FI91444C - Paineanturi - Google Patents

Description

91444

Paineanturi - Tryckgivare Tåmå keksinto liittyy paineantureihin yleenså, ja erityi-sesti se koskee nestetåytteisia paineantureita, kuten sen 5 tyyppisiS paineantureita, joita on kuvattu Pastanin 31.10.1967 myonnetysså US-patentissa 3 349 623 ja Eggleston et alin 25.7.1972 myonnetyssa US-patentissa 3 678 753. Tarkemmin sanottuna tåmå keksinto kohdistuu suhteellisen alhaisen alueen sulapaineen antureihin.

10

Kuten seka Pastanin patentissa etta Eggleston et alin patentissa on selitetty, nestetaytteiset paineanturit on suunniteltu kåytettåviksi sellaisissa systeemeissa, jois-sa halutaan vålttaa sen vaiiaineen, jonka paine tulee 15 mitata, pååsy instrumenttiin. Tailaisissa tapauksissa itse instrumentti on taytetty nesteelia, joka kytketaan kalvon tai jonkin muun laitteen vaiitykselia valiainee-seen, jonka paine on mitattava. Neste, joka tayttaa inst-rumentin, siirtåå vaiiaineen paineen suoraan tuntoeli-20 meen. Tyypillinen neste anturissa on elohopea.

Eggleston et alin US-patentissa 3 678 753 on kuvattu paineanturi, johon kuuluu pitkånomainen runko ja kapillaari-putki, joka ulottuu rungon lapi ja pååttyy sen yhdesså 25 paåssa rungon yhden påån viereen. Kytkin eli mittapåå sulkee rungon tåmMn paan ja måårittelee rungon kanssa kammion, joka on yhteydessa kapillaariputkeen. Kapillaa-riputken toinen paa on yhteydessa tuntoelimen kanssa, jolla on pieni taipuma koko sen taydellå toiminta-alueel-30 la. Tuntoelin muodostuu muotoa muuttavasta kansiosasta, jossa on syvennys, joka måårittelee rungon osan kanssa ohuen tuntoelinosaston, joka on levymåinen ja yhteydesså kapillaariputken toisen påån kanssa. Neste, suositelta-vasti elohopea, tåyttåå ohuen tuntoelinosaston, kammion 35 ja kapillaariputken siten, ettå mittapååhån kohdistunut paine siirtyy suoraan tuntoelimeen paineen mittauksen suorittamiseksi.

2

Eggleston et alin paineanturi on yleisesti suunniteltu kuitenkin paineille, jotka alapaasså ulottuvat noin 100 baariin asti. Tållå tekniikan tason anturilla ei voida tehokkaasti mitata alle 100 baarin paineita, koska kan-5 siosan taipuva seinåmå tai kalvo on konstruoitava liian ohueksi, mikå tekee laitteen varsin alttiiksi valmistus-ja rikkoutumisongelmille.

Vastaavasti tåmån keksinnon tarkoituksena on aikaansaada 10 parannettu nestetåytteinen paineanturi, joka on erityi-sesti sovitettu pienien paineiden mittauksen suorituk-seen, kuten alueella 17-100 baaria olevien. Tarkemmin sanottuna tållå keksinnollå voidaan suorittaa tåmå pienien paineiden mittaus ilman ettå tarvittaisiin mitåån 15 suurta komponenttisuunnittelua. Erityisesti tåmå keksinto mahdollistaa pienien paineiden mittauksen kåyttåmållå 1/2-tuuman 20-kierteitettyå standardiulokepååtå.

Toisena tåmån keksinnon tarkoituksena on aikaansaada pa-20 rannettu matalan painealueen sulapaineen anturi, joka rakenteeltaan on suhteellisen yksinkertainen, ja joka voidaan valmistaa suhteellisen halvalla.

vielå eråånå tåmån keksinndn tarkoituksena on aikaansaada 25 parannettu tekniikka tuntoelimen konstruoimiseksi.

Edelleen keksinnon tarkoituksena on aikaansaada parannettu sulan matalan painealueen anturi, joka on suunniteltu våhentåmåån elimen kalvoon kohdistuvia vetojånnityksiå 30 siten kalvon epålineaarisuusominaisuuksien pienentåmi- seksi.

Vielå tåmån keksinnon tarkoituksena on aikaansaada parannettu sulan matalan painealueen anturi, joka yleisesti on 35 Eggleston et al- tyyppiå, ja johon on muodostettu vastak-kain sijoitetut syvennykset, jotka on sijoitettu kohote-tun sauvan viereen sitå pitkin; syvennysten våhentåesså 91444 3 sauvakalvoon kohdistuvia jånnitysvoimia, sauvan taipuessa sallien sauvan taipua vapaammin ja siten våhentåen kalvon epålineaarisuusominaisuuksia.

5 Keksinnon edellisten ja muiden tarkoitusten, piirteiden ja etujen saavuttamiseksi on aikaansaatu paineanturi, joka on tarkoitettu erityisesti pienien paineiden mit-taukseen, ja johon kuuluu pitkånomainen runko, rungon lapi ulottuva kapillaariputki, jonka alapåå påattyy lå-10 hellå rungon alapååtå, xnittapåå, joka sulkee rungon ala-påån ja måårittelee rungon kanssa kammion, joka on yh-teydesså kapillaariputkeen, tuntoelimen, johon kuuluu kansiosa, jossa on sisåpuolinen syvennys, matala, rako-mainen tuntoelinosasto, joka on yhteydesså kapillaariput-15 ken ylåpåån kanssa, ja neste, joka tayttåa kapillaariput-ken, kammion ja tuntoelinosaston, mittapååhån kohdistuvan paineen siirtåmiseksi tuntoelimeen.

