Индуктивный датчик электропроводности жидкости Советский патент 1991 года по МПК G01N27/07 

Изобретение относится к измерительной технике, используемой для физико-химических исследований, например к приборам, измеряющим электропроводность жидкости индуктивным, т.е. бесконтактным методом, и может быть использовано преимущественно для измерения удельной электропроводности морской воды в практике гидрохимических исследований океана.

Целью изобретения является повышение надежности конструкции и стабильности измерительных характеристик на больших глубинах, а также повышение механической прочности кварцевой трубки.

На фиг. 1 изображен индуктивный датчик электропроводности жидкости, продольный разрез; на фиг. 2 - датчик в сборе, вид в плане.

В прочном металлическом корпусе 1 размещены два тороидальных трансформатора 2, выводы от которых в виде жгутов из проводов пропущены через отверстие 3 в трубчатой части корпуса 1 для подсоединения к электронному Преобразователю (провода и преобразователь не показаны). Для прикрепления датчика к контейнеру с электронным преобразователем корпус 1 снабжен двумя лапками 4 с отверстиями под винты.

Корпус 1 закрывается металлической крышкой 5, к которой снизу прикреплена плоская кольцевая прокладка 6 из прочного изоляционного материала (например, из пресс-материала АГ4-С) винтами 7, причем диаметр окружности расположения этих винтов больше внутреннего диаметра трансформаторов 2, но меньше наружного их диаметра. Крышка 5 и кольцевая прокладка 6 герметизируют внутреннюю полость корпуса 1 с помощью уплотнительных колец 8 и 9.

В центральном отверстии корпуса 1 размещена кварцевая трубка 10, создающая стабилизированный объем жидкости на участке наибольшей плотности тока водяного витка. Высота кварцевой трубки 10 больше, чем высота датчика по его внутреннему диаметру, т.е. в месте установки кварцевой трубки, что обеспечивает стабильность высоты измерительного объема, но в то же время меньше высоты датчика по его наружному диаметру. Такое соотношение размеров обеспечивается специальным выполнением формы торцовых поверхностей крышки 5 и корпуса 1, например, как показано на фиг. 1, конической. Тем самым предохраняется кварцевая трубка 10 от боковых ударов и сколов.

Для предотвращения шунтирования водяного витка в зазоре между кварцевой

трубкой 10 и корпусом 1 в крышке 5установлено уплотнительное кольцо 11. С противоположного края кварцевой трубки 10 установлено упорное кольцо 12 из эластичного материала, аналогичное уплотнитель- ному кольцу 11, но имеющее поперечный разрез, что позволяет в зазоре между кварцевой трубкой 10 и корпусом 1 иметь давление, равное давлению внешней среды.

0 Благодаря этому кварцевая трубка 10 разгружается от одностороннего действия давления и может выдержать давление воды на самых больших глубинах, так как ее материал работает только на сжатие.

5Оба кольца 11 и 12 являются также и

элементами эластичного крепления кварцевой трубки 10 в корпусе 1 и крышке 5. Эффективность и надежность крепления повышена за счет того, что на внешней по0 верхности кварцевой трубки 10 в местах сопряжения с кольцами 11 и 12 выполнены кольцевые выточки. Это. с одной стороны, позволяет получить точный размер для установки уплотнительного кольца 11 и обеспе5 чить тем самым необходимую степень сжатия уплотнительного кольца 11 и надежность уплотнения, а с другой - обеспечить надежную фиксацию по высоте кварцевой трубки 10, предотвращая тем самым ее осе0 вое перемещение в процессе эксплуатации. Крепление крышки 5 к корпусу 1 осуществлено с помощью изоляционной кольцевой прокладки 6, скрепленной с крышкой 5 винтом 7, и накидного фланца 13 из изоля5 ционного материала, упирающегося в кольцевой уступ 14 корпуса 1. Такое выполнение кольцевой прокладки 6 позволяет крепить ее к крышке 5 с помощью винта 7 со стороны внутренней полости корпуса 1 датчика и к

0 корпусу 1 без нарушения его изоляционного покрытия. Кроме того, благодаря большой площади соприкосновения поверхностей кольцевой прокладки 6 с поверхностями крышки 5 и корпуса 1 датчик можно исполь5 зовать на больших глубинах до 6-10 тыс. м со значительными давлениями внешней среды. Кольцевая прокладка 6 и накидной фланец 13. выполнены с выступами 15, в которых имеются отверстия: в кольцевой

0 прокладке 6 под головку винтов 16, а в накидном фланце 13 - резьбовые. Винты 16, стягивающие кольцевую прокладку 6 и накидной фланец 13, могут быть изготовлены из изоляционного материала, например из

5 капролона. Возможно также использование шпильки (вместо винта) с правой и левой резьбами по концам и шестигранником посередине.

