Способ контроля уровня жидкости в герметичном сосуде и устройство для его осуществления

 

1. Способ контроля уровня жидкости в герметичном сосудеj заключающийся в предварительном изменении температуры наружной стенки сосуда и последующем определении уровня жидкости в сосуде путем установления границы раздела между участками стенки сосуда с различной теплоотдачей при помощи индикатора, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, наружную стенку сосуда в зоне измерения. ЗФовня жидкости охлаждают до появления конденсата на поверхности сосуда , после чего охлаждение прекращают . 2.Устройство для контроля уровня жидкости в герметичном сосуде, включающее корпус, открытый с одной стороны и разделенный продольными перегородками на две изолированные полости, одна из которых сна.бжена входным патрубком, соединенным с источником сжатого или сжиженного газа, и выходным патрубком, соединенным с атмосферой, а другая снабжена источником света и окном, закрытым прозрачным материалом. 3.Устройство ,по п.2, о т л и чающееся тем, что наружная поверхность корпуса устройства покрыта теплоизоляцией. 4.Устройство по п.2, отличающееся тем, что открытые торцы продольных перегородок и стенок корпуса снабжены мягкой щюкларкой . 9) СО QD 00

COI03 СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНЙХ

РЕСПУБЛИК аю аи (д) Q 01. F 23/22

1 =

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " "- „;

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

f!O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3566426/18-10 (22) 22.03.83 (46) 07.08.84. Бюл. Р 29 (72) Ю.С.Королев, И.Н.Павлова и П.И,Иванов (53) 681.128.64 (088.8) (56) 1. Патент США В 3696675, кл. 73/295, опублик. 20,09,71 (прототип). (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

В ГЕРМЕТИЧНОМ. СОСУДЕ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ. (57) 1. Способ контроля уровня жидкости в герметичном сосуде, заключающийся в предварительном изменении температуры наружной стенки сосуда и последующем определении уровня жидкости в сосуде путем установления границы раздела между участками стенки сосуда с различной теплоотдачей при помощи индикатора, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения точности контроля, наружную стенку сосуда в зоне измерения. уровня жидкости охлаждают до появ.ления конденсата на поверхности сосуда, после чего охлаждение прекращают.

2. Устройство для контроля уровня жидкости в герметичном сосуде, включающее корпус, открытый с одной стороны и разделенный продольными перегородками на две изолированные полости, одна из которых снабжена входным патрубком, соединенным с источником сжатого или сжиженного газа, и выходным патрубком, соединенным с атмосферой, а другая снабжена источником света и окном, закрытым прозрачным материалом. Е

3. Устройство,по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что наружная поверхность корпуса устройства покрыта теплоизоляцией.

4. Устройство по п.2, о т л и — Я ч а ю щ е е с я тем, что открытые торцы продольных перегородок и стенок корпуса снабжены мягкой прокладкой.

1106998

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам замера уровня жидкости в сосуде без его разгерметизации и устройствам, осуществляющим указанные способы.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ замера уровня жидкости в сосуде без его разгерметизации, заключающийся в предварительном нагреве 1О внешней поверхности стенки сосуда в районе предполагаемого уровня жидкости в сосуде. Вследствие различной теплоотдачи от внутренней поверхности стенки сосуда к жидкости и ее паровой фазе, температура внешней поверхности над ее жидкой и паровой фазой устанавливается разная и Граница изменения температуры на внешней поверхности соответствует границе. раздела фаз, т.е. уровню жидкости. В качестве теплового индикатора, фиксирующего разность температур на внешней поверхности и границу между ними, в устройстве, реали-21 зующем этот способ, применена гибкая пластинка из термохроматического материала, плотно прикладываемая к внешней поверхности сосуда после нагрева. По различному цвету частей пластинки, получающемуся в зависимости от установившейся температуры, визуально определяют границу между тепловыми полями и соответствующий ей уровень жидкости в сосуде 311.