Keksinndn mukaisesti kansiosan ulkopuoliseen ylåpintaan 20 on halkaisijaa pitkin sijoitettu kohotettu sauva, joka ulottuu ylåpinnan yli ja muodostaa mittausvålineiden si-joituspinnan, jolle on sijoitettu useita erillisinå asen-nettuja jånnitysliuska-antureita, jotka ovat kiinnitetyt kyseiseen mittausvålineiden sijoituspintaan ja ulottuvat 25 pituussuuntaisesti mainittua kohotettua sauvaa pitkin, joista jånnitysliuska-antureista sauvan påiden alueelle sijoitetut mittaavat puristusjånnitystå sekå sauvan kes-kialueelle sijoitetut mittaavat vetojånnitystå. Painean-turin muut ominaispiirteet ilmenevåt oheisista patentti-30 vaatimuksista.

Keksinnon kohteena on myos kalvo edellåkuvatunlaiselle paineanturille, jossa kalvossa on ulkopinta, joka on olennaisesti tasainen, sekå halkaisijan suuntaisesti si-35 joitettu kohotettu sauva, joka ulottuu sanotun ylåpinnan yli ja måårittelee mittausvålineen vastaanottavan pinnan, jolle kalvolle on tunnusomaista, ettå siinå on painantei- 4 ta kohotetun sauvan kummallakin puolella ja pitkittåin sen kanssa.

Sauvaa valmistettaessa voidaan låhteå liikkeelle Eggles-5 ton et alin kuvaaman kaltaisesta tasaisesta kalvopinnas-ta, ja yksinkertaisesti poistaa pintaa mååråtyllå tavalla sauvan måårittelemiseksi. On havaittu, ettå kansiosan ylåseinåmån osan poistaminen tai leikkaaminen suoritetaan edullisesti siten, ettå aikaansaadaan sauva, joka on 10 suunnilleen kaksi kertaa niin paksu kuin viereinen ohut seinåmå. Edelleen on havaittu, ettå kun låhdetåån kannes-ta, jonka alue on R, on laitteen alue sauvan muodostami-sen jålkeen muuttunut siten, ettå sen alue on R/4. Vaih-toehtoisessa suoritusmuodossa muodostetaan pituussuunnas-15 sa ulottuvat syvennykset sen jålkeen nuuttaamalla kansiosan suhteellisen ohueen pintaan kohotetun sauvan viereen ja kununallekin puolelle. Suositellussa suoritusmuodossa syvennykset nuutataan ulkoa påin. Keksinnon vaihtoehtoi-sessa suoritusmuodossa voidaan syvennykset kuitenkin nuu-20 tata kansiosan sisåltå kåsin.

Keksinnon lukuisat muut tarkoitukset, piirteet ja edut kåyvåt selville seuraavasta yksityiskohtaisesta kuvauk-sesta yhdesså oheisten piirustusten kanssa, joissa: 25

Kuva 1 on leikkauskuvanto keksinnon periaatteiden mukaisesti konstruoidusta nestetåytteisen paineantu-rin erååstå suoritusmuodosta; 30 Kuva 1A on suurennettu leikkauskuvanto paineanturin osasta havainnollistaen lisåksi kåytettåvåå ulokepåån tåytekappaletta;

Kuva 2 on perspektiivikuvanto kuvassa 1 nåkyvåstå 3 5 tuntoe1imestå;

Kuva 3 on jossain måårin suurennettu leikkauskuvanto 5 91444 tuntoelimestå, joka on esitetty myos kuvassa 1;

Kuva 4 on edelleen leikkauskuvanto, joka on otettu kuvan 1 viivaa 4-4 pitkin ja esittåå tuntoelimen li-5 såyksityiskohtia;

Kuvat 5A ja 5B esittavat vastaavasti påållys- ja leikkauskuvantoja kansiosasta jossa on sen kanssa yhtenåinen sauva; 10

Kuva 6 on kaaviomainen påållyskuvanto tuntoelimestå esittåen venymåliuskojen sijoitusta ja johdotuster-minaaleja; 15 Kuva 7 on piirikaavio, joka havainnollistaa kuvan 6 venymåliuskapiiriå;

Kuva 8 on kåyråsto epålineaarisuudesta sydttdpaineen funktiona havainnollistaen parantunutta lineaarisuut-20 ta, joka tåmån keksinnon anturilla saavutetaan;

Kuva 9 on påållyskuvanto vaihtoehtoisesta sauvara-kenteesta, jossa sauvassa on levitetyt pååt; 25 Kuva 10 on leikkauskuvanto erååstå keksinnon peri- aatteiden mukaisesti konstruoidusta nestetåytteisen paineanturin suoritusmuodosta;

Kuva li on perspektiivikuvanto kuvassa 10 nåkyvåstå 3 0 tuntoe1imestå;

Kuva 12 on jonkin verran suurennettu leikkauskuvanto tuntoelimestå, jollainen on esitetty myos kuvassa 1, otettuna kuvan 10 viivaa 12-12 pitkin;

Kuva 13 on leikkauskuvanto viivaa 13-13 pitkin kuvas-ta 12, siinå nåkyesså sauva ja vastakkaisille puo- 35 6 lille sijoitetut syvennykset;

Kuva 14 on kuvaa 13 vastaava leikkauskuvanto mutta kalvo kuormitetussa tilassa; 5

Kuva 15 on leikkauskuvanto kuvan 14 viivaa 15-15 pit-kin kalvo kuormitetussa tilassa;

Kuva 16 on paållyskuvanto tåmån keksinnon mukaisesta 10 kansiosasta, joka muodostaa taipuvan kalvon, kuvassa nakyessa myos sauva ja vierekkain sijoitetut syvennykset ;

Kuva 17 on kuvaa 13 vastaava leikkauskuvanto, mutta 15 esittåen keksinnån vaihtoehtoista suoritusmuotoa, jossa syvennykset on muodostettu kansiosan sisaltå kåsin;

Kuva 18 on kaaviomainen påållyskuvanto tuntoelimestå 20 ja esittåå venymåliuskojen sijoitusta ja johdotuster- minaaleja;

Kuva 19 on piirikaavio, joka esittåå kuvan 18 veny-måliuskapiiriå; ja 25

Kuva 20 esittåå epålineaarisuutta syottopaineen funktiona havainnollistaen parantunutta lineaarisuutta, joka tåmån keksinnon anturilla saavutetaan.

