen kaasunpaineen muutoksen aiheuttavan ilmiön suuruuden määräämiseksi, toisin sanoen tässä tapauksessa lämpötilan muutosten mittaamiseksi.

60446

Kaasusäiliön Bourdon-putkeen yhdistävä kapi11aariputki voi olla melko pitkä, esimerkiksi 10-20 m, niin että lämpömittari voidaan suunnitella kaukolämpö-mi ttar i ks i.

Kaasunpaine Iämpömittareiden valmistuksessa, ainakin niiden mittausosan valmistuksessa, joka sisältää kohotetussa paineessa olevaa kaasua, oletetaan, että toiminta edullisimmillaan perustuu ihannekaasujen kaasulakiin sovellettuna ominaispainoon ja vakioti1avuuteen, jolloin yhtälön P1 _ P2 mukaan saadaan 1i ne-aaninen suhde lämpötilan muutoksen ja paineen muuloksen^vä1i1 le. Kuten edellä on mainittu, Bourdon -jousi kuitenkin kaasunpaineen muuttuessa joutuu tilavuuden muutoksen alaiseksi, niin ettei mitään vertailua suoriteta lähtötilaan kaasujärjestelmän saamiseksi, jolla on vakioti1avuus ja niin että mittaustarkkuus epäedullisesti kärsii. Lisäksi ympäristön lämpötilan muutokset aiheuttavat myöskin Bourdon-jousen ja kapi11 aariputken tilavuuden muutoksia, jotka samoin vaikuttavat haitallisesti mittaustarkkuuteen. Tämä haitallinen vaikutus mittaustarkkuuteen voidaan poistaa tekemällä kaasusäiliön tilavuus suureksi kapi 11aariputken ja Bourdon-jousen tilavuuteen verraten. Edellä mainitussa julkaisussa De Ingenieur olleen artikkelin mukaan tunnetuissa kaasunpainelämpömitta- » reissä on käytetty noin 1¾ mittaustarkkuuden saamista varten kaasusäi1iötä, jonka tilavuus on 50-100 cm . Tästä lähtien kaasusäiliön tilavuuden ja mittausosassa olevan kaasun määrän, siis paineen yhdistelmä, voidaan valita siten, että lämpömittarin mittausalue kaaren 270 asteella ei ole pienempi kuin 100°C.

Tunnettujen kaasusäi1iöiden tarvittava verraten suuri tilavuus halutun mittaustarkkuuden saamista varten toisaalta haittaa lämpömittarin käsittelyä ja toisaalta käyttömahdollisuuksia. Lisäksi suuri kaasusäiliö tekee osoittamisen hitaammaksi suuremman 1ämpösisä1tönsä johdosta.

H.Brolsma on esittänyt teol1isuus1ämpömittare?ta koskevan tutkimuksen Technische Uitgeverij H.Stam N.V yhdessä Foundation "Bemedel" kanssa julkaisemassa kirjassa " Temperatuurmetingen, basiskennis Meeten Rege1techniek " (1ämpöti1amittauksia), toinen painos Ί 969 > sivu 22, joiden lämpömittareiden toiminta perustuu aineiden ominaisuuteen laajetessa lämpötilan kohotessa ja päinvastoin. Tähän ryhmään kuuluvat kaasunpainelämpömittarit ja lisäksi spiraalilämpömittarit, jotka sisältävät täyteaineena orgaanista nestettä, kuten pentaania tai elohopeaa (niin sanotut "mercury-in -steel" lämpömittarit). Täyteaineen paineesta on mainittu, että 2 elohopean pienemmän kokoonpuristuvuuden noin 175 kg/cm johdosta täyttöpaine on sallittu mercury-in-steel-lämpömittareissa. Käytettäessä orgaanista nestettä täyteaineena on kuitenkin käytettävä pienempää täyttöpainetta kuin elohopean 2 kyseessä olessa, esimerkiksi 5-50 kg/cm , koska näillä nesteillä on suurempi kokoonpuristuvuus kuin elohopealla. Tämän periaatteen mukaan käytettäessä täyteaineen 3 60446 suuremman kokoonpuristuvuuden kyseessä ollessa pienempää täyttöpainetta tai alku-painetta käytetään 50 kg/cm ylittämätöntä täyttöpainet ta kaasua täyttöalueena käytettäessä, kuten kaasunpaine 1ämpömittareissa.

Myöskin mainitun julkaisun mukaan saadaan parempi mittaustarkkuus valitsemalla kaasusäiliön tilavuuden suhde Bourdon-jousen ja kapi 11aariputken tilavuuteen suureksi, esimerkiksi 50:1, jolloin kaasusäiliön läpimitta voi olla esimerkiksi 20 mm ja pituus 125mm. Lisäksi on havaittu, että yleensä täyteainesäi1iön tilavuus kaasunpa i ne 1 ämpömi t tare i ssa on suurempi kuin sprii1ämpömittareissa.

