Емкостной преобразователь концентрации Советский патент 1983 года по МПК G01N27/22 

2. Преобразователь по п.1, о т личающийся тем, что цилиндрические стаканы с одного торца снабжены гофрами, а в нижней и верхней частях - трубками для заполнения исследуемой жидкостью.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся, тем, что он снабжен измерителем давления,

расположенным между цилиндрически ми стаканами.

1. ЕМКОСТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ, содержащий корпус с проточной частью, в которой размещены элементы электрического конденсатора, изолированные от .кор пуса и выполненные в виде концентрических цилиндров, соединенных с помощью крестообразных оснований с выводами электрических разъемов, о т лича щийся тем, что, с целью повьоиения точности путем устранения влияния дестабилизирующих факторов в.элементах электричейкого конденсатора; выполнены внутренние полости, образованные- цилиндри -: с ческими стаканами, герметично соединенными по торцам, в которых размещены электроды корректирующего емкостного преобразователя, выполненные также в виде концентрических цилиндров, сцентрированных изоляторами и соединенных с выводами дополнительного электрического разъема, размещенного на корпусе.

i

Изобретение относится к измерительной технике и может быть исползовано для анализа физико-химических свойств веществ, которые можно преобразовать в изменение емкости, например концентрации.

Известен резонансный измеритель сплошности неполярных жидкостей, содержащий систему отрезков для линий, равномерно распределённых в мерном объеме Cl .

Недостатком известного устройства является узкий диапазон исследуемых жидкостей (с диэлектрической постоянной не более 2,0) и недостаточная точность измерения.

Из известных устройств, -применя емых для измерения концентрации, наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является емкостный преобразователь концентрации, содержащий корпус с проточной частью, в которой размещены элементы электрического конденсатора, изолированные от корпуса и выполненные в виде концентрических цилиндров, соединенных с помощью крестообразных оснований, с выводами.электрического разъема 2

Недостатком известного преобразователя является низкая точность измерения из-за влияния дестабилизирующих факторов, например температуры, давления, загрязнения и т.п. Влияние температуры на показания приходится учитывать в процессе обработки экспериментальных материалов. Для этого проводят дополнительные измерения температуры что удлиняет время эксперимента, требует дополнительных затрат и удрожает эксперимент. Отсутствует воможность учесть влияние других факторов, например загрязнение масла, изменение его состава под воздействием температуры и времени его использования.

Цель изобретения - повышение точности измерения путем устранения влияния дестабилизирующих факторов .

Указанная цель достигается тем, что в известном емкостном преобразователе концентрации, содержащемг

корпус с проточной частью, в которой размещены элементы электрического конденсатора,, изолированные от корпуса и выполненные в виде 5 Концентрических цилиндров, соединенных с помощью крестообразных оснований с выводами электрических разъемов, в элементах электрического конденсатора выполнены внутQ рённие полости, образованные цили. ндрическими стаканами, герметично, соединенными по торцам, в которых размещены электроды корректирующего емкостного преобразователя, выполненные также в виде концентрических цилиндров, сцентрированных изоляторами и соединенных с выводами дополнительного электрического разъема, размещенного на корпусе.

Кроме того, цилиндрические стаканы с одного торца снабжены гофI рами, а в нижней и верхней частях .трубками для заполнения исследуемой жидкостью. .

Преобразователь концентрации 5 снабжен также измерителем давления, расположенным между цилиндрическими стаканами.

На фиг. 1 представлено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 0 корректирующий конденсатор; на

фиг. 3 - график зависимости диэлектрической постоянной синтетического м.асла (чистая жидкость) от температуры на фиг. 4 - зависимость

диэлектрической постоянной смеси

масла с воздухом от процентного содержания воздуха при различньах фиксированных температурах.

Емкостный преобразователь концентрации (фиг.1) состоит из корпуса 1 с проточной частью 2, в которой размещены измерительный конденсатор 3, состоящий из отдельных элементов электрического конденсатора, собранных из цилиндрических

стаканов 4 и 5, размещенных коаксиально один относительно другого и скрепленных через один с помощью крестовин б и 7, которые соединены с выводами электрических- разъемов

§. и 9. Крестовины б электрически соединены со стаканами 4, а 7 - со стаканами 5. Один или несколько

цилиндрических стаканов 5 выполнеНы с внутренними полостями 10, образованными боковыми поверхностями цилиндрических стаканов 11,. соединенными между собой герметично по торцу. Внутри полости 10 размещены цилиндрические электроды 12, изолированные и сцентрированные относительно боковых поверхностей цилиндров 11 с помощью изолятьров 13

Электроды 12 и боковые поверхности цилиндров 11, соответственно подключенные к разъемам 14 и 9, об-i разуют корректирующий конденсатор 15 Сверху корпус 1 снабжен крышкой 16.

