[其他]邊緣焊合式布爾登扁帶式溫度-壓力表

無效

• 申請號: 85108246
• 申請日: 1985-11-14
• 公開（公告）號: CN85108246A
• 公開（公告）日: 1986-09-24
• 發明（設計）人: 約翰·韋斯;威廉·H·斯洛閃克
• 申請（專利權）人: 韋斯儀器公司
• 主分類號: G12B1/04
• 分類號: G12B1/04
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 曹永來

本項發明涉及到布爾登管的構造，這種布爾登管是用作壓力或者溫度測量器的一個彈性部件。布爾登管是由E.布爾登發明的（美國專利9163號）它主要是一條彎捲的扁管，當這個彎捲的扁管一端固定起來，并承受內部的壓力變化時，它彎卷的狀態隨著其內部壓力的變化發生接近于正比例的張開與彎曲的變化。這樣，可將布爾登管自由端的位移用作一種機械、電氣或者電子裝置的輸入，以指示和/或控制壓力與溫度。

對布爾登管的設計，須考慮許多因素，以適應其實用的要求。若干有影響的因素有：壓力的范圍、彈簧剛性系數、對于內含流體的抗腐蝕性、對外部環境的抗腐蝕性、耐反復性、滯后性、超壓力以及環境溫度效應。因此，對布爾登管的形狀、尺寸和材料的選擇須適應特定的用途。

充入式溫度計和溫度控制器利用布爾登管將內充的流體（液體、氣體或蒸汽）的壓力變化轉換為機械的運動，用來驅動指針或者控制裝置。這種內充式溫度計可分為三個類型：第一類-充液式，第二類-蒸汽作用式，第三類-氣體作用式。

第一類是利用內充的一種穩定液體因溫度變化而發生的體積膨脹，以形成布爾登管的形變。水銀、二甲苯及硅酮液體是典型的內充工作液體。而球泡的大小又與溫度范圍成反比地變化，所測溫度范圍較小則所用球泡較大，所測溫度范圍較大則球泡較小。球泡中的液體隨著溫度的升高而擴張，按照液力原理通過一條細孔的毛細管輸入布爾登管中。

毛細管和布爾登管的容積應當盡可能小，以盡量減少外界溫度對毛細管和布爾登管中液體的影響。為了抵銷這一“外界溫度效應”，可以有幾種補償方法：

（1）在布爾登管的輸出部分采用雙金屬片，在一個點上消除“外界誤差”（通常用于中等溫度范圍）;（2）復式毛細管配合反向布爾登管;及（3）在毛細管中填入“因瓦”（鎳鐵）合金絲，以抵銷毛細管中的液體擴張。

第二類充入式系統，是利用液體在一定溫度范圍內預期產生的蒸汽壓力。球泡部位溫度升高，使球泡中的液體汽化;溫度降低則又使飽和的蒸汽在球泡中凝結。當球泡溫度高于外界溫度時，液體充入球外的毛細管和布爾登管的內函，當球部溫度低于外界溫度時，則由過熱的蒸汽充入。而當球部溫度升高超過外界溫度時，液體從球泡轉入毛細管和布爾登管，使液體和蒸汽的界面保持在球泡之中。為適應外界溫度的變化范圍和較長的毛細管，球泡需做得較大。

第三類充入式系統系充入氣體。隨著球部溫度的變化而產生相應的壓力變化，大體上按照天然氣定律即PV＝RT。為了盡量減小外界溫度效應，球泡的容積通常須是毛細管和布爾登管的綜合容積的20到30倍。為了適用于較小的溫度范圍，需要相對較高的內部工作壓力，而內部壓力較高時，“外界溫度效應”也較大。因此，第三類系統的適用范圍要受布爾登管的彈性范圍和可容許的外界效應的局限。

改進的氣體溫度計克服了必須用較大的球泡的必要，其辦法是在球泡中填加活性炭，以吸附或釋放氣體分子，增大壓力的變化，超越了天然氣定律。這類改進的氣體溫度計的優越性在于，可以用較低的內部工作壓力適應較小的溫度范圍，而相應地使其“外界效應”亦較小。這又可以將球泡做得較小。

對使用常規金屬材料制做的布爾登管的所有各種測溫和測壓系統來說，當外界溫度的變化使布爾登管的彈性拉伸系數發生變化時，都使其精確度受到影響。例如，就彈簧銅制作的布爾登來說，對其彈簧剛性系數的影響大約是外界溫度變化每華氏度0.02%或者每50華氏度1%（參見《機械量度》第159頁，作者貝克威思和布克）。

對充入式溫度計的彈性部件來說，因為它們須在較大的壓力跨度并從而是較大的應力水平上工作，這樣由于外界溫度變化所引起的指示誤差就可能增大到3至4倍的程度。

本項發明的目的，是為充入式溫度計提供一種彈性元件，主要是用于上述第三類即氣體作用型。其所依據的準則是：

1、所用材料及其結構應有最大可能的彈性限度。

2、其結構應有盡可能小的內涵容積，在工作中的容積變化亦應盡可能小。

3材料的彈性系數對于通常的外界溫度變化應不敏感。

4、材料當應力水平增高時其滯后作用應表現最小。

5、其材料與結構應始終能在高應力水平上工作而不發生變性或失效。

6、其材料須能抵抗內充媒劑的腐蝕，也須適當地抵抗外界環境的腐蝕。

7、其材料、結構及制作成本須在經濟上適宜，以便使產品適銷于高度競爭性的工業市場。