Датчик для измерения толщины свободной струи жидкости с твердыми включениями

 

(I9I (И) СОКИ СОВЕТСКИХ

PECflVBJlHH

3(5l) а

7 06

ГОсудАРстВенный КОмитет сссР пО ДЕ АМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И Omah

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фиб. l (21 ) 3415060/18.-28 (22 ) 26.03. 82 (46) 07 07 83. Бюл. It 25 (72) И.Ф.Денисенко, A.Ì.Äìèòðèåâ, И.И. Гарост и И.А. Осин кин (71) Центральный научно-исслецовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства

Нечерноземной зоны СССР (53) 621.317.39:531.717 (088.8) (56) 1. Хьюитт Дж., Тейлор Н.

Кольцевые двухфазные течения. И., "Энергия", 1974, с. 366.

2. Авторское свидетельство СССР

It 292068, кл.. 5 01 F 3/00, 1968 (прототип ) °! (54) (57) 1. ДАТЧИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ТОЛЩИНЫ СВОБОДНОЙ СТРУИ ЖИДКОСТИ С

ТВЕРДЫМИ ВКЛЮЧЕНИЯМИ, содержащий корпус и закрепленный на нем емкостной преобразователь в виде расположенных в вертикальных tlJIocKocTHx оппозитно пластинчатых элею(тродов, закрепленных на диэлектрических пластинах, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, пластинчатые электроды расположены под углом друг к другу.

2. Датчик по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что диэлектрические пластины выполнены со скошенными торцами со стороны большего -расстоя- 9 ния между пластинчатыми электродами ..

1027507

Цель и эобрете ни я - повышение точности измерения толщины свободной струи. поставленная цель достигается тем, что в датчике для измерения толщины свободной струи жидкости с твердыми включениями, содержацем корпус и закрепленный на нем емкост. ной преобразователь в виде расположенных в вертикальных плоскостях оппозитно пластинчатых электродов, закрепленных на диэлектрических пластинах, пластинчатые электроды расположены под углом друг к другу.

Кроме того, диэлектрические плас- бО тини выполнены со скошенными торцами со стороны большего расстояния между пластинчатыми электродами.

На фиг. 1 изображен датчик, обций. вид, на фиг. 2 - движение тонкой 5, Изобретение относится к средствам для измерения толцины свободной струи жидкости, содержацей твердые включения, по диэлектрической проницаемости, в частности для измерения толщины струи жидкости в устройствах для облучения ускоренными элект-, ронамн.

Известно устройство замера толцини струи жидкости по методу осред1 нения параметров потока 1). Такое 10 устройство позволяет изолировать часть струи жидкости. Экая массу изолированной жидкости, скорость потока и ширину изолированного учаска струи, можно определить ее тол- 15 щину. Названное устройство громоздко, не обеспечивает непрерывность замеров и контроль толщины слоя по всей ширине струи.

Наиболее близким к предлагаемому 2О по технической сущности является датчик для измерения толщины свободный струи жидкости с твердыми включениями, содержащий корпус и зак- . репленный на нем емкостной преобра- 25 зователь н виде расположенных в вертикальных плоскостях оппозитно пластинчатих электродов, закреплен- . ных на диэлектрических пластинах: 2(.

Недостаток известного датчика заключается в том, что расположение торцов диэлектрических пластин под прямым углом со стороны поступающей струи к ее поверхности снижает точность .измерения толщины струи жидкости, содержацей волокнистые вкхпбчения, из-за нависания последних на кромки пластин и внесения возмущений в струю. Кроме того, в этом датчике электроды параллельны друг

IK другу, что ухудшает точность изме« 40 рения струи небольшой толцины, движущейся с малой скоростью, так как за счет сил поверхностного натяжения происходит отрыв струи от элект родов. 45 струи жидкости при малой скорости в зазоре между смещенными по ходу движения струи диэлектрическими пластинами.

Датчик содержит корпус 1 с установленными друг против друга диэлектрическими пластинами 2, на которых закреплены пластинчатые электроды 3 прямоугольнй формы, изолированные от рабочей среды. Диэлектрические пластины 2 смещены друг к другу по направлению движения струи (расстояние А> В на фиг. 2 ) . Корпус 1 посредством тяги 4, один конец которой жестко закреплен с ним, а другим посредством цилиндрического шарик ра 5, ось 6 которого расположена в плоскости симметрии диэлектрических пластин 2 и наклонена под углом с (фиг. 2) верхним концом назад по ходу движения струи, соединен с бегунком 7, установленным с возмож" ностью.перемещения посредством ходового винта 8 до упора в концевой выключатель 9 по направляющей 10, закрепленной на раме 11. Диэлектрические пластины 2 имеют обтекаемую форму, а их кромки со стороны поступающей струи расположены,под острым углом Р (фнг. 1) к ее поверхности.