В верхней части цилиндрические стаканы 11 имеют гофры 17 и трубки 1 и 19 для заправки чистой жидкостью полости 10 (фиг.2).

Крестовины & и 7 крепятся на стяжном винте 20 с помощью втулки 21 и гаек 22 и 23, Крестовины 6 электроизолированы относительно стяжного винта 20 изоляторами 24. Посредством крестовины7 измерительный 3 и корректирующий 15 конденсаторы крепятся в корпусе 1 при помощи гайки 25, Крестовины 7 и последняя-обкладка , конденсатора 3 электроизолированы относительно корпуса изоляторами 26.с

Между .цилиндрическими стаканами 4 и 5 уста:навливают насадок 27 измерения полного и статического давления.

При изменении концентрации воздуха в масле преобразователь работает следукяцим образом.

. Преобразователь концентрации подключают к измерительному прибору. Снимают характеристики корректиру-. ющего 15 и измерительного 3 конденсаторов, заполненных воздухом, затем заполняют полость 10 корректирующего конденсатора 15 и проточную часть датчика 2 исследуемой жидкостью без примесей и воздушных -; включений и снимают их характеристики по температуре с целью уточнения постоянных коэффициентов, которые зависят лишь от их геометрии.

Устанавливают емкостный преобра зователь в рабочую магистраль и осуществляют прокачку испытуемой жидкости через проточную часть 2. Испытуемая жидкость, проходя между элементами измерительного конденсатора 3, нагревает или охлаждает жидкость в полости 10 до температуры прокачиваемой жидкости., в результате чего корректирукнций конденсатор 15 будет отслеживать изменение ..диэлектрической постоянной чистой жидкости, а следовательно, позволит внести корректировку в измерение концентргщии или других свойств прокачиваемой жидкости через измерительный конденсатор 3.

Кривые влияния температуры на диэлектрическую постоянную масла представлены на фиг. 3 (кривая 28Х а кривые влияния наличия воздуха на диэлектрическую постоянную при

постоянных температурах 70, 100 и - соответртвеино графиками 29, 30 (фиг.4 ).

При измерении концентрации масла, содержание воздуха в котором

0 от О до 100%, емкость измерительного конденсатора изменяется на 7080% при постоянной температуре, а изменение температуры чистой жидкости от О до 180°С приводит

5 к изменению емкости конденсатора на 30%,

Следовательно, если при измерениях концентрации воздуха в масле будет изменяться ,не только количество воздуха, но и температура, то

0 отсутствие учета ее влияния може привести к ошибке в измерении до 25%, что недопустимо.

Поэтому и данной конструкции измерителя и введен корректирующий конденсатор 15.

Сигналы с измерительного конденсатора 3 поступают в измерительный прибор с разъемов 8 и 9, ас корректирующего 15 - с разъемов 9 и 14

0 (фиг. 1), по значениям которых и тарировочным кривым с учетом масштабных факторов рассчитывается процентное содержание воздуха или других включений в жидкость:

NlSls K-lj).

-too, (1)

где. х„„,- объемная часть воздуха,

оиз(,

находящаяся в жидкости, %; емкость, измеряемая корректирующим конденсатором 15; емкость, измеряемая корректирующим конденсатором 15, заполненным воздухом;

Сц,- емкость, измеряемая измерительным конденсатором 3; К, - масштабные коэффициенты, зависящие от конструкции емкостного измерителя концентрации.

В связи с тем, что площадь измерительного конденсатора может быть отличной от площади сечения в рабочем участке объекта, то процентное объемное содержание воздуха в масле и рабочем участке следует определять по зависимости

60

(2;

где XgQj- объемная часть воздуха,

рассчитанная по занисимос65 , . . ти (1), %;

Хр - объемная часть воздуха, рассчитанная для рабочей полости;

статическое давление, из- ,

СТ2Т меренное насадком 27;

Р стрп статическое давление в рабочей полости. Преимуществом предлагаемого технического решения является учет автоматического влияния температуры, изменения состава испытуемой жидкости в результате теплового воздейfev

ствия на неё, загрязнения другими компонентами в процессе измерения.

Предлагаемый преобразователь позволяет сократить время обработки ре зультатов эксперимента г, выявить изменение физико-химических свойств масел в системе смазки ГТД, повысить точность в измерении наличия воздуха в масл или топливе, а так10,же сократить времятарировки измерителя. -- .

18

tOi

200 i.C

,

f(%cod.Stad)

WD,%Ss3dyxa