US-patentissa 3 k10 lAl on esitetty tavallisen kaasunpainelämpömittarin ominaisuuksia ja korostettu sitä, että kaasusäiliön tilavuuden Bourdon-jousen tilavuuteen nähden on oltava suuri, jotta lämpötilan mittauksissa saataisiin riittävä paineen muutos Bourdon-jousessa sen riittävästi siirtämiseksi. Tämän tukena oleva ajatus perustuu samoin kaasulakiin osoittaen todeksi sen, että kaasun tilan muutos on myöskin riippuvainen kaasun määrästä. Jotta kaasunpaine 1ämpömittareissa saataisiin riittävän voimakas vaikutus lämpötilan muutoksella, niin mainitun US-patentin mukaan tavallisissa kaasunpaine 1ämpömittareissa pyritään kaasumäärän lisäämiseen suurentamalla kaasusäi1iön*tilavuutta. Mainitun US-patentin mukaan on tehty saatavaksi kaasunpainelämpömittari, jonka kaasusäiliö sisältää kiinteää ainetta, joka alhaisissa lämpötiloissa imee kaasua ja korkeissa lämpötiloissa erittää kaasua,mistä seuraa jyrkempi paine-1ämpöti1 an suhde ja siten voidaan käyttää pienempiä kaasusäi-liöitä, esimerkiksi kaasusäi1iötä, jonka tilavuus on esimerkiksi noin 3 kaasu-säiliön tilavuuden ollessa tavallisissa kaasunpaine 1ämpömittareissa noin 65 cm^.

Kaasunpaine mainitun US-patentin mukaisessa lämpömittarissa noin 15°C:n lämpötilassa kaasun ja adsorboivan aineen tyypistä riippuen näyttää olevan noin 1.8-5.6 2 kg/cm mittaripainetta.

Tämän keksinnön mukaan aikaansaadaan nyt kaasunpainelämpömittari, jossa vastoin vallitsevaa käsitystä, että kun täyteaineilla aineen laajenemiseen yleensä perustuvissa lämpömittareissa on suurempi kokoonpuristuvuus, niin käytetään pienempiä ai kupaineita. AIkupainee 11 a on arvo, jonka yläpuolella paineen isotermisesti noustessa kaasun kokoonpuristuvuus tarkasti laskee.

2

Keksinnön mukaisessa lämpömittarissa voidaan sopivasti käyttää esimerkiksi 1^0 kg/cm 2 tai jopa 175 kg/cm olevaa alkupainetta kuten mercury-in-steel lämpömittareissa ja korkeampaakin painetta vaikuttamatta haitallisesti lämpömittarin oikeaan toimintaan. Esimerkiksi noin 1%:n mittatarkkuus mittausalueella näyttää olevan tavallinen kaasunpaineIämpömittareissa. Keksinnön mukaisen kaasunpainelämpömittarin mittaus-osan sallittu lopullinen paine riippuu ilmiöstä, että korkeissa lämpötiloissa täyte-kaasu voi diffusoitua sen metallin läpi, josta mittausosa on tehty ja lisäksi siitä 60446

A

käytännöllisestä näkökohdasta, että lämpömittarin määrätyn ylikuormituksen on oltava mahdollinen mittaria vahingoittamatta.

Edullisia keksinnön mukaan ovat sellaiset kaasunpaine 1ämpömittarit, joissa mit- 2 tausosa sisältää typpeä korkeassa, ainakin noin 175 kg/cm olevassa alkupainees- . . 2 sa ja joissa mittausalue vastaa ^00 kg/cm loppupainetta.

Keksinnön mukaisessa kaasunpainelämpömittarissa olevan hyvin suuren kaasunpai-neen johdosta riittää jopa paljon pienempi kaasusäiliön tilavuus, ei ainoastaan merkittävästi haittaamatta Bourdon-jousen toimintaa, vaan jopa parantamalla toimintaa siten, että voidaan saada huomattavasti pienempiä mittausalueita kaasunpa ine 1ämpömittarίn osoi ti nasteikoi 1 e kuin pienin mittausalue 100 °C, joka on säilytettävä edellä mainitun mukaan tunnetuissa kaasunpaine 1ämpömittareissa.