Датчик монтируется за устройством дпя подвода и формирования тонкого слоя жидкости, содержацей твердые включения перед камерой облучения (не показаны).

Датчик работает следующим образом.

Жидкость подается под давлением ,в устройство для подвода и формирования тднкого слоя жидкости, содержащей твердые включения, где формируется скоростной тонкий слой заданной ширины, который поступает в камеру облучения. На пути движения жидкости установлен датчик. При вращении ходового винта 8 датчик перемецается по направляющей 10 поперек движения струи жидкости (при небольшой скорости) и осуществляет непрерывное измерение толщины струи по всей ее ширине. Благодаря шарнирному креплению корпуса 1 посредством тяги 4 на бегунке 7, расположенном на направляющей 10, пластины 2 датчика при измерении имеют возможность занимать положение, при котором они параллельны относительной скорости потока У что устраняет образование разрывов между пластинами и струей, ухудшающих точность измерений.

Для обеспечения надежного контакта струи с пластинчатыми электродами

3. они расположены под углом один к другому (расстояние A+B на фиг. 2), а скорость перемецения датчика М,меньше скорости жидкости Ме . Следует отметить, что силы поверхностного натяже1027507

811 ф

9 иг. Я йия стремятся преобразовать форму сечения участка струи, движущегося между пластинами 2, в более компактную особенно при малых скоростях струи и ее толщине 1-3 мм, когда силы поверхностного натяжения могут превалировать над силами инерции. В этом случае происходит отрыв струи от электродов, что ухудшает точность измере т ния. Смещение пластин 2 друг к другу (фиг. 6 ) обеспечивает постоянный сброс энергии поверхностного натяжения по мере прохождения жидкостью зазора между пластинами 2, что предотвращает отрыв струи от электродов 3. !5

Для того, чтобы стабилизировать пластины 2 при измерении, ось 6 цилиндрического шарнира 5 располо- жена в плоскости симметрии пластин 2 и наклонена под углом верхним концом назад по ходу движения струи.

Благодаря этому при отсутствии перемещения корпуса 1 поперек струи он находится в устойчивом положении.

При перемещении .корпУса 1 поперек струи силы сопротивления жидкости воздействуют на пластины 2, что вызывает отклонение тяги 4. При этом корпус 1, а следовательно, и его" центр тяжести перемещаются вверх, что вызывает появление скатывающей силы Р, стремящейся возвратить корпус 1 с закрепленными на нем пластинами 2 в исходное положение.

При этом сила воздействия потока, движущегося с относительной скоростью

У,.частично уравновешивается скатыва ющей силой Рсх и пластины меньше разворачиваются потоком в сторону, I противоположную перемещению бегуна 7, что обеспечивает безотрывное обтека- 40 ние струей электродов 3.

Благодаря наклону кромок диэлектрических пластин 2 со.стороны поступающей струи под острым углом р к .ее поверхности твердые включения (в том числе волокнистые) не "зависают" на кромках диэлектрических. пластин 2, а сдвигаются потоком вниз, т.е. не вносят возмущений в

:поток. Датчик перемещения по направ-т ляющей 10 от левого концевого выключателя 9 до правого (не показан ), Затем направление вращения ходового .винта 8 изменяется на противоположнОе и корпус 1 перемещается в обратном направлении. Выходной сигнал ,датчика подается на показывающий прибор или осциллограф. Если Датчик используется для технологического контроля, то при отклонении толщины струи от заданной включается звуковая или световая сигнализация на пульте управления.

Высота пластинчатых электродов должна быть несколько больше максимальной толщины струи. Расстояние между диэлектрическими пластинами должно быть больше максимального размера твердых включений.

Следует учесть, что датчиком измеряется толщина слоя, осредненная по площади б=аЬ, где 5 — площадь струи в сечении, перпендикулярном плоскости симметрии диэлектрических пластин 2; .о и Ь - соответственно расстояние между пластинчатыми электродами,3 и их длина.

Благодаря этому увеличивается точность измерения, так как даТчик осредняет колебания толщины на измеряемом участке струи, вызванные греб. иистостью поверхности жидкости или выступанием отдельных твердых включений над ее уровнем.

Предлагаемое изобретение позволяет быстро и точно производить замеры толщины струи. жидкости(в том числе неэлектропроводяших и суспенэированных) в различных химическиХ и радиационно-химических аппаратах.

Конструкция датчика позволяет автоMcLTLL3LLP0BcLTb ПРОЦЕСС ИЗМЕРЕНИЯ тОЛщины струи, что особенно важно для радиационно-химических жидкофаэных процессов в тонких слоях, протекаю« щих в реакционных объемах, окруженных радиационной защитой.

BHHHllH Заказ 4720/43

Тираж 602 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4 ппп .патент зак. Я 5 ф,