30 Seuraavaksi viitataan piirustuksiin ja erityisesti kuvaan 1, joka on leikkauskuvanto keksinnån mukaisesta painean-turista, johon kuuluu perusrunko 10, tuntoelin 12, joka on sijoitettu rungon ylåpååhån, kapillaariputki 14, joka ulottuu rungon låpi, ja kalvomittapåå 16, joka on kiinni-35 tetty sulkemaan rungon pohjapåå. Rungon 10 alaosa voidaan konstruoida samalla tavalla kuin US-patentissa 3 678 753 kuvattu rakenne. Periaatteessa siinå on pitkånomainen 91444 7 kulkutie 18, joka ulottuu perusrungon låpi, ja joka on tarkoitettu vastaanottamaan kapillaariputki 14. Kapillaa-riputki 14 pååttyy pohjapååssåån suhteellisen pieneen kammioon 20, joka on kalvon 16 sulkema.

5

Rungon 10 ylåpååsså siihen kuuluu rungon osana ylåkappale 22, jonka låpi kapillaariputki 14 ulottuu. Ylåkappale 22 on tarkoitettu tukemaan tuntoelintå 12 piirustuksissa esitetysså asemassa. Tuntoelin 12 voidaan kiinnittåå pai-10 kalleen ylåkappaleen 12 sisåån hitsaamalla se ylåkappa-leeseen.

Kuvassa 1 tuntoelin 12 on esitetty siihen kuuluvine run-koineen 26 ja kansiosineen 30. Kansiosa 30 on hitsattu 15 runkoon 26, ja ne måårittelevåt vålissåån matalan levy- måisen osaston 32. Kuvassa 1 on esitetty myds tåyttoputki 34 ja siihen liittyvå tåyttotulppa 36. Tåyttdputki 34 on yhteydesså levymåiseen osastoon 32. Nestetåyte laitteen sisåån, mukaanlukien tåytteen kammiossa 20, osastossa 32 20 ja kapillaariputkessa 14, tuodaan tåyttoputkesta 34 pai-neen alaisena siten, ettå kaikki alueet tåyttyvåt koko-naan elohopealla. Sen jålkeen putki 34 suljetaan tulpalla 36.

25 Seuraavaksi viitataan kuviin 2-4, jotka esittåvåt lisåyk-sityiskohtia tuntoelimestå 12. Kuten edellå on esitetty, tuntoelimeen 12 kuuluu runko 26 ja kansiosa 30. Kansiosa 30 on hitsattu runkoon 26, kuten kuvissa 3 ja 4 on esitetty hitsisaumalla 35. Tåsså yhteydesså viitataan myos 30 kuvaan 2, jossa nåkyy rengashitsaussauma 35. Kuvasta 3 samoin kuin kuvasta 4 nåkyy matala levymåinen osasto.

Samaten kuvista 3 ja 4 nåhdåån, ettå kapillaariputken ylåpåå on esitetty pååttyvån suoraan matalaan levymåiseen osastoon. Kuvissa 3 ja 4 on myos esitetty hitsisauma 37, 35 jolla kapillaariputken 14 ylåpåå on hitsattu aivan rungon 26 ylåpintaan 33.

8

Kansiosalla 30 on sitten ulompi ylåpinta, jonka maaritte-lee kansiosan ylåseinåmå 40, ja se muodostuu ohuesta kal-vosta. Yhtenaisena seinSmån 40 kanssa on diametrisesti sijoitettu kohotettu sauva 42, joka ulottuu ylåpinnan 5 yli, ja jossa on ylempi mittausvalineen vastaanottava pinta 44. Kalvo toimii sisaisen paineen voiman kerMåjånM sauvaan tulevan voiman lisååmiseksi. Tama mahdollistaa sen, etta sauva voi olla paksumpi, ja ettå sille saadaan oikea lineaarisuus, kuten myohemmin kuvan 8 yhteydessa 10 esitetåån.

Tuntokalvolla, jonka muodostaa kansiosa ja siihen kuuluva sauva 30, aikaansaadaan rakenne, jota voidaan kSyttSå erityisesti pienien paineiden alueella, kuten alueilla 15 17, 35, 52, 69 ja 100 baaria. Tama rakenne pyrkii våhen- tMmaan kalvon 40 jMykkyytta mahdollistaen sen sauvaosuu-den olevan paksumman kuin saman alueen tasaisen kalvon. Esimerkiksi 52 baarin alueella sauvan paksuus voi olla 0,45 mm, kun taas tasaisen kalvon paksuuden samalla pai-20 nealueella olisi oltava 0,254 mm, jolloin se on liian ohut ja taipuvainen rikkoutumiseen ja epalineaarisuuteen. Tassa suhteessa viitataan myos jSljempcina olevaan tauluk-koon I.

25 Tåmån jalkeen viitataan myos kuviin 5A ja 5B, joissa on esitetty pelkåståån kansiosa 30. Erityisesti kuvasta 5A nahdåån, etta kåytetåån kahta dimensiota TI ja T2. Dimen-sio TI on sauvan 42 paksuus, kun taas dimensio T2 on kalvon 40 paksuus. On havaittu, etta nåiden kahden dimen-30 sion keskinaiset suhteet suositeltavasti sijoittuvat tie-tylle alueelle. Kalvon 40 paksuus on toivottavaa saada niin ohueksi kuin mahdollista, mutta sitå ei voida tehdå liian ohueksi rikkoutumisongelmien vuoksi. Sauvan 32 paksuus on suositeltavasti niin suuri kuin mahdollista, mut-35 ta jos se tulee liian suureksi, menetetaån laitteen herk-kyys. On havaittu, etta suhteen T1/T2 tulisi suositeltavasti olla suuruusluokkaa 2. Tata on havainnollisesti 91444 9 kuvissa 3 ja 5B, joista nåhdåån, ettå kuvassa 3 esitetty poisleikattu osuus leikkaa pois alkuperSistå kansiosan rakennetta, joka alunperin oli pååltå tåysin tasainen, olennaisesti syvyyden puolivåliin, niin ettå kalvon 40 5 paksuus on osapuilleen puolet sauvan 42 paksuudesta.

