Уровнемер жидкостей
Ра. ч н г .../,, ОП ИСАН ИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ 1 1, 665211
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.11.76 (21) 2415737/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (51) Я. Кл.
G 01F 23/22
Государственный комитет (43) Опубликовано 30.05.79. Бюллетень № 20. (53) УДК 681.128.64 (088.8) flo делам нзобретенн и открытий (45) Дата опубликования описания 30.05.79. (72) Автор изобретения
Л. Г. Хмелев (71) Заявитель (54) УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТЕИ
Изобретение относится к области измерительной техники — к устройствам для измерения уровня жидкостей — и может быть использовано в промышленности и исследовательской практике в объектах новой техники.
Предназначено изобретение для измерения уровня незагрязняющих жидкостей, в частности сильно агрессивных, когда сочетаются тяжелые условия эксплуатации (ра- 1р бочая температура более 750 С, необходимость простоты измерений и примеряемой измерительной аппаратуры и ее малый вес) с жесткими требованиями к габаритам уровнемера — при необходимости его расположения в длинной закрытой полости с диаметром до 10 — 15 мм. Это касается в особенности тех случаев, когда контролйруемая жидкость не позволяет подводить к деталям, контактирующим с ней, электрическое напряженис, необходимое для осуществления измерения известными потенциометрическими уровнемерами, вследствие возникновения при этом нежелательных физико-химических процессов, при требованиях непрерывности измерения уровня по всей рабочей длине уровнемера, невозможности применения в уровнемере подвижно сочлененных элементов конструкции, при длительных непрерывных измере- 30 ниях при необходимости выполнения уровнемсра из одного конструкционного материала (для расширения возможности выбора коррозионностойких материалов), при наличии вибрации.
Известно в технике использование тепловых труб, как теплопередающих элементов, обладающих способностью передавать необычайно большие потоки тепла при малых температурных перепадах. Известными свойствами тепловой трубы являются стабильность и однородность температурного поля по всей поверхности, малые габариты, отсутствие подвижных частей. Тепловая труба снабжена подогревателем (испарителем), расположенным на одном конце, и охладителем (конденсатором) на другом конце (1).
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому устройству является уровнсмер, содержащий трубчатый корпус с подсоединенными патрубками, чувствительный элемент в виде электрода, источник нагрева нижней части корпуса и вторичный прибор (21.
Работа такого уровнемера заключается в том, что нагревают его корпус до равномерной по его длине температуры, выше температуры электрода, вследствие чего при контакте электрода с поверхностью
665211 жидкости между электродом и стенкой уровнемера возникает ЭДС, что сигнализирует о местонахождении поверхности жидкости по высоте уровнемера. Для осуществления измерения, непрерывного по всей рабочей длине данного уровнемера, необходи мо его электрод перемещать по всей высоте уровнсмсра, т. е. необходимо наличис устройства для перемещения. При выполнении уровнемера герметичным электрод должен быть изолирован высокотсмпсратурным изолятором, т. е. уровнсмер не позволяет обеспечить непрерывные измерения на всей рабочей длине уровнсмсра при выполнении его с неподвижно закрепленными составными частями, достичь сокращения габаритов и повышения диапазона рабочих температур и надежности.
Цель изобретсния — расширение диапазона рабочих температур, повышение надежности и уменьшение габаритов.
Для этого он снабжен тепловой трубой с охватывающим ее тепловым экраном, расположенным соосно в полости корпуса уровнемера по всей длине, и рубашкой охлаждения, расположенной на противоположном от источника нагрева концс корпуса, причем один из концов тспловой трубы открытый, а другой — заглушен и присоединен к корпусу в зоне расположения рубашки охлаждения через сообщенную с атмосферой трубку, в которой установлен чувствительный элсмент, контактирующий с заглушенным концом тепловой трубы.
На чертеже изображен предлагаемый уровнемер в разрезе. Уровнемер имеет герметичный трубчатый корпус 1, полость которого не сообщается с атмосферой. В полости корпуса соосно по всей его длине расположены тепловая труба 2 и охватывающий ее тепловой экран 3. На одном из концов корпуса расположена рубашка охлаждения 4. Один консц тепловой трубы открытый, другой — заглушен. Заглушенным концом тепловая труба 2 через трубку 5 крепится к концу корпуса, на котором расположена рубашка охлаждения 4. Один конец трубки 5 герметично заглушен в месте присоединения ее к тепловой трубе 2, а другой конец открытый. Через открытый конец полость трубки 5 свободно сообщается с атмосферой. С корпусом трубка 5 соединена герметично открытым концом.
