Термоуровнемерная рейка смыслова

 

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к уровнемерным рейкам с термодатчиком. Цель изобретения - повышение быстродействия. В полости рейки-стержня 13 установлен термодатчик 1, содержащий термочувствительный элемент 2 в виде терморезистора, снабженный радиатором в виде колпачка 4, перпендикулярно продольной оси стержня 13, введен электротеплоизолирующий корпус 6, охватывающий колпачок 4, с установленым внутри него термочувствительным элементом 2 (ТЭ). Кромки колпачка 4 и контактная поверхность ТЭ 2 установлены заподлицо с нижним основанием корпуса 6, образуя теплоотдающую поверхность 3н, расположенную перпендикулярно продольной оси стержня. При полном погружении термодатчика 1 в контролируемую жидкость ток питания нагревает ТЭ 2, но почти все тепло уходит в жидкость через начало вывода 7, через поверхность 3в и колпачок 4 благодаря большому коэффициенту теплопередачи в жидкость. Поэтому нагрев ТЭ 2 незначителен, его сопротивление практически неизменно. В момент отрыва жидкости от нижней плоскости корпуса 6 условия теплоотвода резко ухудшаются, т.к. теплопередача в воздух существенно меньше, чем в жидкость, поэтому перегрев ТЭ 2 резко возрастает, его сопротивление изменится скачкообразно, т.е. датчик сработает, выдавая информацию об уровне контролируемой жидкости. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 F 23/04. 23/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

17 Я U 4 1 х

0 4

О

Ф

5

A)

1Þ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4666513/10 (22) 23.03,89 (46) 15,08.91. Бюл. ¹ 30 (71) Научно-производс гвенное объединение по автоэлектронике и автотракторному электрооборудованию "Автоэлектроника" (72) И.И.Смыслов (53) 681.128.64 (088.8) (56) Патент ФРГ ¹ 3520126, кл, G 01 F 23/22, 1986. (54) ТЕРМОУРОВНЕМЕРНАЯ РЕЙКА

СМЫСЛОВА (57) Изобретение относится к vçìåðèòåëüной технике, точнее к уровнемерным рейкам с термодатчиком Цель изобретения— повышение быстродействия. В полости рейки — стержня 13 установлен термодатчик 1, содержащий термочувствительный элемент

2 в виде терморезистора, снабженный радиатором в виде колпачка 4, перпендикулярно продольной оси стержня 13, введен электротеплоизолирующий корпус 6, охватывающий колпачок 4 с установленным

„„Я „„1670419 А1 внутри него термочувствительным элементом 2 (ТЭ). Кромки колпачка 4 и контактная поверхность ТЭ 2 установлены заподлицо с нижним основанием корпуса 6, образуя теплоотдакщую поверхность Зн, расположенную перпендикулярно продольной оси стержня. При полном погружении термодатчика 1 в контролируемую жидкость ток питания нагревает ТЭ 2, но почти все тепло уходит в жидкость через начало вывода 7, через поверхность 3 в и колпачок 4 благодаря большому коэффициенту теплопередачи в жидкость. Поэтому нагрев ТЭ 2 незначителен, его сопротивление практически неизменно. В момент отрыва жидкости от нижней плоскости корпуса 6 условия теплоотвода резко ухудшаются, т.к. теплопередача в oo"îçäóõ существенно меньше, чем в жидкость, поэтому перегрев ТЭ 2 резко возрастет, его сопротивление изменится скачкообразно, т,е. датчик сработает, выдавая информацию об уровне контролируемой жидкости 4 ил.

1670419

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к уровнемерным рейкам с термодатчиком, служащим для определения достижения уровнем жидкости заданной высоты благодаря большей теплоотдаче мощности питания в жидкость, чем в воздух, Цель изобретения — повышение GbicTDQдействия благодаря созданию условия ступенчатого Iýìåíåíèÿ теплоотвода от термочувствительного элемента при отрыве уровня жидкости от датчика (и наоборот).

На фиг. 1 изображена рабочая часть термоуровнемерной рейки, т.е. участок закрепления термодатчика; на фиг. 2 — разрез

А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — то же, вид сбоку; на фиг, 4 — пример закрепления нескольких термодатчиков.

Термочувствительная рейка содержит термодатчик 1 с термочувствительным элементом В виде таблеточного терморезистора 2 с контактными поверхностями 3 на его торцах, выполненными в виде серебряного покрытия. Терморезистор 2 прикреплен, например припаян, верхней контактной поверхностью 3 к радиатору, выполненному в виде медного колпачка 4. От боковой поверхности терморезистсра 2 край колпачк= 4 изолирован слоем клея 5. увеличивающим поочность креп енин терморезистора 2 в колпачке 4. Колпачок 4 закреплен в корпусе

6 в виде призмы из теплоэлектроизоля ора, 1 например из полимера, при,ем кромка 4 кран колпачка 4, кромка 5 слоя к.;е., 5 и наружныи (в данном случае нижний) вь I..îä

7, своим началом покрывающий поверхность 3н, образующие теплоотдающую пс верхность. выполнены эаподлицо с торцом

