ЭЛЕКТРОКОНТАКТНЫЙ ДАТЧИК Российский патент 1997 года по МПК G01F23/24 

Изобретение относится к измерительнорй технике, а именно к емкостным и кондуктометрическим средствам измерения, может быть использовано для измерения уровня раздела фаз, сплошности жидкостей в нефтеперерабатывающей, химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической и других отраслях промышленности, а также в сельском хозяйстве и способно функционировать в жидких средах, в которых на поверхностях электродов налипают и осаждаются загрязнения.

Загрязнение электродов является серьезной проблемой, с которой сталкиваются разработчики и потребители указанных средств.

Известен сигнализатор уровня, содержащий электрод с измерительным реле, индикатор и генератор колебаний [1] Поскольку очистка электрода осуществляется посредством вибраций на резонансной частоте, то данное устройство не рассчитано на работу в потоках жидкости, создающих турбулентные завихрения и приводящих к срыву резонансных колебаний электродов. Кроме того, срыв колебаний и прекращение очистки произойдет и при осаждении, налипании сгустка загрязнений.

Известен способ очистки чувствительного элемента уравнемера по авт.св. СССР N 708163, кл. G 01 F 23/26, по которому очистка осуществляется подачей сжатого воздуха под надетую на электрод эластичную оболочку.

К недостаткам устройства, реализующего данный способ очистки, следует отнести низкую долговечность материала оболочки, солжность в реализации герметичного подвода сжатого воздуха под оболочку, необходимость иметь источник сжатого воздуха. Кроме того, средство измерения в этом случае не может быть кондуктометрического типа и не пригодно для работы в жидких электропроводных средах.

Известно устройство для измерения диэлектрических параметров жидкостей по авт. св. СССР N 748220, кл. G 01 N 27/22, содержащее цилиндрические коаксиальные электроды и размещенное между ними подвижное обтюнирующее кольцо, соединенное с механизмом возвратно-поступательного движения и являющееся одновременно поршнем и очистителем электродов. Это устройство работает только в составе трубопроводной магистрали и не пригодно для измерения уровней жидкостей.

Известен, принятый за прототип, электроконтактный датчик уровня, содержащий подвижный в форме цилиндрического штыря и неподвижный в форме кольца электроды [2] Подвижный электрод соединен с приводом возвратно-поступательного перемещения. Очистка подвижного и неподвижного электродов осуществляется ножевыми кромками вращающихся лопастей, ориентированных вдоль электродов.

К недостаткам конструкции данного датчика относится следующее:
при выполнении лопастей целиком из диэлектрика их ножевые кромки будут иметь низкую износостойкость и потребуется периодическая замена лопастей;
при выполнении ножевых кромок из металла одним из слабых конструктивных звеньев данного датчика будет место их крепления к лопастям, учитывая реальные габариты и массу последних, что также скажется на надежности и долговечности работы датчика;
одновременное вращение лопастей и возвратно -поступательное движение электрода, осуществляемое от привода общего электродвигателя, что создает в процессе эксплуатации трудности в сохранении как максимального, так и минимального допустимого зазора между ножевыми кромками и поверхностями электродов;
сложная, громоздкая конструкция, большие габариты и масса;
конструкция датчика не рассчитана на работу в потоках жидкости.

Изобретение направлено на разработку малогабриатного датчика несложной конструкции, в котором реализована надежная очистка электродов.

Сущность изобретения заключается в том, что в электроконтактном датчике, содержащим по меньшей мере один подвижный электрод, размещенный в изоляторе, та часть наружной поверхности электрода, которая контактирует с рабочей средой, выполнена в форме винтовой поверхности, взаимодействующей с ответной сопрягаемой внутренней винтовой поверхностью втулки, установленной неподвижно в изоляторе. Во втулке выполнены продольный разрез и поперечная кольцевая канавка на наружной поверхности, в которую установлена пружинная шайба. Подвижный электрод, втулка и пружинная шайба выполнены из коррозионно-стойкого металла, а металл втулки имеет большую чем у металла электрода твердость.

На чертеже показан предлагаемый датчик.

