Датчик диэлькометрического влагомера Советский патент 1984 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения микровлагосодержаний в ди электрических жидкостях и может быт использовано, в частности, в дизлькометрических -влагомерах систем кон роля степени обводненности авиацион чых топлив, Известен датчик диэлькометрИческ влагомеров, принцип работы которого основывается на использо.вании задис мостидиэлектрической проницаемости контролируемой жидкости от содержания в ней эмульсионной .воды. Этот датчик представляет собой емкостный измерительный преобразователь, как правило, в виде коаксиальной измери тельной системы электродов, через которые прокачивается исследуемая жидкость. Датчик включается в высокочастотные мостовые или генераторные измерительные схемы, образуя их активные элементы Cl. Недостаток известного, датчика за 1слючается в низкой точности измереНИИ, обусловленной конструктивным н совершенством, в том числе использу мьах электростатических сепараторов. Наиболее близким техническим реш нием к изобретению является датчик диэлькометрического влагомера, содер .жащий коаксиальную систему из трех электродов, выполненную в виде полого цилиндрического наружного электро да являющегося одновременно корпусом, и двух аналогичных внутренних электродов, установленных на выходе датчика, на входе которого установлен электростатический сепаратор, электроды которого подключены к ис точнику постоянного высокого напряжения, причем наружный и ближайщий к нему внутренний электроды образуют эталонный измерительный кангш, а оба внутренних электрода - обводненный измерительный канал 121 Данному датчику присуща недостаточная точность измерений микровла осодержаний в исследуемой жидкости, что не удовлетворяет современные нужды контроля обводненности авиационных топлив, ввиду конструктивных особенностей используемого электростатического сепаратора, не обеспечивающего полную концентрацию в коль цевой зоне обводненного измерительного канала, собственно, и ее должно формирование, как это предусмотрено методикой сравнительных измерений, содержащейся в контролируемом потоке жидкости воды. В результате известна ее часть не участвует в измерительном процессе, что негативно отражается на доверительности;получаемых результатов. Кроме того, имеющее ,место выполнение электродов электростатического сепаратора в виде сплошных цилиндров увеличивает гидродинамическое сопротивление датчика, а это снижает оперативность работы централизованных систем заправки воздушных судов. Цель изобретения - повышение точности измерений микровлагосодержаний в авиационных топливах. Поставленная цель достигается тем, что в датчике диэлькометрического влагомера, содержащем коаксиальную систему из трех электродов, выполненную в виде полого наружного электрода,, являющегося одновременно корпусом, и двух аналогичных внутренних электродов, установленных на выходе датчика, на входе которого установлен электростатический сепаратор, электроды которого подключены к источнику постоянного высокого напряжения, причем наружный и ближайший к нему внутренний электроды образуют эталонный измерительный канал, а оба внутренних электрода - обводненный измерительный канал, электроды электростатического сепаратора выполнены в виде двух ленточных спиралей, продольные оси которых расположены диаметрально противоположно и симметрично относительно центральной оси датчика, при этом витки спиралей размещены взаимно чередуясь, а расстоя-; ния между обращенными друг к другу их поверхностями равны величине кольцевого зазора между внутренними электродами . На фиг. 1 .представлена конструкция датчика диэлькометрического вла.j4oMepa, принципиальный вид; на фиг. 2 -.4 - сечения А-А, Б-Б и Б-В соответственно. I Датчик диэлькометрического влагомера содержит коаксиальную измерительную систему из трех электродов в виде полых цилиндров, а именно наружного электрода 1, являющегося одновременно корпусом, и двух внутренних электродов 2 и 3, установленных на .выходе датчика, встроенный на входе датчика электростатический сепаратор, состоящий из двух электродов 4 и 5, и втулки, б и 7 для крепления соответствующих электродов 2-5, Электроды 2, 1 и 3 соединены попарно с входами 8 и 9, например, высокочастотной мостовой измерительной схемы, причем наружный () и внешний внутренний (2) электроды образуют обезвоженный (эталонный) измерительный канал, а оба внутренних электрода (2 и 3) образуют обводненный измерительный канал {названные каналы расположены между указанными электродами) . Электроды 4 и 5 подключены к разным зажимам источника постоянного высокого напряжения и выполнены в виде ленточных спиралей, в частности трехвитковых, продольные оси которых расположены диаметрально противоположно и симметрично относительно центральной оси датчика, при этом витки спиралей размещены взаимно чередуясь, а расстояния между обращенными друг к другу их поверхностями в экстремальных положениях (относительно центральной оси датчика) равны величине кольцевого зазора меж ду внутренними электродами 2 и 3. Втулки 6.и 7 выполнены из диэлектрического материала (например, из фторопласта, имеющего диэлектрическую проницаемость, близкую по значению диэлектрической проницаемости авиатоплив) и укреплены посредством прес совой посадки в наружном электроде 1. Поверхности (активные) электродов 1-5, контактирующие с авиатопливом, имеют гидрофобное покрытие для исключения .