Недостатками известных способа и устроиства являются необходимость применения нагревателя, который обусловливает опр едел ен ную пожар оопа сность процесса; в связи с несовер.шенством термохроматических материалов граница между тепловыми зонами проявляется нечетко, "размыто", т.е. уровень жидкости может быть определен лишь приблизительно что В ряде 45 случаев недостаточно. . Цель изобретения — повышение точности определения уровня жидкости в закрытом сосуде.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу использовано явление конденсации паров воды, сбдержащихся в атмосфере, на какуюнибудь поверхность, температура которой снизилась по сравнению с . температурой окружающего воздуха до ае (! точки росы, т.е. такой температуры, .при которой относительная влажность прилегающего к поверхности слоя воздуха достигла t00X.

При охлаждении наружной поверхности стенки сосуда (например, при помощи сжиженного или охлажденного газа) ее прилегающие к паровой и жилкой фазе части булут охлаждаться с разной скоростью, так как от состояния вещества зависит коэффициент теплопередачи в системе стенка-вещество.

Вследствие того, что в паровой фазе крэффициент передачи тепла от внутренних слоев к наружным меньше, чем в жидкости, температура стенки, находящейся BbpIJp уровня жидкости, снижается быстрее, чем температура части стенки, к которой прилегает жидкость. Таким образом, выявление границы раздела между разнотемпературными областями на наружной поверхности стенки сосуда является одновременно определением уровня жидкости внутри сосуда.

Проявление границы между разнонагретыми частями стенки сосуда происходит автоматически при достижении участком стбнки, прилегающим к паровой фазе, температуры соответствующей "точке росы". При этом на указанный участок из прилегающего к нему слс,. воздуха происходит выпадение конденсата. Область стенки, не достигшая указанной температуры (в данном случае стенка, прилегающая к жидкой фазе), останется сухой.

Нижняя граница области выпавшего конденсата будет соответствовать точному положению уровня жидкости в сосуде.

Для улучшения визуального наблюдения за выпавшим на стенку конденсатом существует отработанная в метеорологии методика, заключающаяся в том, что поверхность с выпавшим конденсатом освещается под острым углом прямолинейным пучком света.

При отсутствии конденсата наблюдаемое поле кажется темным (свет отражается за поле наблюдения). При наличии конденсата капли воды преломляют свет и поле наблюдения ярко засвечивается (принцип катафота).

При температуре наружного воздуха 15 С и относительной влажности

80Х температура точки росы" будет

11,б С. Столь небольшое (3,4 С) снижение температуры стенки сосуда, необходимое для выпадения конденса-.

1106998 та, может быть достигнуто путем охлаждения, например, струей сжатых или сжиженных газов (углекислого, воздуха, азота и т.п.) .

Таким образом, способ для достижения указанной цели включает в себя быстрое охлаждение наружной стенки герметичного сосуда в районе предполагаемого уровня жидкости до температуры, при которой происходит выпадение на поверхность, лежащую вьш е уровня жидкости, конденсата, нижняя граница распространения которого расположена на линии уровня жидкости в сосуде.

Устройство для осуществления указанного способа должно обеспечить быстрое охлаждение стенки сосуда с жидкостью и контроль за выпадением конденсата на поверхности сосуда.

Укаэанная цель в устройстве достигается тем, что оно выполнено в виде пустотелой коробки, одна стенка которой отсутствует. Указанной открьггой частью устройство плотно прилегает к поверхности контролируемого баллона. Пространство внутри коробки разделено на три полости .

s по двум из которых происходит подача газа для охлаждения стенки, а одна (средняя) полость предназначена для наблюдения за выпадением конденсата, для чего снабжена прозрачным окном сверху и лампой освещения поверхности. Полости, по которым происходит движение охлаждающего газа, снабжены входным и выходным отверстиями.

