Способ заполнения жидкостью полости измерительного прибора

Способ заполнения жидкостью полости измерительного прибора

Реферат

 

Изобретение относится к технологии изготовления измерительных приборов, акселерометров, датчиков давления, в частности к способам заполнения их рабочих полостей жидкостями. Цель изобретения - повышение качества заполнения капиллярных полостей при - боров жидкостями. Цель достигается тем, что полость прибора заполняют последовательно прокачиванием через полость жидкости в паровой, парожидкостной и жидкостной фазах, причем в процессе прокачивания жидкость обрабатывают магнитным полем, ультразвуковым и звуковым воздействием. 1 ил.

Изобретение относится к приборостроению и предназначено, в частности, для заполнения точноизмерительных приборов специальными жидкостями, например датчиков давления, aкселерометров и гироскопов поплавкового типа. Известен способ заполнения жидкостью полостей приборов, заключающийся в том, что подогретый прибор вакуумируют с помощью вакуум-насоса, а затем соединяют с жидкостью-заполнителем, находящейся под атмосферным или избыточным давлением. Способу присущ недостаток низкое качество заполнения жидкостью приборов с полостями капиллярного типа. Современные микроприборы, требующие заливки жидкостью полостей, имеют геометрические полости, обладающие свойствами капилляра. Известен способ заполнения жидкостью манометрических термосистем путем предварительного вакуумирования подогретой заполняемой полости прибора и последующего соединения ее с жидкостью-заполнителем, отличающийся тем, что после вакуумирования заполняют систему парами жидкости-заполнителя, вакуумируют повторно и охлаждают заполняемый прибор до температуры, меньшей температуры кипения жидкости-заполнителя. Данному способу свойственен недостаток неудовлетворительное качество заполнения полостей приборов, обладающих полостями капиллярного типа. Недостаток способа обусловлен сложностью удаления из полостей прибора воздуха в случае выполнения полости прибора в форме капилляра. Цель изобретения повышение качества заполнения жидкостью приборов, имеющих микрополости сложной конфигурации. Цель достигается тем, что через полость прибора после вакуумирования последовательно прокачивают пары жидкости с последующим охлаждением прибора до температуры ниже температуры кипения жидкости, а затем прокачивают парожидкостную смесь, которую в процессе прокачки возбуждают ультразвуковыми колебаниями, производят охлаждение заполненного прибора, а затем осуществляют прокачку и заполнение полости прибора жидкостью, при этом в процессе подачи жидкости ее дросселируют с помощью капилляра, установленного на входе полости, и обрабатывают постоянным магнитным полем и звуковыми колебаниями. Отличительными признаками заявляемого способа являются: последовательное прокачивание через полость прибора жидкости в паровой, парожидкостной, а затем жидкостной фазах; обработка жидкости в парожидкостной фазе ультразвуковыми колебаниями; обработка жидкости-заполнителя звуковыми колебаниями (звуковым полем) в процессе ее подачи в прибор; дросселирование жидкости с помощью капилляра в процессе подачи жидкости с обработкой ее постоянным магнитным полем. Названные признаки позволяют провести эффективное удаление воздуха из капиллярных полостей прибора за счет прокачивания через полость прибора пара жидкости-заполнителя. Последующий перевод паровой фазы жидкости в парожидкостную с обработкой ее ультразвуковыми колебаниями обеспечивает исключение расслоения смеси. Это создает предпосылки качественного заполнения прибора жидкостью, так как достигается возможность диффузии отдельных молекул жидкости в капиллярные полости прибора. Подача жидкости в полость прибора капиллярным пучком позволяет получить на стенках полости прибора тонкую жидкую пленку или отдельные капли конденсата. Это повышает качество заполнения полости заливаемого прибора. В предложенном способе происходит непрерывное прокачивание жидкости в каждом фазовом состоянии через полость прибора. В устройстве это достигается подачей жидкости в одно отверстие прибора и непрерывной откачкой излишков конденсата из полости прибора через другое отверстие. Без непрерывной откачки в полости прибора установилось бы давление насыщенного пара, которое препятствовало бы режиму молекулярного пучка жидкости и не позволило эффективно заместить молекулы воздуха, находящиеся первоначально в полости прибора, молекулами жидкости, заливаемой в прибор. Обработка жидкости постоянным магнитным полем улучшает условия заполнения прибора молекулами жидкости. Это с физической точки зрения объясняется повышением однородности свойств жидкости в присутствии постоянного магнитного поля. Звуковая обработка жидкости, подаваемой в прибор, повышает текучесть жидкости. Это способствует лучшему заполнению микрополостей прибора. Увеличение текучести жидкости при обработке ее звуком обусловлено звукокапиллярным эффектом. Заявляемый способ может быть осуществлен с помощью устройства, изображенного схематически на чертеже Устройство содержит вакуумный насос 1, баллон 2 с жидкостью 3, помещенный в термостат 