ИЗМЕРИТЕЛЬ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 2000 года по МПК G01F23/26 

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

Известны устройства для измерения уровня жидкости, содержащие несколько емкостных датчиков, расположенных на одной оси [1], но данные устройства не обладают достаточной надежностью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является многоэлектродный емкостной уровнемер для жидкости [2], содержащий емкостные цилиндрические датчики уровня, электроизолированные друг от друга, одни концы которых установлены на одном уровне, а также электроизоляционные и крепежные элементы.

Недостатком этого уровнемера являются его увеличенные габариты.

Техническим результатом предлагаемого решения является уменьшение габаритов устройства.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом измерителе уровня жидкости, содержащем емкостные цилиндрические датчики уровня, электроизолированные друг от друга, одни концы которых установлены на одном уровне, а также электроизоляционные и крепежные элементы, в отличие от прототипа датчики выполнены коаксиальными и расположены коаксиально относительно друг друга, при этом введено не менее двух коаксиальных экранов, которые установлены между смежными датчиками и электроизолированы от датчиков, причем концы датчиков, установленные на одном уровне, зафиксированы посредством коаксиальных экранных втулок, которые расположены в межэлектродном пространстве каждого датчика, электроизолированы от датчиков и закреплены у одних из своих торцев, при этом другие торцы экранных втулок размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси датчиков, кроме того, первый экран, установленный между смежными датчиками, выполнен также в виде втулки, размещен между крепежными элементами датчиков и закреплен у одного из своих торцев, а второй выполнен в виде соединенных трубой коаксиальных элементов, один из которых прикреплен на одних концах датчиков, а другие, один и более, расположены напротив других концов датчиков, при этом второй экран по длине зафиксирован относительно датчиков при помощи электроизоляционных элементов.

Предлагаемое размещение датчиков коаксиально относительно друг друга и введение взаимосвязанных экранов между ними позволяют достичь уменьшения габаритов устройства.

На фиг. 1 представлен общий вид измерителя уровня жидкости; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, вид снизу.

Он состоит из емкостных коаксиальных цилиндрических датчиков уровня BN1 и BN2.

Датчик BN1 включает коаксиальные цилиндрические электроды 1, 2, крепежные элементы 3 - 6, крепежно-электроизоляционные элементы 7 и электроизоляционные элементы 8, 9. Датчик BN2 включает в себя коаксиальные цилиндрические электроды 10, 11, крепежные элементы 12 - 16, крепежно-электроизоляционные элементы 17 и электроизоляционные элементы 18, 19. Датчики BN1 и BN2 размещены коаксиально, BN2 внутри BN1. Между датчиками BN1 и BN2 установлены два коаксиальных экрана 20 и 21. Концы датчиков BN1 и BN2 установлены на одном уровне A, зафиксированы посредством коаксиальных экранных втулок 22, 23, которые расположены в межэлектродном пространстве датчиков BN1 и BN2 соответственно. У одних торцев экранные втулки 22, 23 закреплены крепежными деталями 24. Торцы Б,B экранных втулок 22, 23 размещены в одной плоскости A, перпендикулярной оси Г датчиков BN1 и BN2, кроме того, экран 20, установленный между датчиками BN1 и BN2, выполнен также в виде втулки, размещен между крепежными элементами 3, 4, 5, 6, 12, 13 датчиков и закреплен у одного из своих торцев крепежными элементами 24, а экран 21 выполнен в виде коаксиальных элементов 25, 26, соединенных трубой 27. Коаксиальный элемент 25 прикреплен у одних концов датчиков посредством крепежных элементов 3, 4, 5, 6, 24. Коаксиальный элемент 26, в данном примере один, расположен напротив других концов датчиков. Коаксиальных элементов 26 может быть и большее количество при выполнении датчиков разной длины. Экран 21 по длине зафиксирован относительно датчиков при помощи электроизоляционных элементов 28, 29.