На внутренней поверхности тепловой трубы 2 расположена ее капиллярная система
6, снаружи к заглушенному концу тепловой трубы 2 крепится микротермопара 7, расположенная в трубке 5. Патрубки 8 и 9 служат для подсоединения к контролируемому объекту, Открытый конец тепловой трубы 2 не соприкасается с днищем корпуса. Один торец теплового экрана 3 находится на одном уровне с открытым торцом тепловой трубы 2 и также не соприкасается с днищем корпуса. Противоположным концом тепловой экран прикреплен к корпусу.
Назначение тепловой трубы 2 — обеспечить возможность непрерывного измерения температуры поверхностного слоя неэлектропроводной жидкости без подвижных или оптически прозрачных деталей на всей рабочей длине уровнсмера при высокой температуре.
Назначение теплового экрана 3 — снизить лучистый теплообмен тспловой трубы
2 с корпусом 1.
Назначение трубки 5 — обеспечить отвод тспла от конца тепловой трубы 2.
Работа уровнемсра основана на способе
1,; измерения уровня жидкостей, заключающемся в измсрснии температуры поверхностного слоя жидкости в полости уровнемера, по значению которой судят об уровне. При этом предварительно на корпусе уровнемера по всей его рабочей длине теплоподводом к нижней части корпуса и теплоотводом от верхней устанавливают градуировочный градиент температуры. Измерение температуры поверхностного слоя жидкости производят по достижении термодинамического равновесия между жидкостью и теплоотводящими поверхностями в полости корпуса. В продолжение всего рабочего периода тепловые условия на корпусе уровнемера поддерживают постоянными, равными условиям, при которых производилась градуировка. После достижения термодинамического равновесия в полости корпуса поверхностный слой жидкости приобретает температуру соприкасающейся с ним стенки корпуса. Так как каждому сечению корпуса по его высоте соответствует определенное значение его температуры, то уровень жидкости можно определить, 40 измерив температуру ее поверхностного слоя. Измерение температуры поверхностного слоя производят измерением температуры выступающего над жидкостью верхнего конца тепловой трубы, полость которой сообщается через ее нижний конец с полостью корпуса уровнемера. Стенки тепловой трубы принимают температуру поверхностного слоя жидкости в ней благодаря свойству тепловой трубы принимать одинаковую температуру по всей ее поверхности, равную температуре жидкости в испарительной части тепловой трубы, Работа уровнемера складывается из установления на его корпусе градуировочного режима теплообмсна его с внешней средой и собственно измерений. Измерение уровня заключается в измерении каким-либо известным прибором температуры верхнего конца тепловой трубы 2 с помощью, ® например, микротермопары 7, прикрепленной спаем к охлаждаемому концу тепЛовой трубы 2. Предлагаемый уровнемер не имеет подвижных частей, его можно изготовить целиком из одного материала, он
6G отличается простотой измерений и измери66621! адамке
Оюдод тепла
ПоИод
menue
Составитель Н. Варнек
Техред А. Камышникова
Редактор Е, Дайн
Корректоры: А. Галахова и И. Позняковская
Заказ 839/15 Изд. № 326 Тираж 865 Подписное
НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Типография, пр, Сапунова, 2 тельной аппаратуры. Уровнемер можновыполнить с малыми попсрсчными размерами — до 10 — 15 мм в диаметре из коррозионностойких высокотемпературных материалов. Он может работать как на жидко- 5 металлических средах, так и средах неэлектропроводных, пригодных для применения их в качестве рабочей жидкости тепловой трубы в условиях измерений. Уровнемер пригоден, в частности, для применения в 10 новых высокотемпературных технологических процессах.
Вследствие сочетания вышеперечисленных качеств предлагаемый уровнемер позволит расширить возможности технических 15 средств измерения уровня в сложных условиях эксплуатации.
Формула изобретения
Уровнемер жидкостей, содержащий трубчатый корпус с подсоединительными патрубками, чувствительный элемент, источник нагрева нижней части корпуса и вторпчпый прибор, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих температур, повышения надежности и уменьшения габаритов, он снабжен тепловой трубой с охватывающим ее тепловым экраном, расположенным соосно в полости корпуса уровнемера по всей длине, и рубашкой охлаждения, расположенной на противоположном от источника нагрева конце корпуса, причем один из концов тепловой трубы открытый, а другой в заглушен и присоединен к корпусу в зоне расположения рубашки охлаждения через сообщенную с атмосферой трубку, в которой установлен чувствительный элемент, контактирующий с заглушенным концом тепловой трубы.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Елисеев В. Б. и Сергеев Д. И. Что такое тепловая труба. М., «Энергия», 1971, с. 21.
2. Авторское свидетельство СССР № 38б262, кл. G 01F 23/22, 1971.