Pienellä minimivirtausalueella varustetut lämpömittarit ovat useimmiten tärkeitä käytettäessä kulutustavaroiden, kuten ravintoaineiden, herkkujen, virvoitusjuomien jne., valmistuksessa ja varastoinnissa vallitsevissa olosuhteissa. Jo verraten pieni lämpötilan nousu voi aiheuttaa tällaisten tavaroiden pilaantumisen tai maun huonontumisen. Näihin saakka mercury-in-steel lämpömittareita on käytännössä käytetty lämpötilan tarkkailuun tämän tapaisia tuotteita koskevissa tapauksissa, koska ainoastaan nämä mercury-in steel- lämpömittarit voitiin valmistaa lämpötilan tarkkailuun riittävän tarkoiksi pienellä lämpötila-alueella. Kuitenkin on tarpeetonta mainita, että elohopeaa sisältävien lämpömittareiden käyttöä on pidettävä hyvin epäedullisena juuri ravintoaineiden vuoksi ottaen huomioon elohopealla saastumiseen piilevän vaaran.

Keksinnön mukaisen kaasunpaine 1ämpömittarin edullisessa sovel1utusmuodossa ravintoaineiden yhteydessä käytettäessä edellä mainitun mukaan kaasulla on alku-paine, jolla lämpömittarin mittausalue on kQ°Z asteikolla, joka muodostaa kaaren 270 astetta. Tällainen kaasunpainelämpömittari on hyvin sopiva korvaamaan mercury-in-steel- lämpömittarit varsinkin käytettäessä niitä edellä mainittujen ravintoaineiden lämpötilan tarkkailuun, mikä ei aikaisemmin ole ollut mahdollista.

2

On hämmästyttävää, että mittausosassa käytetystä hyvin suuresta, ainakin 175 kg/cm tai korkeammasta a 1kupaineesta huolimatta, joissa paineissa kaasua ei ehdottomasti voida pitää ihannekaasuna ja tämän mukaisesti esiintyy suuria poikkeamia kaasulakiin nähden, johon kaasunpaine 1ämpömittari perustuu, tämän keksinnön mukaan kuitenkin on saatu kaasunpaine 1ämpömittareita, joilla on täysin luotettava toiminta mittaustarkkuuden ollessa parempi kuin 1¾ mittausalueella, kuten seuraavassa esitetään.

Suuren kaasunpaineen käytöstä seuraa myöskin Bourdon-jousen melkoinen säätövoima, niin että keksinnön mukainen kaasunpaine 1ämpömittari sen lisäksi, että se on osoit- 5 60446 tava lämpömittari, voidaan suunnitella myöskin kauko1ämpömittariksi sen ollessa samoin sopiva suunnite 1tavaksi rekisteröiväksi lampömittariksi tai ohjauslämpö-mittariksi.

Keksinnön mukaisen kaasunpaine 1ämpömittarin ja siihen liittyvän mittausosan rakenne vastaa tunnettujen laitteiden rakennetta, kuten on esitetty esi.mer-' kiksi edellä mainitussa julkaisussa (5e Ingenieur A6 (195^) sivut 0 8^ - 0 86, johon viitataan lyhyyden vuoksi. Tämä soveltuu myöskin kaasutäytteenä käytettäviin kaasuihin nähden, mihin tarkoitukseen käytetään edullisesti typpeä sen saatavuuden, täyttötavan, lämpömittarien kaasunpaineen säädön, mitoituksen ja haluttaessa mittaus tarkkuuden, Bourdon-jousen tilavuuden muutoksen sen kuumentuessa tai jäähtyessä mittauksen aikana tai ympäristön lämpötilan muutoksien vaikutuksesta ja 1isäkompensoinnin toteuttamisen kaksoismetal1in avulla, johdosta.

Keksintö kohdistuu lisäksi laitteeseen, jossa on kaasusäiliö, Bourdon-putki ja kapi11aariputki, joka yhdistää kaasusäiliön Bourdon-putkeen, tämän ollessa tehty karkaistusta kromi-molybdeeni-seosteräksestä, joka sisältää 0.25 -0.30 % C, 0.15 - 0.35 % S f, 0.50 - 0.70 Mn, alle 0.030 % P, alle 0.020 S, 0.9 “ 1.2%Cr ja 0.15 -0.25¾ Mo. * Tämän aineen karkaisu voi tapahtua jäähdyttämällä öljyssä lämpötilasta 850°C tai lämpötilasta noin 850°C vedessä aineen tullessa pidetyksi ainakin noin 15 minuuttia karkaisu 1ämpöti1assa, minkä jälkeen se päästetään kuumentamalla sitä ainakin puoli tuntia lämpötilassa noin ^00°C. Edullisesti karkaisu tapahtuu kuumentamalla 20 minuuttia lämpötilassa 880°C neutraalisessa kaasukehässä, jäähdyttämällä öljyssä ja päästämällä 60 minuuttia lämpötilassa 350°C neutraalisessa kaasukehässä. Mainitusta aineesta tehdyllä Bourdon-jouse11 a voidaan saada noin 50 mm:n jousen isku, joka tapahtuu kaasunpainelämpömittarissa, jonka mittausalue on i40°C kaaren O 9 270 olevalla asteikolla ja alkupaineen ollessa noin 350 kg/cm , tällaisen Bour- 2 don-jousen ollessa lisäksi täysin tyydyttävä vielä kaasunpaineeseen noin 600 kg/cm ssakka.Havaittiin, että käyttämällä korkeaa kaasunpainetta ja edellä esitettyä ainetta Bourdon-jousen valmistukseen voidaan saada oikein toimivia kaasunpaineläm- 3 pömittareita, joiden kaasusäiliön tilavuus ei ole suurempi kuin noin 1 cm . Tällaisilla pienillä kaasusäi1iöi1lä varustettujen kaasunpainelämpömittareiden käyttömahdollisuudet laajenevat huomattavasti, samalla kun tällaiset pienet säiliöt edistävät huomattavasti mittarin nopeata osoitusta.