Dimensioiden TI ja T2 suhteen viitataan myoskin seuraa-vaan taulukkoon I.

10 PA no alue bar Tldim mm T2dim mm 422770 17 0,26/0,25 0,127/0,112 422771 35 0,373/0,361 0,152/0,135 422772 52 0,50/0,437 0,224/0,198 422773 69 0,574/0,559 0,279/0,254 15 422774 100 0,673/0,648 0,361/0,325

Esimerkiksi painealueelle 17 bar dimensio TI on alueella 0,25/0,26 mm. Dimensio T2 on alueella 0,112/0,127. Kun otetaan kummankin alueen keskiarvo, se antaa suhteeksi 20 T1/T2 2,18.

Toisena esimerkkinå painealueelle 69 bar dimensio TI on alueella 0,559/0,574. Dimensio T2 on alueella 0,254/0,279. ottamalla jålleen kummankin dimension kes-25 kiarvo saadaan suhteeksi T1/T2 1,92. Suhde T1/T2 on suo-siteltavasti alueella 1,5-4,0.

Kuten edellå on esitetty, sauvassa 42 on ylempi mittaus-vålineen vastaanottava pinta 44. Tåsså suhteessa viita-30 taan kuviin 2 ja 4, joissa on esitetty neljå venymålius-kaa G1-G4. Kukin nåistå venymåliuskoista voi rakenteel-taan olla tavanomainen ja voi olla "D,,-seoskalvomateriaa-lityyppiå. Liuskan resistanssi on 350 ohmia. Venymålius-kojen sijoituksen suhteen viitataan sitten kuvaan 6, joka 35 esittåå nåitå neljåå liuskaa sijoitettuna kansiosan 30 sauvaa 42 pitkin. Liuskat GI ja G4 mittaavat puristusta ja liuskat G2 ja G3 mittaavat venymåå. Siten liuskat GI

10 ja G4 mittaavat negatiivista venymåå, kun taas liuskat G2 ja G3 mittaavat positiivista venymåå. Nåhdåån, ettå liuskat G2 ja G3 on sijoitettu låhelle toisiaan symmetrisesti kannen keskiosan suhteen. Liuskat GI ja G4 on sijoitettu 5 pituussuunnassa samaan linjaan liuskojen G2 ja G3 kanssa. Liuska GI on vålin pååsså liuskasta G2 ja liuska G4 on vålin pååsså liuskasta G3f kuten kuvasta 6 nåhdåån.

Liuskat G1-G4 on yhdistetty kuvan 7 piiriksi. Kuvassa 7 10 vastukset R1-R4 vastaavat liuskoja G1-G4.

Kuvassa 6 liuskat G1-G4 on kytketty toisiinsa kuvan 7 piiriå vastaavalla tavalla. Tålloin sauvan 42 yhdelle puolelle on sijoitettu johtavat koskettimet C1-C3 ja sau-15 van 42 toiselle puolelle koskettimet C4-C6. Johtavat lii-tinpinnat yhdiståvåt venymåanturit såhkokontakteihin Cl-C6. Kuten sanottu, kytkennåt muodostavat kuvan 7 piirin.

Kuva 7 esittåå venymåliuskoja kytkettyinå siltarakenteek-20 si, jossa on silian toiselle sivulle liitetty ottoter-minaalipari ja silian toiselta sivulta otettu antoter-minaalipari. Ottosignaali tuodaan ottoterminaaleihin ja painetta edustava jånnite mitataan antoterminaaleista.

25 Kuva 1 esitti edellå kapillaariputkea 14 pohjapååssåån pååttymåsså suhteellisen pieneen kammioon 20, joka on suljettu kalvolla 16. Keksinnon suositellussa suoritus-muodossa kåytetåån kuitenkin kuvassa 1Ά tåytteellå 70 havainnollistettua tåytekappaletta. Tåsså suhteessa kuva 30 1A esittåå suurennettua osakuvantoa, joka kuvaa laitteen ulokepåån suositeltua suoritusmuotoa, siinå ollessa esi-tetty tåytekappale 70, jota kåytetåån pååasiassa låmpoti-lan kompensointitarkoituksiin. Tåmå kappale voi olla val-mistettu Kovarista tai Invarista. Vaihtoehtoisesti tåmå 35 kappale voi olla valmistettu jostain muusta hyvin pieni-laajenemiskertoimisesta materiaalista. Suositeltavaa on, ettå sen laajenemiskerroin on paljon pienempi kuin ruos- 91444 11 tumatonta teråsta olevan rungon vastaava. Tåmå tåytekap-pale 70 mahdollistaa sen, ettå kammiossa 20 oleva tyhjå tila voi laajentua samassa suhteessa kuin neste låmpttti-lamuutosten aikana. Kuvassa 1A esitetty tåytekappale toi-5 mii siten, ettå se pienentaa sisaistå tåytepainetta, kun kårkeå kuumennetaan tai kun siihen ei kohdistu painetta.

Siten tåytekappale yhdesså kuvassa 1A esitetyn kammion 20 kanssa aikaansaa halutun låmpdkompensoidun sisåisen tila-10 vuuden. Taytekappale valitaan myos, kuten edellå esitet-tiin, siten, etta sen låmpoominaisuudet låmpotilakompen-soivat anturin erilaisille låmpolaajenemiskertoimille sisåisen nesteen, joka on suositeltavasti elohopea, ja anturin perusrungon, joka tavallisesti on ruostumatonta 15 teråsta, vålillå. Kuten edellå mainittiin, on suositelta-vaa, ettå sen låmpdtilalaajenemiskerroin on pieni erityi-sesti runkomateriaalin vastaavaan verrattuna.

