Волноводный радарный уровнемер

Полезная модель относится к области определения физических характеристик жидких и сыпучих сред и может быть применена для определения уровня различных сред в емкостях. Технический результат, достигаемый полезной моделью - расширение областей применения уровнемера за счет обеспечения возможности его эксплуатации в «тяжелых» условиях - при наличии в емкости с измеряемой средой высоких температур и давления, корродирующих газов и жидких сред, радиации, при воздействии механических факторов (вибрации, удары). Уровнемер содержит средства генерации зондирующего сигнала 1, средства приема и обработки зондирующего и отраженного сигналов 2, и датчик-волновод, выполненный в виде двухпроводной линии и включающий электроды 4 и 5. Электрод 5 выполнен в виде полой трубы, внутри которой размещен датчик температуры 6. Полость электрода 5 герметично изолирована от внешней среды посредством установленного в сквозном отверстии фланца 7 проходного изолятора 9. 1 илл.

Полезная модель относится к области определения физических характеристик жидких и сыпучих сред и может быть применена для определения уровня различных сред в емкостях.

Известен волноводный радарный уровнемер, принятый в качестве ближайшего аналога, который включает средства генерации зондирующего сигнала и средства приема и обработки зондирующего и отраженного сигналов и установленный на фланце емкости датчик-волновод, связанный с упомянутыми средствами генерации, приема и обработки и содержащий два электрода, герметично установленные в сквозных отверстиях фланца, при этом один из электродов выполнен полым и закреплен на фланце со стороны, обращенной к измеряемой среде посредством сварного шва, а в полости упомянутого полого электрода размещен датчик температуры (описание к заявке США 2009085794, МПК G01S 13/08, 2009 г. фиг. 9). Принцип работы известного уровнемера основан на использовании импульсной рефлектометрии во временной области.

Недостаток известного уровнемера заключается в следующем. Полый электрод датчика-волновода имеет только один контур уплотнения, выполненный в виде сварного шва, посредством которого полый электрод герметично прикреплен к фланцу со стороны измеряемой среды. В то же время полость упомянутого электрода, через которую проходят провода, соединяющие датчик температуры со средствами приема зондирующего и отраженного сигналов, свободно сообщается с внешней средой (с корпусом уровнемера, в котором размещена его электронная часть - средства генерации зондирующего сигнала и средства приема и обработки зондирующего и отраженного сигналов). Такое конструктивное выполнение уровнемера ограничивает области его применения. Действительно, при существовании в емкости с измеряемой средой «тяжелых» условий эксплуатации - высоких температур и давления, присутствия сильно корродирующих газов и жидких сред, воздействия механических факторов (вибрации, удары), наличия радиации - не исключена вероятность появления в стенках полого электрода сквозных микротрещин и других дефектов, приводящих к попаданию газов и паров жидкостей, сильно корродирующих сред и радиоактивного излучения во внешнюю среду, и обуславливающих, в конечном итоге, нарушение работоспособности уровнемера.

Технический результат, достигаемый полезной моделью - расширение областей применения волноводного радарного уровнемера за счет обеспечения возможности его эксплуатации в «тяжелых» условиях - при наличии в емкости с измеряемой средой высоких температур и давления, корродирующих газов и жидких сред, радиации, при воздействии механических факторов (вибрации, удары).

Указанный технический результат достигается тем, что в волновом радарном уровнемере, включающем средства генерации зондирующего сигнала и средства приема и обработки зондирующего и отраженного сигналов и установленный на фланце емкости датчик-волновод, связанный с упомянутыми средствами генерации, приема и обработки и содержащий два электрода, герметично установленные в сквозных отверстиях фланца, причем один из электродов выполнен полым и закреплен на фланце со стороны, обращенной к измеряемой среде посредством сварного шва, а в полости упомянутого полого электрода размещен датчик температуры, полость полого электрода герметично изолирована от внешней среды посредством установленного в сквозном отверстии фланца проходного изолятора.

Указанный технический результат достигается также тем, что полый электрод дополнительно закреплен на фланце со стороны, обращенной к внешней среде, посредством сварного шва.

Указанный технический результат достигается также тем, что проходный изолятор выполнен из высокотемпературного кремнийорганического материала.

Полезная модель иллюстрируется чертежом.

На фиг. 1 схематически показан заявляемый волноводный радарный уровнемер.

Волноводный радарный уровнемер содержит средства генерации зондирующего сигнала 1, средства приема и обработки зондирующего и отраженного сигналов 2, и датчик-волновод, размещенный в емкости 3 с измеряемой средой. Датчик-волновод, представляющий собой двухпроводную линию, включает два металлических электрода 4 и 5, связанные со средствами 1 и 2. Электрод 4 является измерительным, а электрод 5 находится под нулевым потенциалом.