8 датчика, расположенным вдоль заданного уровня жидкости. QT широкого начала Вь вода 7 отходит узкая часть, <оторая проходиг сквоз, прорезь В крае колпачка 4 изолировано от него по торцу 8 и выходит на заднюю (на фиг, 1) сторону правого конца 9п корпуса, образуя, например, пружинный контак1

10. К краю колпачка 4 с другой стороны припаян ВЫВОД 11, xoTopûé заканчивается также пружинным контактом 12. Термодатчик 1 вставлен в полость 13 рейки, образованной Få внутренней трубкой 14. в посадочное отверстие 5, расположенное перпендикулярно оси рейки, и закреплен известным образом, например клеем. Посадочное отверстие 15 имеет вырез 16 для предохранения от повреждения начала вывода 7 при Вдвигании термодатчика 1 в посадо-:нее отверс-ие 15. Контакт 11 прижимается к минусоаому проводу 17 электроцепи, а контакт 12 — к плюсовому проводу "B электроцепи. Все провода элек5

55 троцепи, как и 17 и 18, закреплены наружной трубкой 19 или другими известным образом. Полость 11 открыта сверху и снизу для того, чтобь уровень жидкости в ней и вне ее находился на одной высоте.

Термочувствительный элемент 2 может иметь различную конструкцию: он может быть терморезистором с отрицательным или положительным ТКС, может быть фольговь м терморезистором, даже термобиметаллическим реле с подогревателем, расположенными в теплопроводном корпусе. Он должен иметь плоскость, через которую происходит отвод тепла от нагрева током питания, и она должна быть установлена вдоль заданного уровня. Для уменьшения погрешности от электропроводности жидкости торец 8 вместе с выводами 7 и 11 и их контактами 10 и 11, припаянными к проводам 17 и 18, должны быть покрыты тонким слоем диэлектрика, Если необходимо определять достижение жидкостью нескольких заданных высот, могут быть сделаны варианты реек с несколькими термодатчиками, размещенными на заданных уровнях. Например, на фиг.

4 показана рабочая часть рейки с тремя посадочны: и отверстиями 15, 20 и 21 (без термодатчиков), Другие термодатчики отличаются от термодатчика 1 только тем, что Вывод 7 имеет контак. 10 на другой боковой грани, т.е. на правой по фиг. 2, причем 2-й термодатчик — на правом конце

9f1, а 3-й термодатчик — IId левом конце 9л, ч1ооы они контактировали со своими плюсовыми проводами 22 и 23. Соединения конTdKTos датчиков с проводами могут иметь другие известные конструкции и количество термодатчиков может быть увеличено.

Если рейка работает в наклонном положении. то торец 8 датчика 1 устанавливается с соответствуюгцим наклоном к оси рейки, чтобы при рабочем IIG÷îæåíèè он был горизонтальным

Устройство работает следующим образом.

Исходное положение; термодатчик 1 полностью утоплен в жидкости Ток питания нагревает терморезистор 2, чо почти все тепло уходит в жидкость через начало вывода 7, через поверхность Зв и колпачок 4 благодаря большому коэффициенту теплопередачи в жидкость, поэтому нагрев терморезистора 2 незначителен, его сопротивление практически неизменно. VpoBeHb жидкости опустился, оголилась верхняя часть датчика 1, однако ничего не изменилось в картине тепловых потоков, ибо корпус 6 нетеплопроводен, сопротивление термореэистора 2 не изменилось. Уровень

1670419 понижается далее, но ничего не изменяется, даже когда уровень стал ниже торца 8, ибо жидкость все еще поднимается до торца

8 за счет сил смачивания и условия теплоотвода остались неизменными. В тот момент, 5 когда жидкость оторвется от торца. условия теплоотвода резко ухудшаются, ибо теплопередача в воздух существенно меньше, чем в жидкость, поэтому перегрев терморезистора 2 резко возрастет, его сопротивле- 10 ние изменится ступенчато, т,е. датчик срабатывает. Высота мениска при смачивании менее 1 мм, т.е. меньше погрешности термоуровнемерной рейки, поэтому он не учитывается. 15

При повышении уровня снизу до термодатчика 1 тепловые процессы будут обратными, когда жидкосгь коснется хотя бы в одном месте торца 8, он сразу же будет смочен жидкостью полностью, теплоотдача 20 резко возрастет, температура терморезистора резко снизится, а сопротивление изменится ступенчато, т.е, датчик сработает.

При несмачивающих жидкостях процессы останутся практически такими же.

Формула изобретения

Термоуровнемерная рейка, содержащая полый стержень, на наружной поверхности которого выполнены окна, в которых расположен термодатчик с радиатором, термочувствительный элемент которого подсоединен своими контактными поверхностями к электроцепи, о т л и ч а ю щ à aс я тем, что. с целью повышения быстродействия, в нее введен электротеплоизолирующий корпус, установленный во внутренней полости стержня, в окнах которого расположены торцы корпуса, при этом корпус охватывает радиатор, выполненный в виде колпака, внутри которого установлен термочувствительный элемент, нижняя контактная поверхность которого расположена перпендикулярно продольной оси стержня и вместе с кромками колпачка установлена заподлицо с нижней поверхностью корпуса.

1670419

23 28

РО

Л

Составитель Н,Мараховская

Техред М,Моргентал Корректор С.Черни

Редактор А.Долинич

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2739 Тираж 405 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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