Измеритель уровня жидкости состоит из двух датчиков BN1, BN2, которые резервируют друг друга при работе, другими словами при выходе из строя одного из датчиков его заменяет другой, что обеспечивает надежность измерения уровня жидкости в топливном баке, а это очень важно для такой сложной системы как ракетный носитель. Датчик уровня жидкости, например, BN1 состоит из электродов 1,2, которые посредством взаимной ориентации крепежно-электроизоляционными элементами 7 и крепления крепежными элементами 3 - 6 образуют измерительный преобразователь неэлектрической величины в электрическую, а именно преобразующий величину уровня жидкости в величину электрической емкости датчика. При попадании в рабочий зазор между электродами 1,2 жидкости с диэлектрической проницаемостью большей единицы, электрическая емкость датчика изменяется и по величине ее с помощью преобразующей аппаратуры определяют уровень жидкости. Крепежные элементы 5, 6, электрически соединенные с электродами 1, 2, электроизолируют от экранов посредством элементов 8, 9 и нанесением электроизоляционного покрытия на крепежные элементы 3, 4 и втулки 22, 25, которое выполняют путем нанесения слоя окислов алюминия, например, анодным оксидированием толщиной 40 - 80 мкм с последующим покрытием фторопластом 100 - 200 мкм. Датчик BN2 выполняют аналогичным способом, как и датчик BN1. Датчики BN1, BN2 располагают коаксиально относительно друг друга, при этом электрически устраняют влияние датчиков друг на друга путем размещения не менее двух коаксиальных экранов 20, 21 между смежными датчиками и электрического изолирования данных экранов от датчиков способом, описанным выше. Посредством экранных втулок 22, 23 устраняют взаимное влияние электродов 1, 2 и электродов 10, 11 в местах расположения переходных втулок D, а также устанавливают на одном уровне одни из концов датчиков посредством расположения торцев Б, В экранных втулок в одной плоскости A, перпендикулярной оси датчиков. Экранные втулки 22, 23 электроизолируют от электродов указанным выше электроизоляционным покрытием. Влияние температурных перепадов при измерении уровня в криогенных жидкостях компенсируют закреплением экранных втулок 22, 23 крепежными элементами 24 в одной плоскости, перпендикулярной оси датчиков. Взаимное влияние датчиков друг на друга через крепежные элементы устраняют установкой между смежными датчиками экрана 20, выполненного также в виде втулки.

Влияние перепадов температуры на экран 20 компенсируют посредством его крепления крепежными элементами 24 в одной плоскости, перпендикулярной оси датчиков. Влияние электродов одного датчика на электроды другого устраняют размещением между смежными датчиками экрана 21, выполненного в виде соединенных трубой коаксиальных элементов 25, 26, один из которых 25 крепят на одних концах датчиков посредством крепежных элементов 3, 4, 5, 6, 24, а другие коаксиальные элементы 26, в количестве один и более, располагают напротив других концов датчиков. В случае, если датчики выполнены разной длины, коаксиальных элементов 26 более одного. Влияние перепадов температуры на экран 21 устраняют путем крепления коаксиального элемента 25 экрана 21 крепежными элементами 24 в одной плоскости, перпендикулярной оси датчиков, при этом экран 21 по длине фиксируют относительно датчиков при помощи электроизоляционных элементов 28. 29. Все элементы экранов должны быть соединены между собой и с корпусом изделия.

Преимуществом этого измерителя уровня жидкости являются его уменьшенные габариты при достаточной надежности за счет расположения датчиков один внутри другого и введения вышеуказанной системы экранов. Это позволяет максимально приблизить датчики друг к другу, а также электроды датчиков.

Дополнительно в системах, где требуется установка датчиков в устройства успокоения колебаний уровня жидкости, снижается масса данных устройств.

Источники информации
1. JP Заявка N 54-10261, G 01 F 23/26, 1979.

2. US Патент N 3862571, G 01 F 23/26, 1975 (прототип).

Измеритель используется для измерения уровня диэлектрических жидкостей. Измеритель содержит емкостные цилиндрические датчики уровня, электроизолированные друг от друга, одни концы которых установлены на одном уровне. Датчики включают коаксиальные цилиндрические электроды и расположены коаксиально относительно друг друга. Введено не менее двух коаксиальных экранов, которые установлены между смежными датчиками и электроизолированы от датчиков. Концы датчиков, установленные на одном уровне, зафиксированы посредством коаксиальных экранных втулок, которые расположены в межэлектродном пространстве каждого датчика, электроизолированы от датчиков и закреплены у одних из своих торцов, а другие торцы экранных втулок размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси датчиков. Первый экран, установленный между смежными датчиками, выполнен в виде втулки, размещен между крепежными элементами и закреплен у одного из своих торцов, а второй выполнен в виде соединенных трубой коаксиальных элементов, один из которых прикреплен на одних концах датчиков, а другие, один или более, расположены напротив других концов датчиков. Второй экран по длине зафиксирован относительно датчиков при помощи электроизоляционных элементов. Уменьшены габариты устройства. 3 ил.

Измеритель уровня жидкости, содержащий емкостные цилиндрические датчики уровня, электроизолированные друг от друга, одни концы которых установлены на одном уровне, а также крепежные и электроизоляционные элементы, отличающийся тем, что датчики включают коаксиальные цилиндрические электроды и расположены коаксиально относительно друг друга, при этом введено не менее двух коаксиальных экранов, которые установлены между смежными датчиками и электроизолированы от датчиков, причем концы датчиков, установленные на одном уровне, зафиксированы посредством коаксиальных экранных втулок, которые расположены в межэлектродном пространстве каждого датчика, электроизолированы от датчиков и закреплены у одних из своих торцов, а другие торцы экранных втулок размещены в одной плоскости, перпендикулярной оси датчиков, кроме этого первый экран, установленный между смежными датчиками, выполнен также в виде втулки, размещен между крепежными элементами и закреплен у одного из своих торцов, а второй выполнен в виде соединенных трубой коаксиальных элементов, один из которых прикреплен на одних концах датчиков, а другие, один и более, расположены напротив других концов датчиков, при этом второй экран по длине зафиксирован относительно датчиков при помощи электроизоляционных элементов.