образования на них водяных пленок. Все внутренние элегченты датчика профилированы должным образом в гидродинамическом отношении для устранения турбулентности в потоке авиатоплива. Монтаж датчика в тру- бопроводную топливную магистраль производится при пЬмощи концевых фланцев на корпусе датчика с центрирующими отверстиями. Работа датчика диэлькометричес, кого влагомера осуществляется следую щим образом. Поток контролируемой на микровлагосйдержание диэлектрической жидкости пропускается (прокачивается) под давлением через датчик снизу вверх (фиг. 1). При прохождении этоITO потока через электростатический сепаратор под действием электроди; нагйических сил происходит миграция к пель эмульсионной воды, обладающих значительными дипольными моментами, к его электродам 4 и 5 с разнозначными потенциалами. В результате в про ходной полости датчика образуются две фракции контролируемой жидкости, а именно обводненная, т.е. включающа в сконцентрированном виде всю содержащуюся в ней влагу, которая имеет вид спирального жгута, формируемого относительно средней окружности пере крытия (в плане) фигурных электродов 4 и 5, обезвоженная, протекающая через центральную часть датчика и его пристеночную зону. При своем движении .на выходе из датчика эти две искусственно созданные жидкие фрак ции минуют соответственно обводненный измерительный канал между электро дами 2 и 3 и обезвоженный измерит льный канал между электродами 1 и 2. . С помощью коаксиальной измерительной системы из пар электродов 2, 3 и 1, 2 находятся значения диэлектрических проницаемостей сред обводненного и обез.воженного измерительных пространств, которые определяют величины емкостей, подключенных ко входам : 8 и 9 высокочастотной мостовой измерительной схемы, которая автоматически производит их сравнение. В случае, если сигнал разбаланса мостовой схемы превысит предварительно аттарироваиный допустимый уровень микровлагосолержания в контролируемой жидкости, может быть подана световая, или звуковая сигнализация, в частности, в систему централизованной заправки воздушных судов, а также прекращена их заправка. Таким образом, предлагаемый датчик . диэлькометрического влагомера обеспечивает высокую точность контрольных измерений степени микровлагосодержания в исс.педуемой диэлектрической жидкости. Это достигается за счет повышения эффективности функционирования встроенного электростатиче.ского сепаратора, что позволяет оптимально использовать в измерительном процессе всю содержащуюся в контролируемом потоке диэлектрической жидкости эмульсионную воду и рационально, учитывая ее мизерность с точки зрения доверительности получаемых результатов . Содействующими этому факторами являются также разделение контролируемой жидкости на две сопоставляемые фракции в едином ее потоке, что не требует каких-либо дополнительных эталонов объекта исследования, не нарушает его исходного физического состава и устраняет температурные погрешности ввиду известного дифференциального принципа действия измерительного моста, а также применение коаксиальной измерительной систели, совершенно сочетающейся с трубопроводными трактами. В этом плане важно формирование обводненной фракции жидкости в виде спирального жгута, так как это позволяет при указанных кон-г1 структивных особенностях электростатического сепаратора рационально согасовывать его 1 аботу с кольцевым зазором между внутренними электродаи и тем самым уменьшить его величину, способствуя повышению чувствительности измерений по причине обратно пропорциональной зависимости между значением емкости и расстоянием между лектродами емкостного измерительного преобразователя. Кроме того, спеифическое выполнение электродов встроенного электростатического сепаратора в виде двух ленточных спираей позволяет максимально реализовать используемый электрогидродинамический эффект при меньших продольных габаритах датчика и снизить его гидродинамическое сопротивление, что увеличивает скорость прокачки через датчик контролируемой жидкости и тем самым, повышает оперативность efo действия.

/f-1

L,e.z

6-6

5.

ДАТЧИК ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКОГО ВЛАГОМЕРА, содержащий коаксиальную систему из трех электродов, выполненную в виде полого цилиндрического наружного электрода, являющегося одновременно корпусом,и двух аналогичных внутренних электродов, установленf ,ных на выходе датчика, на входе которого установлен электростатический сепаратор, электроды которого подключены к источнику постоянного высокого напряжения, причем наружный и ближайший к нему внутренний электроды образуют эталонный измерительный канал, а оба внутренних электрода обводненный измерительный канал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, электроды электростатического .сепаратора выполнены в виде двух ленточных спиралей, продольные оси которых расположены диаметрально противоположно и симметрично относительно центг ральной оси датчика, при этом витки t спиралей размочены взаимно чередуясь,, а расстояния между обращенными друг к другу их поверхностями равны величине кольцевого зазора между внутре ними электродами. 3 1 00 со tfat.l

Вб