Тепловой сигнализатор уровня жидкости Советский патент 1979 года по МПК G01F23/22 

(54) ТЕПЛОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

I

Изобретение относится к области приборостроения, предназначено для определения уровня жидкости и основано на различии теплопроводности жидкости и газа (воздуха)

Известен сигнализатор уровня жидкости, который содержит термопару, корпус, выполненный в виде трубы с глухим торцом, со штуцером подвода теплоносителя, внутри которого концентрично расположена трубка отвода теплоносителя, а термопара закреплена на внутренней стенке глухого торца корпуса 1.

Недостатками сигнализатора являются необходимость в устройствах, поддерживающих постоянным расход теплоносителя и его параметры на входе, а также сложная электрическая схема выдачи и обработки сигнала. Кроме того, сигнализатор не предназначен для включения в цепь дистанционной сигнализации и управления, и ему присущ электрический контакт с измеряемой жидкостью.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является тепловой уровнемер жидкости, использующий эффект тепловой трубы и содержащий тепловую трубу, заглущенную с одной стороны и открытую

С другой, источник нагрева, чувствительный элемент в виде термопары, контактирующий с заглущенным концом тепловой трубы, и холодильник 2.

В известном устройстве отсутствует непосредственный контакт чувствительного элемента с контролируемой средой и имеется возможность выдачи электрического выходного сигнала в систему автоматического управления.

Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, соответственно высокие требования к правилам эксплуатации и недостаточная чувствительность.

Целью изобретения является упрощение условий эксплуатации и повыщение чувствительности.

Это достигается за счет того, что в предлагаемый сигнализатор введена вторая тепловая труба, соединенная с первой открытыми торцами, заполненными теплоносителем, в зоне которых расположен источник нагрева, при этом в противоположных концах труб установлены идентичные чувствительные элементы в виде дросселей, к одному из которых подключен вторичный прибор. На чертеже представлено описываемое устройство, содержащее корпус 1, выполненный в виде трубы с заглушенными торцами, в которой создано разрежение; концентрично расположенные открытыми торцами навстречу друг другу две тепловые трубы 2 и 3 с продольными капиллярными отверстиями в их стенках, причем трубы 2 и 3 образуют зазор 4; два дросселя 5 и 6, расположенных внутри тепловых труб симметрично по отношению к зазору; контактное дифференциальное реле давления 7, являюшееся вторичным прибором, подключенное к дросселю 5; теплоноситель 8, роль которого исполняет испаряюидаяся жидкость помещенная внутрь тепловых труб; источник нагрева, например электронагреватель 9, расположенный в средней части корпуса, где находится зона испарения, а зоны конденсации расположены в торцах корпуса. Металлический корпус одним концом закреплен в стенке сосуда 10 с измеряемой жидкостью 11 и уплотнен термоизолирующим материалом 12. Для съема сигнала о наличии жидкости служит электрическая цепь 13. В предлагаемом сигнализаторе используется эффект непрерывного цикличного перемещения паров теплоносителя, который испаряется в зоне источника нагрева, за счет образования разности давлений, которая увеличивается благодаря установке дроссе лей в паровом канале тепловой трубы. Скорость паров теплоносителя может измениться в зависимости от количества передаваемого тепла, в результате чего меняется перепад давлений на дросселе, вызывающий срабатывание реле давления. Сигнализатор работает следующим образом. В положении, когда уровень измеряемой жидкости 11 находится ниже конца корпуса 1 и оба его конца находятся в воздухе, пары жидкости (теплоносителя) 8, нагреваемого электронагревателем 9, создают равнораспределенный тепловой поток в оба торца корпуса 1. Пары жидкости в зоне испарения в силу создающейся разности давлений устремляются в сторону меньшего давления, т. е. в концы корп-уса 1, где они конденсируются, и по капиллярам в трубах 2 и 3 сконденсированная жидкость возвращается в зону испарения под воздействием сил поверхностного натяжения жидкости. Проходя через дроссели 5 и 6, которые предназначены для создания равных условий внутри труб, пары не создают нужной для замыкания (или размыкания) контакта дифференциального реле давления 7 разности давлений на дросселе 5. При достижении измеряемой жидкостью 11 уровня корпуса I происходит более интенсивный отбор тепла от конца корпуса 1, находящегося в сосуде 10, благодаря большему коэффициенту теплопроводности жидкости по сравнению с воздухом, при этом тепловой поток 8 в сторону сосуда 10 увеличивается за счет уменьшения его в другую сторону. Проходя через дроссель 5, пары создают нужную для замыкания контакта реле давления 7 разность давлений, контакт приводит в действие электрическую цепь выдачи сигнала 13. При обратном движении измеряемой жидкости 1 - снижении уровня тепловой поток 8 внутри корпуса 1 из разбалансированного приходит в равновесное состояние в момент снижения уровня ниже уровня корпуса и реле давления 7 разомкнет цепь выдачи сигнала 13. Для исключения влияния возможной разности температур стенки сосуда 10 и окружающего воздуха уплотнение 12 выполнено из термоизолирующего материала. Предложенный тепловой сигнализатор жидкости позволяет подготавливать сосуд к приему новой жидкости без демонтажа прибора, что проще в эксплуатации по сравнению с датчиками уровня, расположенными внутри сосуда. Сигнализатор также не требует устройств, создающих определенные постоянные параметры теплоносителя. Предложенный датчик обладает высокой чувствительностью, так как последняя зависит в основном от условий теплоотдачи и использования дросселей. Датчик может работать в любом положении, в условиях тряски, вибрации, разреженного пространства, невесомости и пр., так как все эти условия не оказывают отрицательного воздействия на физические процессы, протекающие внутри датчика. Формула изобретения Тепловой сигнализатор уровня жидкости, содержащий расположенную в корпусе тепловую трубу, у которой один торец заглушен, а другой - открытый, источник нагрева, чувствительный элемент и вторичный прибор, отличающийся тем, что с целью упрощения условий эксплуатации и повышения чувствительности, в него введена вторая тепловая труба, соединенная с первой открытыми торцами, заполненными теплоносителем, в зоне которых расположен источник нагрева, при этом в противоположных концах труб установлены идентичные чувствительные элементы в виде дросселей, к одному из которых подключен вторичный прибор. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 289295, кл. G 01 F 23/22, 1968. 2. Заявка № 2415737, кл. G01 F23/22, 1976, по которой принято решение о выдаче авторского свидетельства.