Seuraavaksi viitataan kuvaan 8, jonka kåyråsto esittåå 20 tåysmittakaavaista prosentuaalista epålineaarisuutta tåysmittakaavaisen prosentuaalisen syottopaineen funktiona. Kuvassa 8 on esitetty kcdcsi kåyråå, nimittåin kåyråt Cl ja C2. Kåyrå Cl esittåå standarditasokalvoa, ja nåh-dåån, ettå sen toiminnassa on tyypillisesti olennainen 25 epålineaarisuus. Kåyrå C2 esittåå tåmån keksinnon raken-netta. Kåyråstå C2 nåhdåån, ettå se poikkeaa ainoastaan våhån halutusta lineaarisuudesta (nollakåyttåytyminen).

On havaittu, ettå tåmån keksinnon suositellussa suoritus-30 muodossa sauva 42 ulottuu diametrisesti ja symmetrisesti tuntoelimesså sen puolelta toiselle. Kuva 9 esittåå vaih-toehtoista suoritusmuotoa, jossa sauvalla 42 on levitetyt pååt, ja johon siten kuuluu keskiosa 42A, jonka leveys sen pituudelta on olennaisesti vakio, ja vastakkaiset 35 levitetyt pååt 42B. Tållå rakenteella saadaan myos saman-lainen toiminta kuin kuvan 8 kåyrållå C2 on kuvattu. Kuvan 9 suoritusmuodosta on esitetty ainoastaan påållys- 12 kuvanto, jolloin on selvaa, ettå sauvan muodostavat sei-nåmåt ovat periaatteessa pystysuoria ylospaisia seinå-miå.

5 Mita tulee mittakalvoon 16, on suoslteltavaa, ettå låmpd-tilakompensointiin tarkoitetun Kovar-sisåkappaleen lisåk-si kåytetåån myos olennaisen paksua tasaiseksl koneis-tettua mittakalvoa. Paksumpi koneistettu kalvo on, ver-rattuna vanhempaan versioon jossa kåytetåån ohuemmaksi 10 muodostettua ja hitsattua kalvoa, lujempi ja sillå on tasainen pinta mittausvåliaineeseen påin. Paksumpi kalvo on mahdollinen johtuen elohopeatåytteen kåytostå johtu-vasta pienentyneesta siirtymåsta.

15 Kun tåssM kuvattua anturia kaytetaan låmpotila-alueella, jonka maksimi on noin 400°C, on elohopea suositeltava laitteen tayttoneste. Elohopealla on pieni kokoonpuristu-vuus, ja sen kiehumispiste on yli 370°C, joten talla toi-minta-alueella ei muodostu mitaan hSyrynpainetta, joka 20 aiheuttaisi kammion 32 sekundaarisen laajenemisen ja va* hingoittaisi kansiosan 30 sein£ma& 40 ja sauvaa 42. Vaih-toehtoinen tayte, jota voidaan kMyttåS tSmSn keksinndn laitteessa, on natrium-kalium, jota nimitetåi&n Nak-tSyt-teeksi. TMm£ on luonnollisesti myos nesteroMistM.

25

Seuraavaksi viitataan kuvaan 10, joka on leikkauskuvanto keksinnon mukaisen paineanturin vaihtoehtoisesta suori-tusmuodosta. Kuvista 10-20 nåhdåan, etta niisså on kåy-tetty samoja viitenumeroja kuin aikaisemmin kSytettiin 30 kuvien 1-9 selityksen yhteydesså. Siten kuvan 10 painean-turiin kuuluu perusrunko 10, rungon ylåpååhån sijoitettu tuntoelin 12, rungon låpi ulottuva kapillaariputki 14, ja kalvomittapåå 16, joka on kiinnitetty sulkemaan rungon pohjapåån. Rungon 10 alaosa voi olla samalla tavalla 35 konstruoitu kuin US-patentissa 3 678 753 kuvattu rakenne. Periaatteessa siinå on pitkånomainen kulkutie 18, joka ulottuu perusrungon låpi, ja joka on tarkoitettu vastaan- 91444 13 ottaxnaan kapillaariputki 14. Kapillaarlputki pååttyy poh-japååssåån suhteellisen pieneen kammioon 20, joka on kal-von 16 sulkema.

5 Rungon 10 ylåpååsså siihen kuuluu runko-osana ylåkappale 22, jonka låpi kapillaariputki 14 ulottuu. Ylåkappale 22 on tarkoitettu tukemaan tuntoelintå 12 piirustuksessa esitetysså asemassa. Tuntoelin 12 voi olla kiinnitetty paikalleen ylåkappaleeseen 12 hitsaamalla se siihen.

10

Kuvassa 10 tuntoelimeen 12 on esitetty kuuluvaksi runko 26 ja kansiosa 30. Kansiosa on hitsattu runkoon 26, ja ne måårittelevåt vålissåån matalan levymåisen osaston 32.

Kuvassa 10 on esitetty myos tåyttoputki 34 ja siihen 15 liittyvå tayttotulppa 36. Tåyttoputki on yhteydesså mata-laan levymåiseen osastoon 32. Laitteen sisållå oleva nes-tetåyte, mukaanlukien tåytteen kammiossa 20, osastossa 32 ja kapillaariputkessa 14, tuodaan tåyttdputkesta 34 pai-neen alaisena siten ettå kaikki alueet tåyttyvåt kokonaan 20 elohopealla. Sen jålkeen putki 34 suljetaan tulpalla 36.

Seuraavaksi viitataan kuviin 11-16, joissa on esitetty lisåyksityiskohtia tuntoelimestå 12. Kuten aiemmin on esitetty, tuntoelimeen 12 kuuluu runko 26 ja kansiosa 30.

