Емкостной проточный датчик

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5П G 01 N 27/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3366344/18-25 (22) 17. 12. 81 (46) 23. 07. 83. Вюл. Р 27 (72) A. В. Кубышки н, М. В. Кулаков, A.Ã.ØóMèõèí, В.Л.Михеев и Ю.В.Тюлин (53) 551.508.7(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 565241, кл. Д 01 N 27/22, 1975.

2 ° Осадчий Е. Л. и др. Проектирование датчикоВ для измерения механических величин. М., "Машиностроение, 1979, с. 480.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 798576, кл. С> 01 N 27/22, 1979 (прототип). (54)(57) ENKOCTHOA ПРОТОЧн iй gAT×HK, содержащий корпус и многоцилиндровый конденсатор, выполненный в виде расположенной между крестообразныьж ос.ч

„„SU„„1030715 А нованиями системы электродов с токоподводами и выводами, у которой электроды одной полярности снабжены охранными электродами, зафиксированными находящимися на торцовых частях кольцевыми изоляционными прокладками, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности измерения и улучшения технологичности изготовления, токоподводы ко всем электродам подведены к их торцовым частям и закреплены внутри изоляционных вкладышей, снабженных центрирующими канавками и установленных в полостях металлических ребер крестообразных оснований, причем токоподводы к охраняемым электродам пропущены через про- щ дольные отверстия, выполненные в охранных электродах, и изолированы от них..

1!Зобретекие откоси гся к иэмс ри— телы)ОЙ TKBT б«)ть зоBB!10 для контроля и автотлатизапии и измерения таких параметроп веществ, Ка«(ВЛажНОСТЬ р (1ЛОТНОСТЬ р ВЯЗКОСТЬ р

COOT B3 r Н = СП !10(!IН ОСТЬ IIOTO KB И ДРУГИХ > (<7(>71 Кl!!(0 Í ñ1ËI.. «! СВЯ 3 BН НЫХ < ИЗ>ЛЕрЕHИ ЕМ диэлектрической проницаемости или удельной электрог!ровоцности, а -. акж;.

Д)1Я i(3!r 3PQvi» —., ЭЛЕКТРИЗ >П!ИИ J HЭЛЕКтVH—

Ч е С К И Х ж и Д К О С Т С! Й и l" с 3 0 B .

Нзвестек емкостпой датчик, со<=тоя(11)л!т из,!(ОРтlУ сс1 G ссп!<лемента («<ногОци>плндрового

KO К Си с1ЛЬ НОI Q

НЕIТНОГО )3 рпде HB(>OPB ПОЛ! <Х ПИ.Т!!1))Д вЂ” 1 Э рических электродов с черед(у)ощейся полярностью, В котором электроды фиксируютс>1 с помощью за:. емленнь) <

MET BË )Z!<-fr< СК -.i>< Б Т<.Т)а,Е Ь)1 C H и

:-: J-Р .т!>)г!е с!(и и 3oJ)HpoBBH Hxix от раба — ->т)

- Hi< электро>>оп (>торог if àñòîâû<ìè if po-.

;(J <>Дl<а!:<П 1 недос:та:к<ам такого;BIчика следует от к(ECTH сложность в обеспечении

На11<=>(с)ОГО i(0!! TB!(TB За«)ЕМс)Е«!НОГÎ 1 )ТИ, С

/ 1

Э Т<С K (!30 (а,",<И F QQ i 13(-С Br<< f 7<-<РЙ jO

7)ярк()cT H . I, рОкlе ТОГО,. Кат! ичие !лет ал— лических вкладышей 3 межэлсктродном

Г РОСтРаНС- ВЕ УВЕЛИ!И)3«IÅT ГИДРПВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТ!113 г!С!к)Е ДПТ !11Ка,РМ< ()> lваЕТ

iBI Q -(увствительность (,за счет умен-:,—

rfeHНя Г:ОЛЕЗ КО < ПЛО цадп ЭЛЕКтр. рОДОЗ,) И

СQBr!BÅ3 НЕРав !ОМЕРНОСТЬ ЭЛЕКТРОМаГ3)ИТEIÎUÎ l!0>1Я Дат iH ÊB, KOT Op< < P> Tp >д—

