Термоуровнемерная рейка Смыслова Советский патент 1991 года по МПК G01F23/04 G01F23/22 

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к уровнемерным рей кам с термодатчиком, служащим для определения достижения уровнем жидкости заданной высоты благодаря большей теплоотдаче мощности питания в жидкость, чем в воздух.

Цель изобретения - повышение быстродействия благодаря созданию усповия сту пенчатого изменения теплоотвода от термочувствительного элемента при отрыве уровня жидкости от датчика (и наоборот)

На фиг 1 изображена рабочая часть термоуроенемерной рейки, т е участок закрепления термодатчика; на фиг 2 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг 3 - то же, вид сбоку, на фиг 4 - пример закрепления нескольких термодатчиков

Термочувствительная рейка содержит термодатчик 1 с термочувствительным элементом в виде таблеточного терморезистора 2 с контактными поверхностями 3 на его торцах, выполненными в виде серебряного покрытия. Терморезистор 2 прикреплен например припаян, верхней контактной поверхностью 3 к радиатору, выполненному в виде медного колпачка 4 От боковой поверхности терморезистсра 2 край колпачка 4 изолирован слоем клея 5 увеличивающим пиочность крепления терморезистора 2. в колпачке 4 Колпачок 4 скреплен в корпусе 6 в вире призмы из тсплоэлекгроизоляюосз например из полимера, кромка края колпрчка 4, кромка 5 слоя i-лг1, о v- наружный (Р данном случае нижний) вы и од 7, своим началом покрывающий поверхность Зн, образующие теплоотдающую пс верхность выполнены заподлицо с торцом 8 датчика расположенным вдоль заданного уровня жидкости От широкого нэчапа випо- да 7 отходит -узкая ысть, которая проходит сквозь пгюрезь в крае колпачка 4 изолировано от него по торцу 8 и выходит на заднюю (на фиг 1) сторону правого конца 9п корпуса, образуя, например, пр/жинный контакт 10. К краю колпачка 4 с другой стороны припаян вывод 11, который заканчивается также пружинным контактом 12 Термодатчик 1 вставлен в полость 13 рейки, образованной ее внутренней трубкой 14. в посадочное отверстие 5, расположенное перпендикулярно оси рейки, и закреплен известным образом например клеем. Посадочное отверстие 15 имеет вырез 16 для предохранение от повреждения начала ьы вода 7 при вдвигании термодзтчика 1 в по- садс- ное отверс ие 15 Контакт 11 прижимается к минусовому просоду 17 электроцепи а контакт 12 - к ппюсоаому 1S электроцепи. Все провода электроцепи, как и 17 и 18, закреплены наружной трубкой 19 или другими известным образом Полость 11 открыта сверху и снизу для того чтобы уровень жидкости в ней и

вне ее находился на одной высоте

Термочувствительный элемент 2 может иметь различную конструкцию он может быть терморезистором с отрицательным или положительным ТКС, может быть фоль0 говым терморезистором, даже термобиметаллическим реле с подогревателем расположенными в теплопроводном корпусе Он должен иметь плоскость, через которую происходит отвод тепла от нагрева

5 током питания, и она должна быть установлена вдоль заданного уровня Для уменьшения погрешности от электропроводности жидкости торец 8 вместе с выводами 7 и 11 и их контактами 10 и 11, припаянными к

0 проьодам 17 и 18 должны быть покрыты тонким слоем диэлектрика

Если необходимо определять достижение жидкостью нескольких заданных высот, могут быть сделаны варианты реек с не5 сколькими термодатчиками, размещенными на заданных уровнях Например, на фиг 4 показана рабочая масть рейки с тремя по- садочны ,1 отверстиями 15, 20 и 21 (без термодатчиков) Другие термодатчики

0 отличаются от термодатчика 1 только тем, что вывод 7 имеет контак 1 10 на другой боковой грани, те на правой по фиг. 2, причем 2-й термодатчик - н; правом конце 9п, а 3-й гермодатчик - на левом конце 9л,

5 чтобы они контактировали со своими плюсовыми проводами 22 и 23 Соединения контактов датчиков с проводами могут иметь другие известные конструкции, и количество термодатчиков может быть увеличено