Датчик содержит корпус 1, в котором установлен изолятор 2, например, из фторопласта, в теле которого, в той его части, что находится в контакте с рабочей средой, заподлицо с торцевой поверхностью изолятора размещена втулка 3, имеющая участок внутренней метрической резьбы, продольный разрез и наружную поперечную кольцевую канавку, в которой установлена пружинная шайба 4. Втулка закреплена в теле изолятора тремя винтами 5 без головок, установленными заподлицо с наружной поверхностью изолятора. У электрода 6 датчика на рабочем участке нарезана сопрягаемая метрическая резьба и он ввернут во втулку с выступанием за ее торец. Возвратно-поступательное перемещение электрода ограничено с одной стороны уступом в изоляторе, с другой перегородкой в корпусе, а длина перемещения определяется длиной рабочего участка. Корпус, электрод, втулка, шайба и винты выполнены из коррозионно-стойкого металла и твердость металла втулки выше твердости металла электрода. Уплотнение стыков между корпусом датчика и объектом размещения, между корпусом и изолятором, между изолятором и электродом обеспечивается резиновыми кольцами 7.

Очистка рабочей части электрода осуществляется при его вращении по и против часовой стрелки, вызывающим возвратно -поступательное перемещение рабочей части электрода относительно втулки. Надежная и качественная очистка производится силами трения, возникающими при перемещении винтовых поверхностей относительно друг друга. При этом продольный разрез во втулке и пружинная шайба постоянно обеспечивают упругую деформацию сжатия втулки. Продольный разрез во втулке является также каналом перетока жидкости при перемещениях поршневого участка электрода.

Существенные признаки изобретения:
выполнение рабочего участка электрода в форме наружной винтовой поверхности;
размещение рабочей части электрода в неподвижно закрепленной в изоляторе втулке, имеющей сопрягаемую внутреннюю винтовую поверхность;
наличие во втулке продольного разреза и поперечной наружной кольцевой канавки, в которой размещена пружинная шайба;
изготовление электрода, втулки и шайбы из коррозионно-стойкого металла;
изготовление втулки из металла с большей степенью твердости чем металл электрода.

Таким образом, предлагаемый датчик обладает изобретательским уровнем. т. е. совокупностью признаков обуславливает новое устройство, обеспечивающее требуемый технический эффект очистку рабочей части электрода от загрязнений, что расширяет функциональные возможности датчика при работе в жидких средах.

В датчике обеспечивается автономная очистка электродов без его демонтажа и нарушения герметичности стыков. Предлагаемый датчик прост в изготовлении и техническом обслуживании при эксплуатации, надежен в работе, имеет небольшие габариты и массу, способен работать при давлении рабочей среды до 2,0 МПа (20 кгс/см²) и скоростях потока жидкости до 30 м/с и показал эффективность заложенных в конструкцию решений по очистке электродов в опытной эксплуатации на установке Ново-Уфимского нефтеперерабатывающего завода.

Использование: очистка электродов электроконтактного датчика от загрязнений в процессе эксплуатации в жидких средах без демонтажа датчика и нарушения герметичности стыков. Сущность изобретения: электрод датчика, размещенный в изоляторе, имеет наружную винтовую поверхность, контактирующую с рабочей средой. Эта поверхность сопряжена с внутренней винтовой поверхностью втулки, размещенной неподвижно в изоляторе. Во втулке выполнены продольный разрез и поперечная кольцевая канавка на наружной поверхности. В канавке установлена пружинная шайба. Электрод, втулка и шайба выполнены из коррозионно-стойкого металла. Металл втулки более твердый, чем металл электрода. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Электроконтактный датчик, содержащий по меньшей мере один подвижный электрод, размещенный в изоляторе, отличающийся тем, что часть электрода, контактирующая с рабочей средой, имеет наружную винтовую поверхность и сопряжена с внутренней винтовой поверхностью втулки, размещенной неподвижно в изоляторе, причем во втулке выполнены продольный разрез и поперечная кольцевая канавка на наружной поверхности, в которой установлена пружинная шайба. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что электрод, втулка и шайба выполнены из коррозионно-стойкого металла. 3. Датчик по пп.1 и 2, отличающийся тем, что металл втулки имеет более высокую степень твердости, чем металл электрода.