Keksinnön edelleen selittämistä varten on suoritettu lämpötilan mittauksia keksinnön mukaisella, alla mainitulla kaasunpainelämpömittari1 la. Kaasunpaine 1ämpömitta-rin teknilliset arvot olivat: 6 60446

Sovel1utusmuotona kaukotuntime 11 a varustettu tau1u1ämpömittari:

mittausalue : 0 ... 120°C

alin sallittava lämpötila : 0 C

korkein sallittava 120°C

kotelon läpimitta · 112 mm asteikon läpimitta : 7** mm jaoitus : IK/s.d.

tuntimen mitat : 0 12 x 1^5 mm tuntimen aine : ruostumaton teräs kapi11aariputken mitat : 0 2,5 x 1890 mm kapi 1 laari putken aine : ruostumaton teräs kaasutäyte : typpi kaasutäytteen alkupaine : 12 MPa osoituksen tarkkuus : * 1¾ koko asteikolla 1) edellä esitettyä tyyppiä oleva ruostumaton teräs, karkaistu kuumentamalla 20 minuuttia lämpötilassa 880°C neutraalissa kaasukehässä, jäähdyttämällä öljyssä ja päästämällä 60 minuuttia lämpötilassa 350°C neutraalissa kaasukehässä .

Tämän mittarin avulla suoritettiin lämpötilan mittauksia vesiky 1vyssä, jonka lämpötilaa asteittain nostettiin arvoon 100°C ja sen jälkeen jälleen )as_ kettiin. Saatiin seuraavassa taulukossa esitetyt mittausarvot.

Claims (2)

60446 7 TAULUKKO ennen ylikuormitusta ylikuormituksen jälkeen ympäristön I lämpötila °C____20 20 ..... 32 ........ todellinen korjaus ^ korjaus ^ korjaus ^ lämpötila °C--' ’ “ “ “ " laskun laskun ennen laskun ennen laskun jälkeen jälkeen laskua jälkeen laskua jälkeen ---—h-H---*-^r -- ----- °c k "K K K K K 20 + 0,(»5 0,0 0.0 + 0»55 + 0,15 30 + 0,35 " °>65 - 0,65 | i*0 +0,^0 +0J5 +0,6 -0,3 +0,8 +0,6 | 60 +0,2 +0,1 +0,5 +0,3 J 80 +1,1 +1,0 +0,3 +0,1 100 + 0i3 + 0,2 + 0,0 - 0,1 _____________________________________________________________j---------------------- 80 - 0»1 0.0 - 0,1 - 0,1 60 - 0,3 0,0 - 0,1 + 0,2 40 + 0,1 + 0,3 + 0,2 + 0,3 S* 30 - 0,3 - 0,1 2 20 - 0,35 + 0,15 - 0,3 - 0,2 + 0,1 + f™ 0 - 0,2 0,1 - 0,4 0,0 1. todellinen lämpötila * osoitettu arvo + korjaus Nämä mittaukset osoittavat, että laitteen tarkkuus jää - 1% sisäpuolelle.

1. Kaasunpainelämpömittari, jossa on osoitin, siihen kytketty rekisteröivä osa tai tarkistusosa ja mittausosa sekä korkeassa alkupaineessa olevaa kaasua sisältävä sulkuosa mainitun mittausosan käsittäessä kaasusäi1iön, Bourdon-putken ja kaasusäi1iön Bourdon-putkeen yhdistävän kapi 11aariputken, tunnet tu siitä, että kohotetulla alkupaineella on arvo, jonka yläpuolella paineen iso-termisesti kohotessa kaasun kokoonpuristuvuus pienenee.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kaasunpainelämpömittari, jossa on mittausosa joka sisältää kohotetussa aikapaineessa olevaa typpeä, tunnettu siitä, 2 että alkupaine on ainakin 175 kg/cm ja että mittausalue vastaa loppupainet ta (i00 kg/cm^.