25 Kansiosa 30 on hitsattu runkoon 26 hitsisaumalla 35, joka on esitetty kuvissa 12 ja 13. Tåsså yhteydesså huomatta-koon myos kuva 11, jossa nåkyy rengasmainen hitsisauma 35. Kuvassa 12 samaten kuin kuvassa 13 nåkyy matala levy-måinen osasto. Myos kuvista 12 ja 13 nåhdåån, ettå kapil-30 laariputken 14 ylåpåå on esitetty pååttyvåksi suoraan matalaan levymåiseen osastoon 32. Kuvissa 12 ja 13 on esitetty myos hitsisauma 37, jolla kapillaariputken 14 påå on hitsattu aivan rungon 26 ylåpintaan 33.

35 Kansiosassa 30 on edelleen ulompi ylåpinta, jonka måårit-telee ohuen kalvon muodostava ylåseinåmå 40. Yhtenåisenå seinåmån 40 kanssa on diametrisesti sijoitettu kohotettu 14 sauva 42, joka ulottuu ylapinnan yli, ja jossa on ylempi venymåliuskan vastaanottava pinta 44. Kalvo toimii sisåi-sen paineen voimakeråajåna sauvaan tulevan voiman lisåå-miseksi. Tåma mahdollistaa sen, ettM sauva voi olla pak-5 sumpi, ja etta sillå siten voi olla oikea lineaarisuus, kuten jåljempånå kuvan 20 yhteydesså kuvataan.

Tuntokalvolla, jonka muodostaa kansiosa ja siihen kuuluva sauva 30, aikaansaadaan rakenne, jota voidaan kåyttåå 10 erityisesti pienien paineiden alueella, kuten alueilla 17, 35, 52, 69 ja 100 baaria. Tåma rakenne pyrkii våhen-tåmaån kalvon jaykkyyttå mahdollistaen sen sauvaosan ole-van paksumman kuin saman alueen tasaisen kalvon. Esimer-kiksi 52 baarin alueella sauvan paksuus voi olla 0,45 mm, 15 kun taas tasaisen kalvon paksuuden samalla painealueella olisi oltava 0,254 mm, jolloin se on liian ohut ja taipu-vainen rikkoutumiseen ja epålineaarisuuteen. Tåssa suh-teessa viitataan myos jåljempåna olevaan taulxikkoon I.

20 Seuraavaksi viitataan kuvaan 13, joka myds havainnollis-taa kansiosaa 30. Kuvasta 13 nåhdåån, ettS kaytossS on kaksi dimensiota TI ja T2. Dimensio TI on sauvan 42 paksuus, kun taas dimensio T2 on kalvon 40 paksuus. On ha-vaittu, etta naiden kahden dimension keskinSiset suhteet 25 suositeltavasti sijoitetaan tietylle alueelle. Kalvon 40 paksuus on toivottavaa saada niin ohueksi kuin mahdollis-ta, mutta sitå ei voida tehda liian ohueksi rikkoutumis-ongelmien vuoksi. Sauva 32 paksuus on suositeltavasti niin suuri kuin mahdollista, mutta jos se tulee liian 30 suureksi, menetetaån laitteen herkkyys. On havaittu, etta suhteen T1/T2 tulisi suositeltavasti olla suuruusluokal-taan 2. Tåta on havainnollistettu kuvassa 13, josta n&h-dåSn, etta poisleikattu osuus poistaa alkuperaisen kan-siosan rakennetta, joka alunperin oli pSSltå taysin ta-35 sainen, olennaisesti syvyyden puolivaliin, niin ettå kalvon 40 paksuus on suunnilleen puolet sauvan 42 paksuudes-ta.

91444 15

Dimensioiden TI ja T2 suhteen viitataan myos seuraavaan taulukkoon I: 5 PA no alue bar Tldim mm T2dim mm 422770 17 0,26/0,25 0,127/0,112 422771 35 0,373/0,361 0,152/0,135 422772 52 0,50/0,437 0,224/0,198 422773 69 0,574/0,559 0,279/0,254 10 422774 100 0,673/0,648 0,361/0,325

Esimerkiksi painealueelle 17 bar dimensio TI on alueella 0,25/0,26 mm. Dimensio T2 on alueella 0,112/0,127. Kun otetaan kummankin alueen keskiarvo, se antaa suhteeksi 15 T1/T2 2,18.

Toisena esimerkkina painealueelle 69 bar dimensio TI on alueella 0,559/0,574. Dimensio T2 on alueella 0,254/ 0,279. Ottamalla jålleen kummankin dimension keskiarvo 20 saadaan suhteeksi T1/T2 1,92. Suhde T1/T2 on suositelta-vasti alueella 1,5-4,0.

Kuten aikaisemmin on esitetty, sauvassa 42 on ylempi mit-tausvålineen vastaanottava pinta 44. Tåsså suhteessa vii-25 tataan kuviin 11, 12, 15, ja 16, joissa on esitetty neljå venymåliuskaa G1-G4. Kukin nåistå liuskoista voi olla rakenteeltaan tavanomainen ja voi olla "D"-seoskalvomate-riaalityyppiå. Liuskan resistanssi on 350 ohmia. Venymå-liuskojen sijoituksen suhteen viitataan sitten kuvaan 18, 30 joka esittåå nåitå neljåå liuskaa sijoitettuina pitkin kansiosan 30 sauvaa 42. Liuskat Gi ja G4 mittaavat puris-tusta ja liuskat G2 ja G3 mittaavat venymåå. Siten liuskat GI ja G2 mittaavat negatiivista venymåå, kun taas liuskat G2 ja G3 on sijoitettu låhelle toisiaan symmetri-35 sesti kannen keskiosan suhteen. Liuskat GI ja G4 on sijoitettu pituussuunnassa samaan linjaan liuskojen G2 ja G3 kanssa. Liuska GI on vålin pååsså liuskasta G2 ja 16 liuska G4 on valin pååsså liuskasta G3, kuten kuvasta 18 nahdaån.