:.lQ <>ЧРЕ С i Ь с(P!i П(ОБЕДЕ !ЦIИ TO

-! .BnH СИМОСТ <<И. Г>с<б0 -IЕЙ РИКО СТ<1 Даткиi

1(ЗБЕС >F Er Та(<7(Е (3 viKOCTHOZ(,цаТЧ!IK 4)(НЕСПЛОШПОСТИ ПОтОКа, СÎ(TQß;ÖÈI

Б центре датчика, Викта с изолятором

И (< СТаНОБЛР Н!ЛЫХ B ТОРТ 013СЙ IB CTH B He ll них электродоп изоляционных и экранных колец (2 ).

НЕДО СТат!(с)МИ ЭТОЙ (OHCTP

С<ЗТОРОРВ, B (:7 Кжа ПОГРЕ«1!НОСТЬ ВЫХОДНО->>

>ГО СИГИ а>!а < DE!ÇBа:-! НаЯ B

PB6(i(IZINH Э>токтгооца>((И 1, l

TBКжЕ HiB Обеспечивает надлежащей устОйчивссти к ;-:Hбрациям Вследствие тоQ, (TO 331ЕКТРОДЫ ЗBKP

МЕ(>«!с<сl И3 — ЗС1 НаЛИЧИЯ КРBF- ВЫХ ПОЛЕЙ НB

"орцах электродов.

Наиболее близким по техни еской

cу!цности к предлагаемому язляется емкос;тной проточный да1 ик, содержа;ций мкогоц «линдровый «<окденсатор, выпол- .

l1e(1ный в зиде расположенной между крестообразными основаниями системы з лектродов с токоподво,цами и выводами, у которой электроды одной полярности снабжены охранными электродами, зафиксированным! находящимися íà TQpЦОВЫХ

К недостаткам данной конструкции следует отнести нал)a< датчика, возникающих —;. rHeIIcTвие того, что токоподводы к основн(;и и охранным электродам, служг(ц(ие,цля обеспечения электрической сп"""3-Н между чими и представляющие собой металлические штифты, закреплены в отверстиях электродов в радиаль::.0Ff EIaUpBBJlBHèH и пОэтому оказываются внесенными в поле коаксиального KQHде:cBTÎpB, что неизбежно приводит к погрешности аналитического расчета

»а «алькой емкости датчика, а следовательно и к погрешности измерений. Наряду с этим токоподводы такого датчика Fl(3 экранированы друг QT друга и между ними образуется паразитная ем((Ость, ITQ приводит также к погрешности измерений. Кроме того, наличие ,!(т!<фтов приводит к умекьшению полез—

0Н ПЛОЩаДИ ЭЛЕКТРОДОВр ЧТОр В CBQEO

Очередь,,вецет к потере чувствительности и росту погрешности измерений, и радиальное расположение токоподвоДов усложняет процесс сборки и разборки дат иKB, требует разработки специального оборудования для точного согласования отверстий в электродах, затрудняет униоикацию отдель;)ы>(узлов датчика (,В частности электродов,, создает трудности в обеспе-ении падежного контакта с электродами, Целью изобретения является повыше Не точности измерений электрофизи Iеских свойстВ жидкОстей и Га.зОБ и улучшение технологичности изготовления ем:<остного проточного датчика.

)тел достигается тем, что в емкостном проточHQF< датчике, содержащем корпус и многоцилиндровый коаксиальный конденсатор, . выполненный в виде расположенной тлежцу крестообразными

0(нованиями системы электродов с Токдподводами и выводами от них, у которой электроды одной полярности снабжены охранными электродами, зафиксированными на>«одящимисгг на торцах кольцевыми иэоляционнь.ми прокладками, токоподводы ко всем группам электродов подведены к их торцовым частям и

1030715 закреплены внутри изоляционных вкладышей, снабженных центрирующими канавками и установленных н полостях металлических ребер крестообразных оснований, причем токоподводы к охраняемым электродам пропущены через продольные отверстия, выполненные в охранных электродах, и изолированы от них

На фиг.1 изображен емкостной проточный датчик, общий вид,в разрезе; 10 на фиг.2 — .схема монтажа вывода от электродов через отверстия в охранных электродах, на фиг.3 — конструкция крестообразного основания, общий вид," на фиг.4 — сечение А-A на фиг.1.

