Емкостной датчик уровня

 

Емкостный датчик предназначен для измерения уровня диэлектрических жидкостей в резервуарах, в частности уровня жидкого топлива в баках ракет-носителей, и может быть использован в нефтеперерабатывающей и химической промышленности. Электроизолированные друг от друга цилиндрические коаксиальные электроды расположены на экране, выполненном в виде соединенных трубой втулок. Труба проходит в полости внутреннего электрода и электроизолирована от него. На одной втулке электроды закреплены винтами и гайками и электроизолированы, а другая втулка расположена на противоположных торцах электродов. За счет устранения влияния паразитной емкости от краевого эффекта на торцах электродов на линейность характеристики датчика повышается точность измерения уровня. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня диэлектрических жидкостей, находящихся в резервуарах, в частности уровня компонентов жидкого топлива в баках ракет-носителей, и может быть использовано в различных отраслях промышленности - нефтеперерабатывающей, химической и др.

Известные емкостные датчики уровня, содержащие цилиндрические коаксиальные электроды (трубы) [1], не обладают достаточной точностью из-за наличия паразитной емкости от краевого эффекта на торцах и разброса конструктивных параметров используемых труб.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является емкостный датчик топливомера [2], содержащий электроизолированные друг от друга цилиндрические коаксиальные электроды, электроизоляционные и крепежные детали.

Недостатком этого датчика является наличие паразитной емкости от краевого эффекта на торцах труб, что снижает точность измерений.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения уровня диэлектрических жидкостей посредством устранения влияния паразитной емкости от краевого эффекта на торцах электродов на линейность характеристики датчика.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом емкостном датчике, содержащем электроизолированные друг от друга цилиндрические коаксиальные электроды, электроизоляционные и крепежные детали, в отличие от прототипа электроды расположены на экране, выполненном в виде соединенных трубой втулок, одна из которых установлена на торцах электродов, при этом труба размещена в полости внутреннего электрода, а со стороны торца, подключаемого к измерительной схеме, электроды закреплены на другой втулке посредством винтов и гаек и электроизолированы от нее, по всей длине электроды и труба экрана зафиксированы друг относительно друга электроизоляционными бобышками, расположенными в зазорах между ними, с противоположного торца электроды электроизолированы от втулки экрана.

На чертеже представлен общий вид датчика.

Датчик состоит из электроизолированных друг от друга цилиндрических коаксиальных электродов 1 и 2, расположенных на экране, выполненном в виде соединенных трубой 3 втулок 4 и 5, при этом втулка 5 установлена на торцах электродов, а труба 3 размещена в полости внутреннего электрода. Со стороны торца, подключаемого к измерительной схеме, электроды 1 и 2 закреплены посредством винтов 6 и гаек 7 на втулке 4 экрана и электроизолированы от нее. По всей длине электроды 1, 2 и труба 3 экрана зафиксированы относительно друг друга электроизоляционными бобышками 8, расположенными в зазорах между ними. С противоположного торца электроды 1 и 2 электроизолированы от втулки 5 (из-за отсутствия крепления имеют степень свободы, а следовательно, возможность перемещения вдоль продольной оси). Винты 6 электроизолированы от втулки 4 трубками 9. Электроды 1 и 2 выполнены из калиброванных труб алюминиевого сплава АМгЗМ для уменьшения влияния разбросов их конструктивных параметров на линейность характеристики датчика и электроизолированы от втулок 4 и 5 экрана тонким (100-200 мкм) покрытием. Это покрытие состоит из анодно-окисного покрытия втулок 4 и 5 из сплава АМгЗМ с напыленным на него фотопластовым покрытием с тем, чтобы максимально приблизить их друг к другу и устранить паразитную емкость от краевого эффекта на торцах, а также обеспечить при этом соответствующую электрическую прочность изоляции. Втулки 4 и 5 соединены между собой трубой 3 методом сварки для обеспечения малого переходного сопротивления. Винты 6 и гайки 7 соединены с электродами 1 и 2 и электроизолированы от втулки 4 экрана соответственно трубками 9 и тонким (100-200 мкм) покрытием, состоящим из химического пассивирования гаек 7 из стали 12X18H10T с напыленным на него фторопластовым покрытием для обеспечения соответствующей электрической прочности изоляции. Электроизоляционные бобышки 8 предназначены для обеспечения механической прочности при воздействии перегрузок. Датчик представляет собой электрический конденсатор, обкладками которого являются трубы 1 и 2. При попадании в рабочий зазор между ними жидкости с диэлектрической проницаемостью, большей единицы, электрическая емкость конденсатора изменяется, и по величине ее с помощью преобразующей аппаратуры определяют уровень жидкости в резервуаре. Экран должен быть соединен с корпусом изделия.

Преимуществом этого емкостного датчика уровня является полное устранение паразитной емкости от краевого эффекта на торцах электродов 1 и 2 и, следовательно, улучшение линейности его характеристики и соответственно повышение точности измерения уровня диэлектрических жидкостей.

Источники информации: 1. Экспресс-информация. Контрольно-измерительная техника, N 10, 1965, ВИНИТИ, г. Москва.

2. Авторское свидетельство СССР N 724932, G 01 F 23/26, 1980 (прототип).

Формула изобретения

Емкостный датчик для измерения уровня диэлектрических жидкостей, содержащий электроизолированные друг от друга цилиндрические коаксиальные электроды, электроизоляционные и крепежные детали, отличающийся тем, что электроды расположены на экране, выполненном в виде соединенных трубой втулок, одна из которых установлена на торцах электродов, электроизолированных от нее, при этом труба размещена в полости внутреннего электрода, а со стороны торца, подключаемого к измерительной схеме, электроды закреплены на другой втулке посредством винтов и гаек и электроизолированы от нее, по всей длине электроды и труба экрана зафиксированы относительно друг друга электроизоляционными бобышками, расположенными в зазорах между ними.

РИСУНКИ

Рисунок 1