Емкостной измеритель уровня жидкости

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения уровня диэлектрических и токопроводящих жидкостей, и может быть использовано в системах контроля и управления технологическими процессами. Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится к устранению погрешности измерений, вызванных изменением взаимного расположения проволочных электродов и изменения начальной емкости компенсационного датчика, значительному увеличению электрической емкости компенсационного датчика, а также возможности подстраивания и устранения технологического разброса начальной емкости компенсационного датчика при его изготовлении. Технический результат достигается тем, что емкостной измеритель уровня жидкостей, содержащий два конденсаторных датчика уровня жидкости, внешние электроды которых выполнены в виде труб преимущественно круглого сечения, покрытый изоляцией проволочный электрод, выполненный в виде одножильной или многожильной проволоки и закрепленный по оси внешних электродов, центральный изолированный электрод одного из конденсаторных датчиков уровня жидкости выполнен по меньшей мере на 10% длиннее внешнего электрода, излишек центрального электрода и неизолированный провод установлены в виде одно- или многовитковой петли с помощью двух шпилек, одна из которых расположена в нижней части внешнего электрода во внутренней его полости, а вторая во внутренней полости поворотной втулки, которая установлена соосно с внешним электродом на скользящей посадке. 1 ил., 1 П. Ф-лы.

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения уровня диэлектрических и токопроводящих жидкостей, и может быть использовано в системах контроля и управления технологическими процессами.

Уровень техники

Известен емкостной датчик уровня, содержащий электроизолированные друг от друга цилиндрические коаксиальные электроды расположены на экране, выполненном в виде соединенных трубой втулок. Труба проходит в полости внутреннего электрода и электроизолирована от него. На одной втулке электроды закреплены винтами и гайками и электроизолированы, а другая втулка расположена на противоположных торцах электродов (см. описание изобретения к патенту РФ 2112931, C1, G01F 23/26, опубл. 1998.06.10).

Недостатком указанного датчика является отсутствие возможности непрерывного контроля уровня жидкости, особенно при больших его изменениях, громоздкость и материалоемкость конструкции.

Известен емкостной измеритель уровня жидкости, содержащий металлический защитный экран, одновременно являющийся корпусом и электродом и выполненный в виде металлической трубы, преимущественно круглого сечения, две шпильки, установленные поперек металлического защитного экрана по его концам на расстоянии не менее перепада измеряемого уровня, покрытый изоляцией проволочный электрод, уложенный в полости металлического защитного экрана вдоль его оси и закрепленный с помощью двух шпилек, два идентичных конденсаторных датчика уровня жидкости, один из которых короче другого, не менее чем на 10%, при этом длинна более короткого конденсаторного датчика должна быть не менее диапазона изменения уровня контролируемой жидкости (RU 85641, U1, G01F 23/24, G01F 23/26, опубл. 10.08.2009).

Недостатками датчика являются: отсутствие возможности использования датчика для измерения уровня жидкости в нижней части резервуара, так как диапазон измеряемого уровня жидкости может менять в пределах длины короткого конденсаторного датчика уровня жидкости, низкое значение электрической емкости постоянно погруженной части конденсаторного датчика уровня жидкости, имеющего большую длину не менее чем на 10% другого конденсаторного датчика уровня жидкости. Стремление увеличить эту разность длин приводит к увеличению электрической емкости этой части датчика, но при этом усугубляет первый недостаток.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является емкостной уровнемер жидкостей, содержащий два конденсаторных датчика уровня жидкости, внешние электроды которых выполнены в виде труб преимущественно круглого сечения, покрытый изоляцией проволочный электрод, выполненный в виде одножильной или многожильной проволоки и закрепленный по оси внешних электродов, центральный изолированный электрод одного из конденсаторных датчиков уровня жидкости выполнен по меньшей мере на 10% длиннее внешнего электрода и излишек его длины вместе с неизолированным проводом, один конец которого соединен с внешним электродом, смяты в произвольный клубок, помещенный в металлический корпус с перфорированными стенками, и закрепленный на нижнем конце внешнего электрода (RU 93975, U1, G01F 23/24, G01F 23/26, опубл. 10.05.2010).

Недостатком датчика является: погрешность измерения, вызванная изменением взаимного расположения проволочных электродов компенсационного датчика, вследствие, например, изменения температуры контролируемой жидкости, а также отсутствие возможности устранения технологического разброса начальной емкости компенсационного датчика.

Раскрытие полезной модели

Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится к устранению погрешности измерений, вызванных изменением взаимного расположения проволочных электродов и изменения начальной емкости компенсационного датчика, значительному увеличению электрической емкости компенсационного датчика, а также возможности подстраивания и устранения технологического разброса начальной емкости компенсационного датчика при его изготовлении.

Технический результат достигается тем, что емкостной измеритель уровня жидкостей, содержащий два конденсаторных датчика уровня жидкости, внешние электроды которых выполнены в виде труб преимущественно круглого сечения, покрытый изоляцией проволочный электрод, выполненный в виде одножильной или многожильной проволоки и закрепленный по оси внешних электродов, центральный изолированный электрод одного из конденсаторных датчиков уровня жидкости выполнен по меньшей мере на 10% длиннее внешнего электрода, излишек центрального электрода и неизолированный провод установлены в виде одно- или многовитковой петли с помощью двух шпилек, одна из которых расположена в нижней части внешнего электрода во внутренней его полости, а вторая во внутренней полости поворотной втулки, которая установлена соосно с внешним электродом на скользящей посадке.

Краткое описание чертежей

На фиг. изображен в разрезе емкостной измеритель уровня жидкостей, установленный в резервуаре с контролируемой по уровню жидкостью.