4, контрольно-измерительные приборы: вакуумметр 5 и термометр 6, соединительные линии 7 и 8 с запорными вентилями 9 13, подсоединительное устройство 14 для подключения заполняемого прибора 15 к устройству. В баллон 2 герметично введены трубки 16 и 17, причем конец трубки 16 находится всегда над поверхностью жидкости 3, а конец трубки 17 всегда ниже этой поверхности. Вне баллона обе трубки подключены общей линией 8 к подсоединительному устройству 14. В состав устройства входит также второе подсоединительное устройство 18, соединительная линия капилляр 19 с запорным вентилем 9, звуковой 20 и ультразвуковой 21 излучатели и узел 22 намагничивания, генераторы 23 и 24 колебаний. Устройство содержит также предметный столик 25 для крепления заполняемого прибора 15. Столик снабжен электронагревателем 26. Заполнение прибора жидкостью предложенным способом с помощью устройства, схематически изображенного на чертеже осуществляется следующим образом. Заполняемый прибор 15 через подсоединительные устройства 14 и 18 и соединительные линии 8 и 7 подключается к вакуум-насосу 1 и баллону 2 с жидкостью-заполнителем. В исходном состоянии вентили 11 и 12 закрыты (вентиль 13 в открытом состоянии дегазирует жидкость) Вентили 9 и 10 открыты. Электронагреватель 26 включен. Вакуум-насос 1 включен. В этом режиме осуществляется предварительное вакуумирование подогретого заливаемого прибора, то есть производят известное горячее обезгаживание полости прибора 15. Затем подают в полость прибора пар жидкости-заполнителя, для чего открывают вентиль 12. Время прокачивания пара подбирают экспериментально из условия образования установившегося режима течения пара через полость прибора. После этого открывают вентиль 11 и пропускают через полость прибора парожидкостную смесь, одновременно включают генератор 23, обеспечивающий исключение расслоения парожидкостной смеси, и выдерживают. Затем закрывают вентиль 12, отключают нагреватель 26, включают генератор 24 и выдерживают. В этом режиме происходит заполнение прибора жидкостью. Время прокачивания жидкости подбирают экспериментально с учетом объема заполняемой полости и геометрии капилляров полости и вязкости жидкости-заполнителя. По завершении заполнения генератор 24 отключают. Качество заполнения полости прибора можно контролировать например, визуально, по наличию газовых пузырей в жидкости (цвету жидкости, вытекающей из полости прибора). Для этого участок линии 7 можно выполнить из оптически прозрачного материала. Режимы заполнения прибора подбираются экспериментально. Режимы звуковых и ультразвуковых колебаний, эффективных для заполнения полости прибора, лежат в диапазоне частот от 1 до 25 кГц. Конкретные значения амплитуды воздействия и частоты звука подбирают экспериментально, в зависимости от диаметра заполняемого капилляра, вязкости жидкости. Излучатели звуковых (ультразвуковых) колебаний в данном устройстве могут выполняться в виде пластин, мембран. Диаметр капилляра линия, по которой подают жидкость молекулярным пучком в полость прибора, назначается в зависимости от диаметра входного отверстия полости заполняемого прибора и вязкости жидкости-заполнителя. Узел 22 намагничивания может быть выполнен, например, в виде кольцевого постоянного магнита. После выдержки прибора в режиме прокачивания жидкости в течение времени, достаточного для полного заполнения прибора производят отключение генератора 23, закрывают вентили 9 и 10, выключают вакуум-насос, отключают залитый прибор 15 от присоединительных устройств 14 и 18 и герметизируют залитый прибор известным способом. Положительный эффект от использования заявляемого способа заключается в повышении качества заполнения приборов жидкостью. Данное решение наиболее эффективно при заполнении жидкостью микроприборов, например полупроводниковых акселерометров с жидкостным демпфером. Способ позволяет повысить качество заполнения полостей сложной конфигурации, в том числе полостей, содержащих тупиковые капилляры щелеобразного характера, присущие емкостным датчикам давления, и эффективен для заполнения полостей микроприборов (кремниевых акселерометров, емкостных датчиков давления).

Формула изобретения

Способ заполнения жидкостью полости измерительного прибора путем предварительного вакуумирования полости подогретого прибора и последующего соединения ее с источником жидкости, помещенным в термостат, отличающийся тем, что, с целью повышения качества заполнения жидкостью приборов, имеющих микрополости сложной конфигурации, через полость прибора после вакуумирования последовательно прокачивают пары жидкости с последующим охлаждением прибора до температуры ниже температуры кипения жидкости, а затем прокачивают парожидкостную смесь, которую в процессе прокачки возбуждают ультразвуковыми колебаниями, производят охлаждение заполненного прибора, а затем осуществляют прокачку и заполнение полости прибора жидкостью, при этом в процессе подачи жидкости ее дросселируют с помощью капилляра, установленного на входе полости, и обрабатывают постоянным магнитным полем и звуковыми колебаниями.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000