Измеритель концентрации газа в жидкости

 

Использование: измерительная техника . Сущность изобретения: измеритель содержит установленные в едином цельнометаллическом корпусе проточные измерительную и компенсационную камеры с расположенными внутри каждой электрическими конденсаторами, а также камерудегазатор и гидравлическое сопротивление на выходе компенсационной камеры. Первый выход измерительной камеры, расположенный в ее нижней части, соединен с входом камеры-дегазатора, первый выход которой соединен с входом компенсационной камеры через гидравлическое сопротивление , равное по величине гидравлическому сопротивлению на ее выходе. Вход и первый выход камеры-дегазатора выполнены в ее нижней части, второй ее выход - в верхней и соединен через гидравлическое сопротивление с третьим входом измерительной камеры, при этом в измерительной и компенсационной камерах установлены решетки, экранирующие электрические конденсаторы от входных и выходных частей этих камер . 1 ил. СП с

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s G 01 N 27/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

В ЕДОМ СТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКО!ЧУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4929690/25 (22) 22.04.91 (46) 23.03.93. Бюл, № 11 (71) Акционерное общество "КамаЗ" (72) Н.В.Серов, B.Â.Êîêîðèí, P.Ë.Ëîòôóëлин и А,Г,Евстратов (56) Авторское свидетельство СССР

N1041921,,кл,,G 01 М 27/22, 1982, Авторское свидетельство СССР

¹ 1276979, кл. G 01 М 27/22, 1984, (54) ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗА

В ЖИ4КОСТИ (57) Использование: измерительная техника. Сущность изобретения: измеритель содержит установленные в едином цельнометаллическом корпусе проточные измерительную и компенсационную камеры с расположенными внутри каждой электрическими конденсаторами, а также камеруИзобретение относится к области измерительной техники, а именно к исследованиям и анализу материалов путем определения их физических свойств и предназначено для непрерывного контроля и измерения объемной концентрации газа в движущейся по трубопроводу газожидкостной смеси при непостоянстве состава жидкой фазы и в широком диапазоне температур и давлений. Изобретение может найти применение в химической промышленности и машиностроении, например, для исследования газосодержания в моторном масле при дорожных испытаниях двигателей внутреннего сгорания.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Устройство схематично изображено на чертеже. дегазатор и гидравлическое сопротивление на выходе компенсационной камеры. Первый выход измерительной камеры, расположенный в ее нижней части, соединен с входом камеры-дегазатора, первый выход которой соединен с входом компенсационной камеры через гидравлическое сопротивление, равное по величине гидравлическому сопротивлению на ее выходе, Вход и первый выход камеры-дегазатора выполнены в ее нижней части, второй ее выход — в верхней и соединен через гидравлическое сопротивление с третьим входом измерительной камеры, при этом в измерительной и компенсационной камерах установлены решетки, экранирующие электрические конденсаторы от входных и выходных частей этих камер. 1 ил.

В цельнометаллическом корпусе 1 выполнены три камеры — измерительная 2, компенсационная 3 и камера-дегазатор 4 с расположенными внутри измерительной и компенсационной кондесаторами 5 и 6.

Один электрод каждого из кондесаторов соединен с корпусом, другой выведен наружу через герметичный изолятор 7. Выход измерительной камеры 2, расположенный в ее нижней части, соединен с входом камерыдегазатора 4 трубопроводом 8, выход для жидкости камеры-дегазатора — с входом компенсационной камеры 3 трубопроводом

9 через гидравлическое сопротивление 10, Вход и выход для жидкости камеры-дегазатора 4 расположены в ее нижней части. Выход компенсационной камеры 3 соединен с вторым входом измерительной камеры 2, выполненным в ее верхней части, через трубопровод 11 и гидравлическое сопротивле00

О (л)

00 (>

1803846 ние 12. Гидравлические сопротивления 10 и

12 равны по величине. Выход для газа камеры-дегазатора 4, выполненный в ее верхней части, соединен с третьим входом измерительной камеры 2 трубопроводом 13, содержащим гидравлическое сопротивление 14.

В камерах 2 и 3 установлены металлические решетки 15, экранирующие конденсаторы 5 и 6 от входных и выходных частей камер и одновременно выравнивающие скорости восходящих потоков жидкости в камерах. В корпусе 1 измерителя выполнены два резьбовых отверстия для присоединения к трубоп ро воду исследуемой системы — в нижней части вход, в верхней — второй выход измерительной камеры, Полюса конденсаторов подключены к электрическим схемам генераторов 16 и 17 переменных электрических сигналов, которые поступают на входы блока 18 обработки сигналов, вход которого соединен с индикатором 19.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемая газожидкостная смесь поступает в измерительную камеру 2 через расположенное в нижней ее части входное отверстие "Вход", проходит через экранирующую решетку 15 и попадает в зону измерения конденсатора 5, емкость которого меняется в соответствии с содержанием газавой фазы, затем проходит через еще одну экранирующую решетку 15 и поступает на