Электрод 4 выполнен в виде сплошного стержня, а электрод 5 выполнен в виде полой трубы. Внутри полого электрода 5 размещен датчик температуры 6. Сплошной электрод 4 герметично установлен в одном сквозном отверстии фланца 7 емкости 3 с помощью изолятора 8. Полый электрод 5 герметично установлен в другом сквозном отверстии фланца 7 емкости 3 через проходной изолятор 9, и кроме того, электрод 5 с помощью сварных швов 10 закреплен на фланце 6 как со стороны, обращенной к измеряемой среде, так и со стороны, обращенной к внешней среде (к корпусу устройства, в котором размещена его электронная часть - средства генерации зондирующего сигнала и средства приема зондирующего и отраженного сигналов - на фиг. не показан). Изолятор 8 выполнен в виде полой тонкостенной металлической втулки, внутри которой находится изолирующий материал, проходной изолятор 9 выполнен в виде тонкостенной металлической втулки, внутренняя полость которой полностью заполнена изолирующим материалом. В качестве изолирующего материала изоляторов 8 и 9 может быть применено высокотемпературное кремнийорганическое соединение.

Полый электрод 5 заполнен внутри теплопроводящей жидкостью для улучшения контакта датчика температуры 6 с измеряемой средой и, как следствие - для повышения точности измерения температуры.

Таким образом, полый электрод 5 имеет два контура уплотнения -первый контур уплотнения в виде сварного шва со стороны емкости 3, исключающий попадание во внешнюю среду различных продуктов, находящихся в емкости 3, через места контакта наружной поверхности полого электрода 5 и поверхности фланца 7, обращенной к емкости 3, и второй контур уплотнения, выполненный в виде изолятора 9 и исключающий попадание во внешнюю среду различных продуктов, находящихся в емкости 3, через внутреннюю полость электрода 5 в случае возникновения нештатных ситуаций.

Следует отметить, что подводящие провода, соединяющие датчик температуры 6 с электронной частью уровнемера и проходящие через изолятор 9, не нарушают герметичность второго контура уплотнения, так как размещение изолятора 9 в отверстии фланца 7 осуществляется способом заливки материала изолятора с последующим его отверждением.

Для определения характеристик среды 11 в емкости 3 датчик-волновод погружают - полностью или частично - в среду 11. По двухпроводной линии - в пространстве между электродами 4 и 5 - распространяется электромагнитная волна (электромагнитный зондирующий импульс). Средства приема и обработки зондирующего и отраженного сигналов 2 регистрируют сигнал, отраженный от поверхности раздела между средой 11 и находящимся выше уровня среды 11 воздухом (или другим газом) в результате изменения волнового сопротивления датчика-волновода. Принятый сигнал обрабатывается средствами 2 и по времени задержки отраженного сигнала определяется уровень среды 11 в емкости 3.

Датчик 6 измеряет температуру среды 11 в емкости 3, которая в дальнейшем учитывается при расчете уровня среды 11.

Наличие двух контуров уплотнения полого электрода датчика-волновода исключает вероятность попадания во внешнюю среду любых продуктов, присутствующих в емкости с измеряемой средой, в том числе и в случае возникновения в емкости нештатных ситуаций и появления в стенках полого электрода сквозных микротрещин и других дефектов.

Таким образом, заявляемый волноводный радарный уровнемер по сравнению с устройством, принятым в качестве ближайшего аналога, характеризуется более широким спектром областей применения за счет обеспечения возможности функционирования в «тяжелых» условиях эксплуатации - при наличии в емкости с измеряемой средой высоких температур и давления, корродирующих газов и жидких сред, радиации, механических факторов (вибрации, удары).

1. Волноводный радарный уровнемер, включающий средства генерации зондирующего сигнала и средства приема и обработки зондирующего и отраженного сигналов и установленный на фланце емкости датчик-волновод, связанный с упомянутыми средствами генерации и приема и содержащий два электрода, герметично установленные в сквозных отверстиях фланца, при этом один из электродов выполнен полым и закреплен на фланце со стороны, обращенной к измеряемой среде, посредством сварного шва, а в полости упомянутого полого электрода размещен датчик температуры, отличающийся тем, что полость полого электрода герметично изолирована от внешней среды посредством установленного в сквозном отверстии фланца проходного изолятора.

2. Волноводный радарный уровнемер по п.1, отличающийся тем, что полый электрод дополнительно закреплен на фланце со стороны, обращенной к внешней среде, посредством сварного шва.

3. Волноводный радарный уровнемер по п.1, отличающийся тем, что проходной изолятор выполнен из высокотемпературного кремнийорганического материала.