Liuskat G1-G4 on yhdistetty kuvan 19 piiriksi. Kuvassa 19 5 vastukset R1-R4 vastaavat liuskoja G1-G4.

Kuvassa 18 liuskat G1-G4 on kytketty toisiinsa kuvan 19 piiriå vastaavalla tavalla. Talloin sauvan 42 yhdelle puolelle on muodostettu johtavat koskettimet C1-C3 ja 10 sauvan 42 toiselle puolelle on sijoitettu koskettimet C4-C6. Johtavat liitinpinnat yhdiståvåt venymåanturit såhk5-koskettimiin C1-C6. Kuten sanottu, kytkennåt muodostavat kuvassa 19 esitetyn piirin.

15 Kuva 19 esittåå venymåliuskoja kytkettyinå siltaraken-teeksi, jossa on silian toiselle sivulle liitetty otto-terminaalipari, ja silian toiselta sivulta otettu anto-terminaalipari. Ottosignaali tuodaan ottoterminaaleihin ja painetta edustava jannite mitataan antoterminaaleista.

20 Tåmån keksinnon mukaisesti kansiosan 30, ja erityisesti kansiosan ylåseinåmån 40, yhteydessa on kohotetun sauvan 42 kummallakin puolella syvennykset, jotka ulottuvat sen pituussuunnassa. Tasså suhteessa viitataan kuviin 11-14 25 sekå kuvaan 16, joissa on esitetty pitkittåin ulottuvat syvennykset 50 ja 52. Kuva 12 havainnollistaa nåiden sy-vennysten pitkanomaista luonnetta. Myds kuvat 11 ja 14 havainnollistavat syvennyksia ja niiden pituusulottuvuut-ta. Nåmå syvennykset ulottuvat pitkin suurinta osaa siitå 30 sauvaosuudesta, joka on levymåisen osaston 32 påållå.

Vrt. tåsså suhteessa kuva 12.

Kuvan 13 leikkauskuvanto esittåå sauvakalvoa kuormitta-mattomassa tilassa. Kuvan 14 kuvanto esittåå taas sauva-35 kalvoa silloin, kun siihen kohdistuu nestevåliaineen ai-heuttama paine, kuten nuolella 54 on kuvattu. Tåmå saa sauvakalvon taipumaan. Kuten kuvassa 14 on esitetty, 91444 17 nåistå kaarevista syvennyksistS johtuen seinama 40 jous-taa jonkin verran sallien uumaseinMmån 40 laajeta tai supistua synnyttåmåttå jannitysvoimia kalvoon. Nåma sy-vennykset vahentavMt kalvoon kohdistuvia jannitysvoimia 5 sauvan taipuessa siten sallien sauvan vapaamman taipumi-sen. Tama puolestaan pienentaa kalvon epalineaarisuus-ominaisuuksia kokonaismittaustapahtumassa.

Samalla kun taman keksinnon suositeltu suoritusmuoto on 10 kuvattu kuvassa 14, on kuvassa 17 esitetty keksinnon vaihtoehtoinen suoritusmuoto. Kuva 17 eroaa kuvien 13 ja 14 suoritusmuodosta siten, ettS syvennykset, joita kuvassa 17 esittSvSt syvennykset 60 ja 62, on muodostettu kan-siosan 30 sisSpuolelta pain. Siten namS syvennykset itse 15 asiassa ulottuvat kalvon ulkopintaan nShden ulospSin.

Kuitenkin myos namS syvennykset aikaansaavat joustoalu-een, joka eståa uumaa (seinamaå 40) joutumasta jånnityk-seen. Jos seinamS 40 jannittyy, syntyy epMlineaarisuus, joka on taman jannityksen funktio. Siten kun muodostetaan 20 syvennyksen tai muun muotoinen joustoalue, voi uuma laa-jentua tai kutistua synnyttåmåttå mitåån jannitystå uu-maan tai sein&må&n 40.

Kummassakin tassa kuvatussa suoritusmuodossa on suositel-25 tavaa, ettS syvennykset ovat pitkanoxnaisia, muodostuvat yhdesta jatkuvasta syvennyksestå sauvan kummallakin puo-lella, ja lisåksi on suositeltavaa, etta syvennykset ovat aivan sauvan vieresså. TMma on selvåsti esitetty kuvissa 13 ja 17, joissa kummatkin syvennysmuodot alkavat olen-30 naisesti juuri sauvan sivujen vierestå. TSssS suhteessa viitataan myos syvennysten asemaan kuvien 16 ja 18 esit-tåmissa paallyskuvannoissa.

Seuraavaksi viitataan kuvaan 20, jossa on kåyråsto, joka 35 esittaa taysmittakaavaista prosentuaalista epålineaari-suutta tåysmittakaavaisen prosentuaalisen syottopaineen funktiona. Kuvassa 20 on esitetty kaksi kayraa, nimittåin 18 kåyråt Cl ja C2. Kåyrå Cl kuvaa standarditasokalvoa ja nåhdåån, etta sen toiminnassa on tyypillisesti olennainen epalineaarisuus. Kåyrå C2 kuvaa tåmån keksinnon rakennet-ta. Kayrastå C2 nåhdåån, ettå tåmå poikkeaa vain våhåisen 5 måårån halutusta lineaarisuudesta (nolla-kåyttåytyminen).

MitM mittakalvoon 16 tulee, on suositeltavaa, etta se muodostuu olennaisesti paksusta tasaiseksi koneistetusta mittakalvosta. Paksummaksi koneistettu kalvo on verrattu-10 na vanhempaan versioon, jossa kaytetSån ohuemmaksi muo-dostettua ja hitsattua kalvoa, lujempi, ja sillå on mit-tausvåliaineeseen pMin tasainen pinta. Paksumpi kalvo on mahdollinen johtuen elohopeataytteen kåytostå johtuvasta pienentyneestå siirtymåstå.