На фпг. 1 изображено устройство с источниками сжатого (сжиженного) газа и электроэнергии, установленное для контроля уровня на баллоне с жидкостью, общий вид; на фиг. 2 то же, разрез в плане; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1, прикрепленного при помощи постоянных магнитов 2 (или другими способами: присосками, кронштейнами и т.п.) на баллоне 3, заполненном измеряемой жидкостью 4. Полость корпуса 1 соединена трубкой, закрьггой клапаном, с баллончиком 5 со сжатым или сжиженным газом (например, углекислым), с помощью которого обеспечивается охлаждение.

Устройство снабжено источником 6 электропитания осветительной лампы 7 (фиг. 2 и 3) . Корпус f снаружи покрыт теплоизоляцией 8, а внутри разделен на две изолированные полости

А и В.

Полость А служит для прохода (двумя потоками) охлаждающего газа, для чего имеет входной патрубок 9, соединенный трубкой с баллончиком 5

) и выходной патрубок 10 для выхода газа наружу.

Полость В, являющаяся камерой наблюдения и контроля за поверхностью С, на которую выпадает конденсат, отделена от полости A перегородками

11.. Разделение полостей охлаждения и контроля является физической необходимостью процесса охлаждения с применением расширяющихся газов, так как последние при расширении резко снижают свою относительную влажность и могут активно поглощать влагу воздуха, являющуюся источником конденсата (росы).

Полость В сверху закрыта прозрачным элементом 12, например стеклом, для наблюдения. Осветительная лампа

7 снабжена конденсором 13 с целью создания параллельного пучка света, 30 который вместе с лампой 7 помещен в обойму 14, позволяющую производить фокусировку и закрепленную. в корпусе 1. С целью более плотного прилегания корпуса 1 к поверхности баллона 3 стенки корпуса 1 и перегород35 ки 11 на нижнем срезе снабжены мяг-кими прокладками 15.

На баллоне 3 часть наружной поверхности, равная площади полости В устройства, зачищается и полируется

40 и служит постоянным местом контроля уровня . Обработка участка стенки сосуда производится один раз, при заводском изготовлении сосуда.

Устройство работает следующим об» разом.

Устройство 1 с помощью магнитов

2 или других приспособлений устанавgp ливается на баллон так, чтобы очищенная площадка поверхности баллона находилась под стеклом 12. Включае1ся-лампа 7. При этом зеркало очищенной площадки будет равномерного 5 темного цвета. К входному патрубку

9 подсоединяется баллончик 5 со сжатым газом и открывается запорный кран. Расширяющийся в устройстве (в полости А) газ охлаждает поверх- .

1106998 носта баллона 3 и выходит из паФруб ка 10.

При достижении поверхностью температуры "точки росы" (указанная температура зависит от первоначальной температуры баллона и относительной влажндсти воздуха) на площадке С выпадает конденсат, причем вследствие наличия внутри баллона вещества в двух состояниях — жидком и газообразном скорость охлаждения стенки над этими фазами будет также разная и поэтому температуру "точки росы" первой достигнет стенка над паровой фазой, что будет отмечено выпадением конденсата только на этой поверхности до области, где на чинается жидкая фаза. Темное поле поверхности под стеклом устройства

1 при выпадении конденсата ярко засвечивается из-за отражения света капельками воды. Процесс контроля

5 на этом заканчивается, область поверхности без росы продолжает оставаться темной. Линия раздела между темной (сухой) и засвеченной (покрытой конденсатом) областями лежит

10 на линии уровня жидкости в баллоне.

Использование изобретения позволит с высокой точностью контролировать уровень жидкости в герметичных сосудах, вообще исключающих вскрытие, 15 например, в балло ах, содержащих ядо-. витые вещества или жидкости, находящиеся под давлением, а также значительно повысит технику безопасности при контроле уровня жидкости.

1306998

1106998

С оставит ель Т . P овен с кая

Техред Л.Микеш, Корректор С.Лыжова

Редактор E.Ïàïï

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

Заказ 5745/28 Тираж 610 П одпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., и. 4/5