0Если рейка работает в наклонном положении то торг.ц 8 датчика 1 устанавливается с соответствующим наклоном к оси рейки, чтобы при рабочем пспожении он был горизонтальным

5Устройство работает следующим образом

Исходное положение термодатчик 1 полностью утоплен в жидкости Ток питания нагревает терморезистор 2, но почти все

0 тепло уходит в жидкость через начало вывода 7, через поверхность Зв и колпачок 4 благодаря большому коэффициенту теплопередачи в жидкость, поэтому нагрев герморезистора 2 незначителен, его сопро

5 гивление практически неизменно. Уровень жидкости опустился оголилась верхняя часть датчика 1, однако ничего не изменилось в картине тепловых потоков, ибо корпус 6 нетеплопроводен сопротивление терморезистора 2 не изменилось Уровень

понижается далее, но ничего не изменяется, даже когда уровень стал ниже торца 8 ибо жидкость все еще поднимается до торца 8 за счет сил смачивания и условия теплоот- вода остались неизменными В тот момент когда жидкость оторвется от торца условия теплоотвода резко ухудшаются ибо теплопередача в воздух существенно меньше, чем в жидкость, поэтому перегрев терморезистора 2 резко возрастет его сопротивление изменится ступенчато, т е датчик срабатывает Высота мениска при смачивании менее 1 мм, т е меньше погрешности термоуровнемерной рейки, поэтому он не учитывается

При повышении уровня снизу до термодатчика 1 тепловые процессы будут обратными, когда жидкость коснется хотя бы в одном месте торца 8 он сразу же будет смочен жидкостью полностью, теплоотдача резко возрастет, температура терморезистора резко снизится а сопротивление изменится ступенчато т е датчик сработает

При несмачивающих жидкостях процессы останутся практически такими же

Формула изобретения

Термоуровнемерная рейка, содержащая полый стержень, на наружной поверхности которого выполнены окна, в которых расположен термодатчик с радиатором, термочувствительный элемент которого

подсоединен своими контактными поверхностями к электроцепи, отличающая- с я тем, что. с целью повышения быстродействия, в нее введен электротеплоиэолирую- щий корпус, установленный во внутренней

полости стержня, в окнах которого расположены торцы корпуса, при этом корпус охватывает радиатор, выполненный в виде колпака, внутри которого установлен термочувствительный элемент, нижняя контактпая поверхность которого расположена перпендикулярно продольной оси стержня и вместе с кромками колпачка установлена заподлицо с нижней поверхностью корпуса

Изобретение относится к измерительной технике, точнее к уровнемерным рейкам с термодатчиком. Цель изобретения - повышение быстродействия. В полости рейки-стержня 13 установлен термодатчик 1, содержащий термочувствительный элемент 2 в виде терморезистора, снабженный радиатором в виде колпачка 4, перпендикулярно продольной оси стержня 13, введен электротеплоизолирующий корпус 6, охватывающий колпачок 4, с установленым внутри него термочувствительным элементом 2 (ТЭ). Кромки колпачка 4 и контактная поверхность ТЭ 2 установлены заподлицо с нижним основанием корпуса 6, образуя теплоотдающую поверхность 3н, расположенную перпендикулярно продольной оси стержня. При полном погружении термодатчика 1 в контролируемую жидкость ток питания нагревает ТЭ 2, но почти все тепло уходит в жидкость через начало вывода 7, через поверхность 3в и колпачок 4 благодаря большому коэффициенту теплопередачи в жидкость. Поэтому нагрев ТЭ 2 незначителен, его сопротивление практически неизменно. В момент отрыва жидкости от нижней плоскости корпуса 6 условия теплоотвода резко ухудшаются, т.к. теплопередача в воздух существенно меньше, чем в жидкость, поэтому перегрев ТЭ 2 резко возрастает, его сопротивление изменится скачкообразно, т.е. датчик сработает, выдавая информацию об уровне контролируемой жидкости. 4 ил.

За

Фиг.З

17,

L

1Г

17,

-гт

Jt-tt

-15

2122 20

гз

21

Фиг. Ц