15

Kun tåsså kuvattua anturia kåytetåån låmpotila-alueella, jonka maksiiui on noin 400°C, on elohopea suositeltava laitteen tåyttoneste. Elohopealla on pieni kokoonpuris-tuvuus, ja sen kiehumispiste on yli 370°C, joten tållå 20 toiminta-alueella ei muodostu mitåån hoyrynpainetta, joka aiheuttaisi kammion 32 sekundaarisen laajenemisen ja va-hingoittaisi kansiosan 30 seinåmåå 40 ja sauvaa 42. Vaih-toehtoinen tåyte, jota voidaan kåyttåå tåmån keksinnon laitteessa, on natrium-kalium, jota kutsutaan NaK-tåyt-25 teeksi. Tåmå on luonnollisesti myos nestemåistå.

Tåmån jålkeen, kun nyt on kuvattu rajoitettua mååråå tåmån keksinnon suoritusmuotoja, on alan ammattimiehelle selvåå, ettå tåmån keksinnon oheisten vaatimusten måårit-telemåån suojapiiriin voi kuulua sen lukuisia muitakin 30 suoritusmuotoja ja muutoksia.

Claims (15)

91444

1. Paineanturi, erityisesti pienien paineiden mittauk-seen, johon kuuluu pitkMnomainen runko (10), rungon lSpi 5 ulottuva kapillaariputki (14), jonka alapåa pMattyy 1S-hellå rungon alapSMta, mittapaå (16), joka sulkee rungon alapaan ja mSårittelee rungon kanssa kammion (20), joka on yhteydesså kapillaariputkeen (14), tuntoelin (12), johon kuuluu kansiosa (30), jossa on sisåpuolinen syven-10 nys, matala, rakomainen tuntoelinosasto (32), joka on yhteydessci kapillaariputken (14) ylapåan kanssa, ja nes-te, joka tayttSa kapillaariputken (14), kammion (20) ja tuntoelinosaston (32), mittapaahMn (16) kohdistuvan pai-neen siirtåmiseksi tuntoelimeen (12), tunnettu siita, 15 etta kansiosan (30) ulkopuoliseen ylapintaan on hal-kaisijaa pitkin sijoitettu kohotettu sauva (42), joka ulottuu ylåpinnan yli ja muodostaa mittausvalineiden si-joituspinnan (44), jolle on sijoitettu useita erillisinå asennettuja jannitysliuska-antureita (G1-G4), jotka ovat 20 kiinnitetyt kyseiseen mittausvalineiden sijoituspintaan (44) ja ulottuvat pituussuuntaisesti mainittua kohotet-tua sauvaa (42) pitkin, joista jånnitysliuska-antureista sauvan (42) påiden alueelle sijoitetut (Gi, G4) mittaa-vat puristusjånnitystS sekå sauvan keskialueelle sijoite-25 tut (G2, G3) mittaavat vetojannitystå.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen paineanturi, tunnettu siita, etta siinS on neljå siltapiiriksi jarjestettyå jannitysliuska-anturia (G1-G4). 30

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen paineanturi, tunnettu siitéi, etta jMnnitysliuska-antureista kaksi ((G1,G4) mit-taa puristusvoimia ja kaksi (G2,G3) mittaa vetovoimia.

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen pai neanturi, tunnettu siitM, etta sauvan (42) leveys kansiosan yli on vakio.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-3 mukainen paineanturi, tunnettu siitå, ettå sauvalla (42A) on levite-tyt paåt (42B). 5

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-5 mukainen paineanturi, tunnettu siitå, ettå kansiosan (30) ylåpinnan måårittelee kansiosan ylåseinåmå, joka muodostaa ohuen kalvon (40), joka sijoittuu sauvan (42) molemmin puolin. 10

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-6 mukainen pai-neanturi, tunnettu siitå, ettå kansiosan (30) ylåseinå-måsså on kohotetun sauvan (42) kummallakin puolella sitå pitkin pituussuunnassa ulottuvat painanteet (50,52; 15 60,62).

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen paineanturi, tunnettu siitå, ettå painanteet (50,52) on muodostettu kansiosan (30) ylåpintaan.

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen paineanturi, tunnettu siitå, ettå painanteet (60,62) on muodostettu kansiosan (30) alapintaan .

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen paineanturi, tunnettu siitå, ettå kumpikin painanne (50,60, vast. 52,62) ulottuu pituussuunnassa sauvaa (42) pitkin aivan sen vieresså.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 7-10 mukainen paineanturi, tunnettu siitå, ettå kumpikin painanne (50,52, vast 60,62) on jatkuva ja ulottuu sauvan (42) pååosan pituudelta.

12. Kalvo jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukaiselle paineanturille, jolloin paineanturi on nestetåytteinen ja kalvo on sovitettu vastaanottamaan siihen suunnattu nes- 91444 tepaine, jossa kalvossa on ulkopinta, joka on olennaises-ti tasainen, sekå halkaisijan suuntaisesti sijoitettu kohotettu sauva (42), joka ulottuu sanotun ylMpinnan yli ja måarittelee mittausvalineen vastaanottavan pinnan, ja 5 tunnettu siita, etta sanotussa kalvossa on pari painan-teita (50,52; 60,62) sanotun kohotetun sauvan (42) kum-mallakin puolella ja pitkittain sen kanssa.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen kalvo, tunnettu sii-10 ta, etta painanteet (50,52; 60,62) ulottuvat kalvoon (30) rajoittuvan nestetSytteisen tilan poikki, ja etta ne ovat sijoitetut aivan sauvan (42) viereen.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-11 mukainen 15 paineanturi, tai vaatimusten 12 ja 13 mukainen kalvo, jossa sauvan (42) paksuus on TI ja kalvon (30) paksuus T2, tunnettu siitå, etta suhde T1/T2 on suuruusluokkaa 1,5 - 4,0.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen paineanturi tai kal vo, tunnettu siita, etta suhde on noin 2.