Корпус 1 и крышка 5, выполненные из высокопрочного металла, имеют изоляционное покрытие по всей поверхности, контактирующей с морской водой. Надежность сцепления покрытия с металлом этих основных деталей обеспечена полным отсутствием на их внешних поверхностях таких элементов, как резьба, резкий переход и т.п. Резьба в крышке 5 под винты 7 выполнена в глубоких отверстиях в районе внутренней герметизированной полости корпуса и может быть вообще без покрытия. Все канавки под уплотнительные кольца выполнены со скруглениями также без резких переходов.

Датчик работает следующим образом.

При погружении его в воду образуется замкнутый виток воды, охватывающий оба трансформатора 2. При подключении электропитания к одному из трансформаторов во втором наводится напряжение, пропорциональное электропроводности воды. Центральное отверстие корпуса, по которому замыкается водяной виток, калибровано в соответствии со строго определенными размерами кварцевой трубки 10. стабильными при различных температурах и давлениях. Напряжение, наведенное во втором транс- форматоре, преобразуется в величину, пропорциональную электропроводности воды, и передается по кабелю на судно, с которого производятся измерения, либо регистрируется на магнитном или ином носителе. Важ- нейшей характеристикой работы датчика является достоверность результатов, которая может быть обеспечена высокой стабильностью и надежностью работы его в условиях эксплуатации.

Датчик обеспечивает высокую стабильность измерительных характеристик и надежность работы в наиболее тяжелых условиях эксплуатации - на больших глубинах (порядка 6-10 тыс.м). Мирового океана. Высокие давления среды (порядка 600-1100 кгс / см2), характеризующие наибольшие глубины океана, требуют использования в качестве прочного корпуса только высоколегированных закаливаемых сталей, т.е. проводящего материала, что допустимо только при условии нанесения на всю поверхность металла, соприкасающегося с морской водой, высококачественного изо

ляционного (в первую очередь) и антикоррозионного (во вторую очередь) покрытия. Технологические требования к конструкции металлических корпуса и крышки, позволяющие добиться качественного и долговечного покрытия, сводятся , в основном, к отсутствию резких переходов, острых кромок резьб. Именно этим требованиям удовлетворяет данный индуктивный датчик электропроводности жидкости.

Кроме того, обеспечивается высокая механическая прочность кварцевой трубки, так как кварцевая трубка надежно защищена от осевых смещений, выпадений, боковых ударов и сколов.

Формула изобретения

1. Индуктивный датчик электропроводности жидкости, содержащий два соосно расположенных трансформатора, заключенных в металлический корпус, имеющий герметичное и непроводящее покрытие, в центре которого установлена кварцевая трубка с уплотнительным и упорным кольцами, а в кольцевом зазоре корпуса установлена втулка из изоляционного материала и уплотнительные кольца, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности конструкции и стабильности измерительных характеристик на больших глубинах, в него введен фланец с радиальными выступами, выполненный из изоляционного материала и упирающийся в уступ корпуса, а изоляционная втулка выполнена в виде пло-- ской кольцевой прокладки с радиальными выступами, установленной между крышкой и корпусом с внешней их стороны и закрепленной на крышке со стороны внутренней полости корпуса и на корпусе посредством радиальных выступов кольцевой прокладки и накидного фланца.

2. Датчик по п. 1,отличающийся тем, что, с целью повышения механической прочности кварцевой трубки, торцовые поверхности индуктивного датчика электропроводности жидкости выполнены таким образом, что высота кварцевой трубки больше высоты датчика по внутреннему его диаметру и меньше высоты по наружному его диаметру.

Изобретение относится к измерительной технике, используемой для физико-химических исследований, в частности к приборам, измеряющим электропроводность жидкости индуктивным, т.е. бесконтактным методом, и может быть использовано преимущественно для измерения удельной электропроводности морской воды в практике гидрохимических исследований. Цель изобретения - повышение надежности конструкции и стабильности измерительных характеристик датчика. В результате выполнения накидного фланца 13 из изоляционного материала, упирающегося в уступ корпуса 1, выполнения изоляционной втулки 6 в виде плоской кольцевой прокладки с радиальными выступами, которая установлена между крышкой 5 и корпусом 1 с внешней их стороны и закреплена на крышке 5 со стороны внутренней полости корпуса 1 и на корпусе 1 посредством радиальных выступов кольцевой прокладки 6 и накидного фланца 13, а также выполнения торцовых поверхностей датчика таким образом, что высота кварцевой трубки 10 больше высоты датчика по внутреннему его диаметру и меньше высоты по наружному его диаметру, достигается надежность изоляционного покрытия датчика и механическая прочность кварцевой трубки в наиболее тяжелых условиях эксплуатации (на больших глубинах порядка 6 - 10 тыс. м). 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

Фиг. 2