Емкостной проточный датчик Советский патент 1983 года по МПК G01N27/22 

00

о

СП

Изобретение, относится к измерительной техиирсе и может быть использовано Д.ЧЯ контроля и автоматизации и измерения таких параметров веществ влажностго, плотность, вязкость, состав, несплоишость потока и других хруккциона. связанных --с измерением диэлектрической прони1тае юсти или удельной электропроводности, а также для измерения электризации диэлектри ческих л:}1дкоотек и газов. Известен емкостной датчик, состоя rj, из .корпуса с Флан1, к чувствительного элемента (многоцилиндрового ко-аксиального конденс 1торау , вьтолнениого в виде набора полых цилиндрИческих электро7дов с чередующейся полярностью, в кот.ором электроды фиксируются с помощью заземленных металлическл.х вк.г1адьк ей и Г1 тио:;тов, злектрическ) изолированных от рабочих электро.цоз фторопластовыми проткладка пт Ul j К недостаткам такого датчика следует отнести с.пожност1-. в обеспечении наденного контакта заземленного -итиф та с э.пектродами соответствующей полярности. Грог.ю того, на.пичие метгшлических вкладышей з межэлектродном пространст.зе увеличивает гидравличес шения полезной нлощади электродов) и созддает siepaDi-ioMepHocTb электромаг нитного поля датчика, которую трудно учесть при проведении точных измерений электрофизических характеристик зещестз, а присутствие диэлектрических прок.ладок в межэлектродном пространстве приводит к температурной зависимости рабочей емкости датчика. Известен также ем.костной датчик BecimomnocT-tj потока, состоягций из кор пуса с фланцами и чувствительного эле мента 1 многоцилиндрового коаксиггльного конденсаторг4; , выполненного в виде двух цельноточенных коаксиальных обкладок, взаимное положение которых фиксируется с помощью расположенного в центре датчика, винта с изолятором и установленных в торцовой части внеш них электродов ИЗОЛЯЦРЮННЫХ и экран. ных колец 2 . Недостатками этой конструкции являются сложность изготовления цельноточенных коаксиальных обкладок .конден саторОБ. а также погрешность выходного сигнала, вызванная влиянием температуры контролируемой и окрун аю цей сред из-за ргал.ичия изоля7:ора в центре датчика ., непосредственно между рабочими электродами;. Конструкция ; также не обеспечивает надлежащей устойчивости к вибрациям валедствибг того, что эле.;троды закреплены консольно. Наряду с этим электромагнитное поле такого датчика является неравномерным из-за наличия краевых полей на торцах электродов. Наиболее близким по технической сущности К предлагаемому является емКОСТНО.Й проточный да1чик, содержащий многоцилиндровый конденсатор, выпол- . .ненный в виде расположенной между крестообразными основаниями cиcтe Ы электродов с токоподводами и выводами, у которой электроды одной полярности снабжены охранными электродами, зафиксированными находящимися на торцовых частях кольцевыми изоляционными прокладками Г. К недостаткам данной конструкции следует отнести наличие трудноучитываемых внутренних паразитных полей рассеяния в рабочих межэлектродных промежутках датчика, возникающих вс-педствие того, что токоподводы к основным и охранным электрода.м, слу .жащке ,цля обеспечения электрической с.вязи между ними и представляющие собой металлические штифты, закреплены в отверстиях электродов в радиальi:OM направлении и поэтому оказывакяся внесенными в поле коаксиального конденсатора, что неизбежно приводит к погрешности аналитического расчета начальной емкости датчика, а следовательно и к погрешности измерений. Наряду с этим токоподводы такого датчика tie экранированы друг от друга и между ними образуется паразитная емкость, что приводит также к погрешности измерений. Кроме того, наличие гдгткфтов приводит к уменьшению полезной площади электродов, что, в свою очередь, .ведет к потере чувствительности и росту погрешности измерений, и радиальное расположение токоподводов усложняет процесс сборки и разборки датчика, -требует разработки специального оборудования для т.очного согласования отверстий в электрода.х, затрудняет унификацию отдель-мых узлов д.атчика ( в частности электродов , создает трудности в обеспечении надежного контакта с электродами . Целью изобретения является повьпление точности измерений электрофизических свойств жидкостей и газов и улучшение технологичности изготовлени.я емкостного проточного датчика. Цель достигается тем, что в емкостном проточном датчике, содержащем корпус и многоцилиндровый коаксиальный конденсатор,,, выполненный в виде расположенной между крестообразными основаниями системы электродов с токоподводами и выводами от них, у которой электроды одной полярности снабжены охранными э.