Многокоаксиальный емкостной проточ-Ный дАТчиК Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

(54) МНОГОКОАКСИАЛЬНЫЙ ЕМКОСТНОЙ ПРОТОЧНЫЙ ДАТЧИК 379 рующими канавками, и состоящего из наборо полых цилиндрических электродов с чередующ ся полярностью, причем каждый электрод одной полярности, находящийся в промежутке между двумя электродами другой полярности снабжен установленными в торцовых частях электродов охранными электродами, положени которых фиксируется с помощью кольцевых изоляционных прокладок, расположенных в имеющихся на торцах защищаемого и охранных электродов канавках, а вся система коаксиальных электродов вместе с выводами изолирована от корпуса датчика, служащего экраном. Благодаря тому, что весь пакет электродов зажат между двумя крестообразными основаниями, имеющими концентрические центрирующие канавки, совпадающие с размерами диаметров торцовых частей коаксиальных электро дов, появляется возможность точной центровки их, а сама конструкция такого крепления электродов позволяет установить охранные электроды, не нарушая распределения потока исследуемого продукта в межэлектродных пространствах датчика, что невозможно сделать в описанных конструкциях многокоаксиальных цилиндрических конденсаторов. Наличие канаво в торцах охранных и защищаемых электродов совместно с кольцевыми изоляционными прокладками позволяют осуществить надежное крепление этих электродов, сохраняя при этом их центровку. Так как система коаксиальных электродов и все выводы датчика помещены в экран, исключается влияние на результат измерения действия внешних факторов, таких как магнитные и элект|: ические поля, наличие посторонних предметов вблизи датчика, а в случае применения специальных измерительных схем создаются условия, при которых могут быть осуществлены измерения электрофизических параметров исследуемого вещества с наибольшей точностью. Таким образом, наличие всех конструктив ных особенностей предлагаемого изобретения в совокупности обеспечивает повышение точности измерений электрофизических параметров веществ. На фиг. изображен многокоаксиапьный емкостной проточный датчик в разрезе; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 -сечение Б -Б на фиг. 1. Датчик имеет корпус 1, выполненный из отрезка трубы, снабженной присоединительными фланцами. Внутри корпуса на изоляторах 2 и 3 с помощью стопорной гайки 4 укреплена система коаксиальных электродов, образующая цилиндрический конденсатор и состоящая из наборов полых цилиндрических электродов 5 одной полярности (защищаемые лектроды), электродов 6 ;фугой полярности и охранных электродов 7, усгаиовлениь Х в торцах каждого защищаемого электрода. Взаимное расположение охранных и защищаемых электродов одной полярности, а также их расположение в общей системе электродов фиксируется с помощью имеющихся в торцовых частях этих электродов канавок 8 и вложенных в них кольцевых изолящюнных прокладок 9, которые изготовлены например из тефлона или керамики. Все электроды датчика объединены в пакет, скрепленный двумя крестообразными основаниями 10 и 1 с помощью резьбовых соединений. Основания снабжены концентрическими центрирующими канавками 12, предназначеннь ми для строгой центровки электродов. Элекфический вывод 13 от набора электродов одной полярности проходит через герметизирующий изолятор 14 и экранирован тонкой металлической трубкой 15. Вывод 16 от набора электродов другой полярности выполнен в виде трубки, и экраном для него, также как и для всей системы электродов, служит корпус. Вывод 17 от охранных электродов пропущен через герметичные изоляторы 18. Конструкция датчика является четырехзажимной, при этом первый и второй зажим образованы выводами от электродов разной полярности, третьим зажимом является вывод от охранных электродов, а четвертым корпус. Датчик работает следующим образом. Датшк может быть установлен непосредственно на технологическом трубопроводе. Анализируемый газ или жидкость, проходя через межэлектродные промежутки многокоаксиального датчика, изменяет его электрические параметры (емкость, сопротивление, активную и реактивную составляющие комплексной проводимости или сопротивления и т.п.), функционально связанные с изменением свойств или качества исследуемого продукта. Изменение электрических параметров датчика осуществляется с помощью измерительных приборов, способных работать с емкостными объектами, выполненными по четырехзажиьшой схеме подключения. Наиболее предпочтательным в этом случае является применение мостовых схем переменного тока с тесной рщдуктивной связью, которые обеспечивают в момент равновесия равенство потенциалов охранного 7 и загдищаемого 5 электродов, а результат измерения при этом не зависит от паразитных емкостей, образованных полями рассеяния между электродами 5, 6 обеих полярностей и кррпусом 1 (заземленный экран) и между выводами 13, 16, 17 и экраном, подключенным к корпусу. Подобные условия измерений соответствуют

наилучшему использованию всех достоинств предлагаемого датчика при проведении измерений электрофизических характеристик в&ществ повышенной точности.

П{жменение предлагаемого датчика позволяе повысить точность измерении за счет исключения влияния на результат измерения краевых полей на концах электродов, улучшения равномерности электрического поля в межэлектродных пространствах, которая обусловлена точностью центровки электродов, и за счет экранирования системы коаксиальных электрйдов вместе с выводами датчика, позволяющего производить измерения без учета паразитны емкостей подводящих проводов и емкостей, образованных рабочими электродами с кортусом датчика. Следовательно, при измерении абсолютных значений диэлектрической проницаемости или удельной электропроводности с применением предлагаемого датчика есть возможность не проводить эксперименты пр определению геометрической постоянной датчика, а расчитывать ее по известным выражениям, что значительно ускоряет процесс измерения этих величин.

Формула изобретения

Многокоаксиа;гьный емкостной проточный датчик, содержащий корпус и систему коаксиальных электродов, образующую цилиндрический конденсатор, отличаюшийс я тем, что, с целью повышения точности измерений за счет обеспечения равномерности электромагнитного поля между электродами, цилиндрический конденсатор выполнен в виде единого пакета, скрепленного с помощью двух крестообразных оснований, снабженных концентрическими центрирующими канавками, и состоящего из наборов полых цилиндрических электродов с чередующейся полярностью, причем каждый электрод одной полярности, находящийся в промеж)пгке между двумя электродами другой полярности, снабжен установленными в торцовых частях электродов охранными электродами, зафиксированHbirvtH с помощью кольцевых изоляционных прокладок, расположенных в канавках на торцах электродов, а вся система коаксиальных электродов, вместе с выводами изолирована от корпуса датчика, служащего экраном.

Источники информации, принятые во внимшше при экспертизе 1. Патент США № 2599583, кл. 321 -61, 1952.

2. Авторское свидетельство СССР № 565241, кл. G 01 N 27/22, 1977 (прототип).