Датчик состоит из корпуса 1 с фланцами, внутри которого закреплен коаксиальный конденсатор, состоящий из полых цилиндрических электродон

2 одной полярности, электродов 3 дру- 20 гой полярности и охранных электродов 4. Взаимное расположение охранных электродов и внутренних электродов фиксируется с помощью изоляционных прокладок 5, размещенных н канав- 5 ках этих электродов. Весь пакет электродов собран между двумя крестообразными основаниями 6 с полыми ребрами. Основания могут быть изготовлены путем литья или штамповки. В полости ребер вставлены изоляционные вклады--ши 7, которые могут быть выполнены из фторопласта, стеклотекстолита, керамики или других изоляционных материалов. Вкладыши снабжены концентрическими центрирующими канавками для установки электродов и имеют отверстия

8 для токоподводов 9, соединенных с выводами 10. Каждое основание имеет по три ребра. Стенки каждого ребра используются для экранирования толь- 40 ко одного вывода, т.е. через полость первого ребра проходит вынод от электродов одной полярности, через полость второго ребра проходит вывод от электродов другой полярности и 45 через полость третьего ребра проходит вывод от охранных электродов. Основания совместно с пакетом электродов скрепляются между собой сборным полым стержнем 11 с резьбой на концах и гайками 12 и 13 обтекаемой формы.

Гайка 13 снабжена отверстием для вывода проводов от термометра сопротивления 14 и одновременно создает уплот. нение оболочки 15, через которую пропущены эти провода. Пробка 16 и прокладка 17 служат для герметизации термометра сопротивления. На выходе из корпуса выводы датчика помещены в цилиндрические экраны 18, укрепленные в основаниях. Герметичность нннодон создается с помощью приваренных к корпусу бобышек 19, прокладок 20, уплотнительных муфт 21 и стеклянных проходных изоляторон 22, Вывод от электродов проходит через изолятор 23, установленный в отверстиях охранного электрода.

Устройство работает следующим образом.

Датчик с помощью фланцев закрепляется »а трубопроводе с контролируемой или исследуемой средой, При прохождении исследуемой среды н пространстве между электродами 2 и

3 устанавливается определенное значение емкости датчика. Изменения параметров протекаемой среды, например состава, сплошности потока, плотности, вязкости и других, функционально связанных с электрическими параметрами среды, вызывает изменение емкости, которое измеряется прибором, подключенным к выводам датчика, например мостом с тесной индуктивной связью, позволяющим измерять емкость, IlpoBoдимость или тангенс угла диэлектрических потерь, Предлагаемый емкостной проточный ,датчик позволяет исключить из резуль.тата измерения паразитные емкости,,образованные токоподводами к рабочим и охранным электродам. Такой эффект. достигается благодаря тому, что все токоподводя, проходящие в полостях ребер оснований, независимо друг от друга. оказываются частично экранированными металлическими стенками этих оснований, которые электрически соединены с корпусом датчика экраном).

Размещение токоподводов датчика в торцах электродов дает возможность обеспечить надежный контакт с ними, исключить погрешность за счет неравномерности электромагнитного поля н межэлектродном пространстве, создать условия для равномерного распределения контролируемого потока через датчик и улучшить технологичность изготовления датчика.

Таким образбм, предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерений электрических свойств жидких и газообразных веществ, а также улучшить технологичность изготовления датчика.

Предлагаемый датчик также позноляет расширить диапазон измеренной диэлектрической проницаемости путем изменения начальной емкости, используя набор унифицированных цилиндрических электродов разного диаметра..1030715

Фиг 3

ВНИИПИ Заказ 5203/45 Тираж 873 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4