Проточный емкостный датчик для определения концентрации воды в нефтепродуктах Советский патент 1992 года по МПК G01N27/22 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения количественного состава воды в нефтепродуктах.

Известно устройство для контроля наличия воздуха в жидкости , . содержащее цилиндрическую смесительную камеру, обечайка которой используется в качестве одного электрода, и установленный на оси обечайки второй цилиндрический электрод. Недостаток указанного устройства является его низкая эффективность при измерении содержания воды в органическом топливе (особенно при больших концентрациях воды).

Сепарация компонент смеси при больших содержаниях воды приводит к пространственной неоднородности, которая обусловливает значительные погрешности измерений. Кроме того, непосредственный контакт электродов с контролируемой смесью по мере роста ее электропроводности с увеличением содержания воды делает устройство непригодным для определения емкости измерительной ячейки.

Наиболее близка к предлагаемому устройству ячейка для измерения диэлектрической проницаемости гетерогенной смеси содержащая полый цилиндрический корпус из электроизоляционного материала, на внешней поверхности которого под углом к образующей размещены с изолирующим зазором два плоских электрода, причем каждый из электродов образует по длине корпуса не менее одного полного витка спирали. Недостатком прототипа является неработоспособность ячейки в области больших концентраций воды в жидком топливе, обусловленная тем, что вода, обладая более высокой электропроводностью и диэлектрической проницаемостью оказывает экранирующее воздействие на обкладки конденсатора

(Л

С

v| XI

4 ГчЭ

СО

Цель изобретения - повышение точности определения концентрации воды в нефтепродуктах.

На фиг. 1 схематично изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - поперечные разрезы А-А, Б-Б, В-В на фиг. 1.

Проточный емкостный датчик определения концентрации воды в нефтепродуктах содержит полый цилиндрический корпус 1 из электроизоляционного материала, на внешней поверхности которого под углом к образующей уложены в виде спирали с изолирующим зазором 2 плоские электроды 3- 4, 5-6, 7-8. например, трех идентичных конденсаторов, образующие по длине корпуса 1 по меньшей мере один полый виток. Пары оппозитно размещенных обкладок 3- 4, 5-6, 7-8, равномерно распределены по периметру поверхности корпуса 1, причем нечетные электроды 3, 5, 7 снабжены набором цилиндрических электропроводящих штырей 9, установленных в сквозных радиальных отверстиях корпуса 1 заподлицо с внутренней поверхностью стенки корпуса 1 по всей длине электродов 3,5, 7 и соединенных электрически с электродами 3, 5, 7. Датчик работает следующим образом. Контролируемая смесь нефтепродуктов и воды прокачивается через полость корпуса 1. В зависимости от содержания воды в нефтепродуктах изменяется ее диэлектрическая проницаемость, что вызывает измерение емкости, измеряемое например, с помощью моста емкостей. В процессе измерений последовательно опрашивают электроды 3-4, затем 5-6, и 7-8 соответствующих конденсаторов. При подключении к мосту одного из конденсаторов (например, с электродами 3-4), электроды (5-6, 7-8) осталь- ных конденсаторов заземляются. Аналогичные переключения осуществляются при переходе к опросу конденсатора с электродами 5-6, а затем 7-8.

Использование нескольких идентичных конденсаторов, с помощью которых создается вращающееся электрическое поле, является дополнительным средством интегрирования результатов измерений. В рамках настоящего изобретения данное средство направлено прежде всего на снижение погрешности, связанной с неоднородностью электрического поля конденсатора, один из электродов которого

покрыт слоем диэлектрика, а другой контактирует с контролируемой средой.

При наличии пространственной неоднородности распределения компонент смеси,

которая может иметь место в расслоенных режимах течения и в других случаях, характеризующих сепарацией компонент, неоднородность электрического поля приводит к изменению результатов измерений, свя0 занным с типом сепарации, хотя среднее объемное содержание при этом может оставаться постоянным. Вращающееся электрическое поле позволяет получить данные о емкости измерительной ячейки при движе5 нии неоднородного поля по всему периметру измерительной ячейки, и затем в результате интегрирования полученных данных найти среднее значение емкости, которое не зависит от распределения ком0 понент, а определяется только средним объемным содержанием.

При выполнении корпуса 1 датчика из материала с низкими адгезионными свойствами по отношению к смеси нефтепродук5 тов точечный контакт электропроводных штырей 9 с контролируемой средой, достигаемый за счет равномерного распределения штырей 9 по поверхности датчика позволяет минимизировать эффект налипа0 ния на металлическую поверхность контакта тяжелых фракций нефтепродуктов. Формула изобретения Проточный емкостный датчик для определения концентрации воды в нефтепродук5 тах, содержащий полый цилиндрический корпус из электроизоляционного материала, на внешней поверхности которого под углом к образующей размещены с изолирующим зазором два плоских электрода, при0 чем каждый из электродов образует по длине корпуса не менее одного полного витка спирали, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определений, датчик дополнительно содержит по мень5 шей мере два дополнительных электрода, электропроводные штыри, а корпус выполнен с радиальными отверстиями, причем все электроды размещены по поверхности корпуса равномерно, а электропроводные

0 штыри установлены в сквозных радиальных отверстиях корпуса по всей длине нечетных электродов и соединены с ними электрически.

Aj 6IЈ(

-н -н-ч

А - А л-Ј 5-в

$

Использование: в системах непрерывного контроля двухкомпонентных сред. Сущность изобретения: устройство содержит полый цилиндрический корпус из изоляционного материала, на внешней поверхности которого под углом к образующей размещено четное количество плоских электродов, в сквозных отверстиях корпуса установлены электропроводные штыри, соединенные с нечетными электродами. -2 ил.