пектродами, зафиксированн(лч1и на5годящ.имися на торцах кольцевыми изоляционными пpoклaдкa и, ТОКОПО7ДВОДЫ ко всем группам электродов подведены к их торцовым частям и закреплены внутри изоляционных вкладышей, снабженных центрируюиими канавками и установленных в полостях металлических ребер крестообразных оснований, причем токоподводы к охраняемым электродам пропущены через продольные отверстия, выполненные в охранных электродах, и изолированы от них. На фиг.1 изображен емкостной проточный датчик, общий вид,в разрезе; на фиг.2 - .схема монтажа вывода от электродов через отверстияв охранны электродах) на фиг.З - конструкция крестообразного основания, вид на фиг.4 - сечение А-А на .фиг.1. Датчик состоит из корпуса 1 с фланцами, внутри которого закреплен коаксиальный конденсатор, состоящий из полых цилиндрических электродов 2 одной полярности, электродов 3 дру гой полярности и охранных электродов 4. Взаимное расположение охранных электродов и внутренних электродов фиксируется с помощью изоляционных прокладок 5, размещенных в канав ках этих электродов. Весь пакет элек тродов собран между двумя крестообразными основаниями б с полыми ребра ми. Основания могут быть изготовлены путем литья, или штамповки. В полости ребер вставлены изоляционные вклады- ши 7, которые могут быть выполнены и фторопласта, стеклотекстолита, керамики или других изоляционных материа лов. Вкладыши снабжены концен.трическими центрирующими канавками для установки электродов и имею отверстия 8 для токоподводов 9, соединенных с вр.дводами 10. Каждое осн.ованйе имеет по три ребра. Стенки каждого ребра используются для экранирования только одного вывода, т.е. через полость первого ребра проходит вывод от элек тродов одной полярности, через полость второго ребра проходит вывод от электродов другой полярности и через полость третьего ребра проходи вывод от охранных электродов. Основа ния совместно с пакетом электродов скрепляются между собой сборным полым стержнем 11 с резьбой на концах и гайками 12 и 13 обтекаемой формы. Гайка 13 снабжена отверстием для вывода проводов от термометра сопротив ления 14 и одновременно создает упло нение оболочки 15, через которую пропущены эти провода. Пробка 16 и прокладка 17 служат для герметизации термометра сопротивления. На выходе из корпуса выводы датчика помещены в цилиндрические э.краны 18, укреплен ные в основаниях. Герметичность вынодов создается с помощью приваренных к корпусу бобымек 19, прокладок 20, уп.лотнительных муфт 21 и стеклянных проходных изоляторов 22. Вывод от электродов проходит через изолятор 23, установленный в отверстиях охранного электрода. Устройство работает следующим образом. Датчик с помощью фланцев закрепляется на трубопроводе с контролируемой или исследуемой средой. При прохождении исследуемой среды в пространстве между электродами 2 и 3 устанавливается определенное значение емкости датчика. Изменения параметров протекаемой среды, например состава, сплошности потока, плотности, вязкости и .пругих, функционально связанных с электрическими параметрами среды,вызывает изменение емкости, которое измеряется прибором, подключенным к выводам датчика, например мостом с тесной индуктивной связью, позволяющим измерять емкость, проводимость или тангенс угла диэлектрических потерь. Предлагаемый емкостной проточный датчик позволяет исключить из результата измерения паразитные емкости, обр.азованные токоподводами к рабочим И охранным электродам. Такой эффект, достигается благодаря тому, что все ТОКОПОДВОДЫ, проходящие в полостях ребер оснований, независимо друг от друга .оказываются частично кранированными металлическими стенками этих оснований, которые электрически соединены с корпусом датчика (.экраном. Размещение токоподводов датчика в торцах электродов дает возможность обеспечить надежный контакт с ними исключить погрешность за счет неравномерности электромагнитного поля в межэлектродном пространстве, создать условия для равномерного распределения контролируемого потока через датчик и улучшить технологичность изготовления датчика. Таким образбм, предлагаемое изобретение позволяет повысить точность измерений электрических свойств жидких и газообразных веществ, а также улучшить технологичность изготовления датчика. Предлагаемый датчик также позволяет расширить диапазон измеренной диэлектрической проницаемости путем изменения начальной емкости, используя набор унифицированных цилиндрических электродов разного диаметра.

1Э

18

21

12

фигЛ