"Второй выход". Решетки 15 в совокупности с электродами конденсатора 5 представляют собой некоторое гидравлическое сопротивление. Проходя через это сопротивление, газожидкостная смесь создает перепад давления на входе и выходе измерительной камеры 2, Этот перепад давления заставляет часть потока газожидкостной смеси ответвляться по трубопроводу 8 и поступать в камеру-дегазатор 4. Дегазированная жидкость, вытекая из нижней части камеры-дегазатора 4, через трубопровод 9 и гидравлическое сопротивление 10, заполняет компенсационную камеру 3. При этом диэлектрическая проницаемость дегазированной жидкости считывается емкостью конденсатора 6, Из камеры 3 жидкость через трубопровод 11 и гидравлическое сопротивление 12 попадает в верхнюю часть камеры 2 и затем выходит через "Второй выход" измерительной камеры 2 в трубопровод исследуемой системы. При этом решетка 15 препятствует попаданию дегазированной жидкости в зону чувствительности конденсатора 5, Газ, скапливающийся в верхней части камеры-дегазатора

4, выходит через "Выход для газа", трубопровод 13 и гидравлическое сопротивление

14 в верхнюю часть камеры 2, отгороженную от зоны чувствительности конденсатора 5 решеткой 15. Гидравлическое сопротивле- ние 14 представляет для газа существенно меньшее сопротивление, чем для жидкости, поэтому газ не скапливается в камере-дегазаторе 4, а жидкость практически не проходит гидравлическое сопротивление 14.

Равенство гидравлических сопротивлений

10 и 12 на входе и выходе компенсационной камеры 4 обеспечивает равенство давлений в зонах чувствительности конденсаторов 5 и 6, необходимое для компенсации изменения диэлектрической проницаемости жидкости при изменении давления в исследуемой системе. Конденсаторы 5 и 6 включены в частотозадающие цепи генераторов 16 и 17. Сигналы переменной частоты с выходов генераторов 16 и 17 поступают в блок обработки 18, в котором происходит преобразование частот в значения объемной концентрации газа. Блок 18 представляет концентрацию в аналоговом и цифровом виде. Цифровой выход блока 18 подключен к светодиодному дисплею 19.

Концентрация газа вычисляется блоком

18 следующим образом. Возьмем в качестве частотозадающей цепи генератора RC-цепочку, тогда частоты измерительного 16 и компенсационного 17 генераторов можно выразить следующим образом:

fH H= А/RCHH, (1)

f» = А/RC», (2) где f — частота генератора с измерительным конденсатором;

f» — частота генератора с компенсацион-ным конденсатором;

А — константа, определяемая конкретным схемным решением генератора;

R — сопротивление резистора в RC-цепочке;

Си — емкость измерительного конденсатора;

С»- емкость компенсационного конденсатора, Известно, что

C-Со е, (3) где С вЂ” емкость конденсатора, заполненного диэлектриком;

Со — емкость полого конденсатора;

E — абсолютная диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Тогда, учитывая, что измерительный конденсатор заполняется газожидкостной смесью с диэлектрической проницаемостью я с а компенсационный — дегазированной жидкостью с диэлектрической проницаемостью о ®, можно записать:

Си = Со<с, (4) 1803846 (7) (9) 40

55

Ск= Солж . (5)

Полагая, что диэлектрическая проницаемость газожидкостной смеси е с связана с диэлектрической проницаемостью жидкости я ж и с объемной долей V воздуха в смеси линейной зависимостью ес — V+ еж(1 — V), (6) то, подставив вражение (6) в (4), а (4) и (5) в (1) и (2), получаем

Ся (8)

Решая совместно уравнения (7) и (8), получим выражение для определения объемной концентрации газа V:

1 — tub

V= где К = RCo/A.

Формула (9) верна лишь при использовании датчика представленной конструкции, т.к. при ее выводе было сделано предположение, что диэлектрическая проницаемость жидкости в измерительной и компенсационной камерах одинакова, а это обеспечивается равенством температуры, давления и состава жидкости в обеих камеpalx, Использование изобретения для оперативного определения газосодержания в моторном масле работающего двигателя внутреннего сгорания позволит разработать более экономичную систему смазки.

Формула изобретения

Измеритель концентрации газа в жидкости, содержащий установленные в корпусе и снабженные входом и выходом

5 проточные измерительную и компенсационную камеры с установленными в каждой камере электрическими конденсаторами, камеру-дегазатор, снабженную входом и выходом для жидкости и выходом для газа, 10 причем выход измерительной камеры сое-. динен с входом для жидкости камеры-дегазатора, выход для жидкости которой соединен с входом компенсационной камеры, на выходе которой установлено гидрав15 лическое сопротивление, отличающийся тем, что,с целью повышения точности измерений, в измерительной и компенсационной камерах выше и ниже конденсаторов установлены металлические экранирующие

20 решетки, вход и выход измерительной камеры расположены под нижней решеткой, а над верхней решеткой в измерительной камере выполнены второй выход и второй и третий входы, второй вход измерительной

25 камеры соединен с гидравлическим сопротивлением, установленным на выходе компенсационной камеры, на выходе для газа камеры-дегазатора установлено гидравлическое сопротивление, соединенное с

30 третьим входом измерительной камеры, на входе в компенсационную камеру также установлено гидравлическое сопротивление, величина которого равна величине гидравлического сопротивления, установленного

35 на выходе этой камеры.

1803846

Составитель Т. Филиппова

Техред М.Моргентал Корректор Е. Пахи

Редактор

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

Заказ 1054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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