Тепловой уровнемер Советский патент 1979 года по МПК G01F23/22 

(54) ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕР

1

Изобретение относится к измерению уровня жидкости и может найти применение для контроля различного рода технологических процессов, а также в качестве топливомера на транспортных средствах.

Известны тепловые уровнемеры, работа которых основана на тепловом принципе, в частности на эффекте возникновения термо-ЭДС в разнородных проводниках при разной температуре их спаев.

Известен тепловой уровнемер жидкости, содержащий термобатарею, элементы которой выполнены в виде последовательно соединенных хромель-копелевых термопар, распределенных по высоте контролируемой емкости. В качестве вторичного прибора уровнемер снабжен вольтметром. Кроме того уровнемер снабжен источником постоянного тока и реле времени, исполнительный контакт которого включен последовательно в цепь термобатареи и имеет два фиксированных положения, в одном из которых к термобатарее подключен источник постоянного тока для нагрева, а в другом - вольтметр 1. Для повышения точности замеров (уменьшения дискретности показаний)

термобатарея выполнена многорядной, а элементы одного ряда смешены по высоте относительно элементов другого ряда. Этот известный уровнемер характеризуется недостаточной точностью измерения в период,

когда термобатарея подключена к источнику постоянного тока, замер не производится и стрелка вольтметра стоит на нуле, а в период подключения термобатареи к вольтметру (собственно замера) происходит бросок

стрелки с последующим периодом затухания ее колебаний, а также низкой чувствительностью, связанной с дискретностью его показаний. Все это обусловлено наличием содержащегося в его конструкции противоречия. Так, для повыщения точности показаний (уменьшения дискретности) необходимо, чтобы элементы термобатареи (холодные и горячие спаи) располагались по высоте, как можно ближе один к другому, но это требование находится в противоречии с тем. что

для обеспечения функционирования термобатареи ее элементы по высоте должны быть расположены на значительном расстоянии один от другого, исключающем теплопередачу между горячими и холодными спаями по

материалу проволоки. Но при редком расположении спаев по высоте увеличивается дискретность показаний уровнемера и одновременно снижаются его точность и чувствительность к изменению уровня. Указанное противоречие в уровнемере устранено только частично за счет того, что термобатарея выполнена многорядной, а SvieMeHTbi одного ряда смещены по высоте относительно элементов другого ряда. Такое решение усложняет конструкцию термобатареи, так как для существенного снижения дискретности требуется больщое количество рядов термобатареи, но при этом холодные и горячие спаи соседних рядов размещаются близко один к другому и теплообмен между ними осуществляется через окружающую среду, Известен тепловой уровнемер, содержащий термобатарею, горячие и холодные спаи которой распределены по высоте, подогреватель, установленный по линии размещения горячих спаев, вторичный прибор и источник тока 2. В этом известном уровнемере подогреватель расположен в зоне горячих спаев термопар, что повышает точность но незначительно.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности. В описываемо.м уровнемере это достигается тем, что в нем термобатарея выполнена в виде спирали, горячие спаи которой расположены диаметрально противоположно холодным спаям.

Fia фиг. 1 показана принципиаль ая схема управления; на фиг. 2 - термобатарея и подогреватель, поперечное сечение.

В баке 1 с жидкостью установлен каркас 2 из изоляционного .материала. На каркас 2 намотана термобатарея 3, изготовленная из спаянных отрезков проволокиИз хромеля и копеля. Горячие спаи (например, нечетные) 4-расположены диаметрально противоположно холодным (четным спаям) 5. В пазу ребра каркаса 2 установлен подогреватель 6 в герметической оболочке. С подогревателем 6 в тепловом контакте находятся горячие спаи 4. Электрически спаи 4 изолированы от подогревателя 6. В цепь термобатареи 3 включен вторичный прибор 7, представляющий собой милливольтметр, шкала которого нроградуирована в линейных единицах. Для замера объема жидкости по ее уровню шкала вторичного прибора может быть проградуирована в единицах объема. Подогреватель 6 с помощью проводников и выключателя 8 соединен с источником 9 тока. Для защиты от брызг и механических повреждений термобатарея установлена в перфорированный кожух 10. При работе в электропроводящих или агрессивных жидкостях термобатарея может быть защищена с помощью соответствующих защитных покрытий. Для замера объема жидкости в баках неправильной формы термобатарея может быть намотана с переменным шагом в соответствии с изменением объема бака по высоте. Каркас 2 выполнен ребристым, это сделано для уменьшения влияния на показания уровнемера тепловой инерции каркаса.

При включении выключателя 8 нагревается подогреватель 6 и разогревает горячие спаи 4. Диаметрально противоположные спаи 5 при этом остаются холодными. Спаи

4,находящиеся ниже уровня жидкости,охлаждаются ею, и температура их близка к те.мпературе холодных спаев 5. Спаи 4, расположенные выше уровня жидкости,находятся под воздействием подогревателя и температура их выше, чем температура находящихся выше уровня жидкости спаев

Показания вторичного прибора находятся в обратной зависимости от уровня жидкости, так как при снижении уровня жидкости в генерировании термо-ЭДС участвует большая часть термобатареи.

При полном баке стрелка вторичного прибора отклоняется па минималыплй угол, при пустом баке стрелка вторичного прибора отклоняется на макси.мальный угол.

Таким образом за счет формы выполнения термобатареи дискретность показаний описываемого уровнемера сведена к минимуму и практически неощутима, что повышает его точность. Кроме того,элементы термобатареи по высоте в уровнемере расположены близко один от другого, это одновременно с повыгпением точности повып1ает и его чувствительность, так как на единицу высоты приходится бол1)Шое количество спаев, а значит развивается и большая термо-ЭДС

Формула изобретения

Тепловой уровнемер, содержащий термобатарею, горячие и холодные спаи которой распределены по высоте, подогреватель, установленный по линии размещения горячих спаев, вторичный прибор и источник тока, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности уровнемера, тер мобатарея выполнена в виде спирали, горячие спаи которой расположены диаметрально противоположно холодным спаям.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

J