Осуществление полезной модели

Емкостной измеритель уровня жидкостей содержит два коаксиальных конденсаторных датчика 1 и 2 уровня жидкости, установленных вертикально в резервуаре 3 с контролируемой жидкостью (см. фиг).

Внешние электроды 4 и 5 конденсаторных датчиков 1 и 2 уровня жидкости выполнены в виде труб преимущественно круглого сечения и имеют боковые отверстия для свободного заполнения контролируемой жидкостью по мере изменения ее уровня. Внешние электроды 4 и 5 также служат электростатическим и электромагнитным экраном соединены с прибором 6 для измерения электрической емкости.

Центральные электроды 7 и 8 конденсаторных датчиков 1 и 2 уровня жидкости выполнены в виде одножильной или многожильной проволоки, покрытой изоляцией, и закреплены по оси внешних электродов 4 и 5 с помощью диэлектрических втулок 9. При этом длина одного центрального электрода 7 примерно равна длине внешнего электрода 4, а длина другого центрального электрода 8 превышает длину внешнего электрода 5 по меньшей мере на 10% и этот излишек центрального электрода 8 расположен со стороны нижнего конца конденсаторного датчика 2 уровня жидкости. Рядом с ним установлен еще один неизолированный провод 10, длина которого примерно равна длине излишка центрального электрода 8. Неизолированный провод 10 электрически соединен с внешним электродом 5 конденсаторного датчика 2. Неизолированный провод 10 и излишек центрального электрода 8 установлены в виде одно- или многовитковой петли на каркасе с помощью двух шпилек 11 и 12. Шпилька 11 расположена во внутренней полости нижней части внешнего электрода 5 поперек его геометрической оси. Соосно с внешним электродом 5 в нижней его части установлена поворотная втулка 13. Поворотная втулка 13 закреплена на конце внешнего электрода 5 на скользящей посадке. В поворотной втулке 13 поперек ее геометрической оси установлена шпилька 12.

При этом неизолированный провод 10 и излишек центрального электрода 8 образуют компенсационный датчик 14, размещенный в нижней части внешнего электрода 5 и соединенный параллельно с конденсаторным датчиком 2. Компенсационный датчик 14 постоянно заполнен контролируемой жидкостью и является датчиком ее диэлектрических свойств. Для свободного заполнения контролируемой жидкостью поворотная втулка имеет перфорированные стенки.

Работает емкостной измеритель уровня жидкостей следующим образом.

Емкостной измеритель уровня жидкостей устанавливают в резервуаре 3 с жидкостью, уровень которой необходимо измерять.

Внешний и центральный электроды 4 и 7 конденсаторного датчика 1 уровня жидкости и внешний и центральный электроды 5 и 8 конденсаторного датчика 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему компенсационным датчиком 14, образуют два электрических конденсатора, являющиеся чувствительным элементами емкостного измерителя уровня жидкостей.

Во время измерения уровня жидкости в резервуаре 3 возможно изменение диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, которая зависит от температуры, состава и свойств жидкости, а в связи с этим возникновение дополнительной погрешности. Этот недостаток позволяет устранить конденсаторный датчик 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему компенсационным датчиком 14. Одновременно, с изменением диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, изменяется общая емкость конденсаторного датчика 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему компенсационным датчиком 14, так как емкость компенсационного датчика 14 не зависит от изменения уровня жидкости в резервуаре 3, а является функцией только диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости и позволяет постоянно следить за изменением диэлектрических свойств контролируемой жидкости и компенсировать погрешность измерений вызванных изменением диэлектрических свойств контролируемой жидкости. При чем общая электрическая емкость конденсаторного датчика 1 уровня жидкости меньше общей электрической емкости конденсаторного датчика 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему компенсационным датчиком 14, на емкость компенсационного датчика 14. Чем больше эта разница, тем точнее будет производиться измерение.

При изготовлении компенсационного датчика 14 предлагаемого емкостного измерителя уровня жидкости возможен технологический разброс в начальных значениях емкости. Этот недостаток можно устранить, поворачивая в ту или иную сторону поворотную втулку 13, и тем самым, меняя взаимное расположение излишка центрального электрода 8 и неизолированного провода 10 и электрическую емкость конденсаторного датчика 2.

В тех случаях, когда необходимо получить наибольшую удельную емкость компенсационного датчика 14, можно увеличивать начальную длину излишка центрального электрода 8 и неизолированного провода 10. При том же расположении шпилек 11 и 12, в этом случае количество витков увеличится, что приведет к увеличению емкости конденсаторного датчика 2.

Предлагаемый емкостной измеритель уровня жидкостей по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:

- позволяет значительно увеличить удельную емкость компенсационного датчика, не увеличивая при этом габариты емкостного измерителя уровня жидкостей;

- позволяет устранить погрешность измерений, вызванную изменением взаимного расположения проволочных электродов компенсационного датчика;

- устраняет необходимость установки дополнительной линии связи компенсационного датчика с прибором для измерения электрической емкости;

- позволяет устранить технологический разброс в начальных значениях емкости компенсационного датчика.

Емкостной измеритель уровня жидкостей, содержащий два конденсаторных датчика уровня жидкости, внешние электроды которых выполнены в виде труб преимущественно круглого сечения, покрытый изоляцией проволочный электрод, выполненный в виде одножильной или многожильной проволоки и закрепленный по оси внешних электродов, центральный изолированный электрод одного из конденсаторных датчиков уровня жидкости выполнен по меньшей мере на 10% длинее внешнего электрода, отличающийся тем, что излишек центрального электрода и неизолированный провод установлены в виде одно- или многовитковой петли с помощью двух шпилек, одна из которых расположена в нижней части внешнего электрода во внутренней его полости, а вторая во внутренней полости поворотной втулки, которая установлена соосно с внешним электродом на скользящей посадке.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх