Датчик диэлькометрического влагомера Советский патент 1981 года по МПК G01N27/22 

(54) ДАТЧИК ДИЭЛЬКОМЕТРИЧЕСКОГО ВЛАГОМЕРА

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике, предназначено для определения концентраций ра- створов диэлектрических жидкостей и может быть использовано во влагомерах систем контроля степени обводненности авиационных топлив.

Известен датчик принцип работы которого основан на использовании зависимости диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости от количества содержащейся в ней воды, имеющий коаксиальную систему рабочих электродов 1.

Из-за конструктивных особенностей этот датчик не обеспечивает достаточно высокую чувствительность и точность измерения малых влагосодержаний.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик диэлькометрического влагомера контроля степени обводненности авиационных топлив, который включает в себя цилиндрический емкостный датчик в цилиндрическом электропроводном корпусе и электростатический сепаратор, которые совмещены и выполнены в виде четырех параллельных симметрично расположенных полых цилиндрических электродов, образующих две перекрещивающихся емкости, подк.г1юченных попарно-противоположно к разным зажимам источника высокого напряжения, и на выходекоаксиальную систему из двух электродов в виде полых цилиндров 2.

Основными недостатками этого датtoчика являются большая погрешность за счет инерционности измерительного процесса ввиду практической невозможности мгновенного взаимодействия электрического поля с кап15лями, так как процесс электростатического сепарирования носит периодический характер, чередуясь с паузами протекания через датчик контролируемого потока авиатоплива в ис20ходном состоянии, а также необходимость принятия по названной причине специальных мер для электри- ческой развязки цепей импульсного источника высокого напряжения и из25мерительной схемы, что приводит к усложнению в целом диэлькометрического влагомера, влечет к дополнительным погрешностям и к снижению надежности его работы.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения микровлагосодержаний.

Поставленная цель достигается тем что датчик диэлькометрического влагомера, содержащий на входе электростатический сепаратор, состоящий из четырех параллельных симметрично расположенных электродов, подключенных попарно-противоположно к разным зажимам источника высокого напряжения и на выходе - коаксиальную систему из двух электродов в виде полых цилиндров, а также цилиндрический электропроводный корпус снабжен двумя измерительными канашами, один из которых - эталонный, образован корпусом и внешним электродом коаксиальной системы, а другой - обводненный и образован электродами коаксиальной системы, причем электроды электростатического сепаратора выполнены в виде сплошных цилиндров На фиг. 1 изображено предложенное устройство, общий вид; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Датчик диэлькометрического влагомера содержит цилиндрический электрпроводный корпус 1, внутри которого разме1цены следующие элементы: на входе - четыре параллельных, симметрично расположенных аналогичных сплошных цилиндрических электрода 2-5, образующих электростатический сепаратор, и на выходе - коаксиальную систему из двух электродов б и 7 в виде полых цилиндров емкостного измерительного преобразователя. Крепление электродов 2-5 и их электрическая изоляция друг от друга, а. также от корпуса, осуществляется посредством втулки 8 из диэлектрического материала (например, фторопласта, диэлектрическая проницаемость которого близка к диэлектричекой проницаемости авиационного топлива) . Для выполнения подобных функций у электродов б и 7 служит втулк 9 из такого же материала, имеющая, к тому же, в своем поперечном сечении проходные окна, как посередине, так и между корпусом 1 и электродами 6 и 7. Через радиальные каналы в втулке 8 электроды 2-5 подключаются клеммами 10-13 к источнику высокого напряжения, причем противоположно расположенные электроды соединяются с одним из полюсов (зажимов) этого источника. Через радиальные проточки во втулке 9 корпус 1 и электроды 6 и 7 клеммами 14-16 включаются в измерительную схему влагомера, в частности, в колебательный контур его высокочастотного генератора. Кольцевые промежутки между корпусом 1 и электродом б, а также электродами 6 и 7, образуют два измерительны канала, соответственно, эталонный с электрической рабочей емкостью

и обводненный с электрической рабочей емкостью С Поверхности корпуса и электродов, контактирующие в процессе работы с топливом, имеют гидрофобное покрытие (например, из фторопласта) для исключения образования на них водяных пленок. Все внутренние элементы датчика спрофилированы должным образом, исходя из условия обеспечения ламинарности проходного потока и снижения тем самым его гидродинамического сопротивления. Корпус датчика заземлен (клемма 14) и имеет боковые фланцы для монтажа непосредственно в заправочную топливную магистраль.

Работа датчика осуществляется следующим образом.

Контролируемый поток авиационного топлива пропускается под напором через датчик снизу вверх.

Так как электроды 2-5 подключены попарно-противоположно к одинаковым зажимам источника высокого напряжения, во входной части датчика, где они расположены, т.е. в электростатическом сепараторе, создается электрическое поле, обладающее высоким градиентом напряженности, максимальное значение которой имеет место в зазорах между соседними противоположно заряженными электродами. В тако}л поле капли содержащейся во взвешенном состоянии в авиационном топливе эмульсионной воды, обладающие значительными дипольными моментами, испытывают действие электрических сил, пропорциональных градиенту напряженности электрического поля и направленных в сторону возрастания поля. Под действием этих сил происходит миграция капель воды из центра и пристеночной части корпуса датчика к областям минимальных зазоров между соседними электродами. Тем. осуществляется разделение контролируемого потока авиационного топлива на два тракта - обезвоженный, состоящий из двух частей, одна из которых является рабочей и проходит через эталонный измерительный канал, а другая является нерабочей и следует через внутреннюю полость электрода 7, и содержащйй воду в сконцентрированном виде, протекающий через обводненный измерительный канал.

При этом, периодически находя и сопоставляя диэлектрические проницаемости сред в обводненном и эталонном измерительных каналах, определяющих значения электрических рабочих емкостей и , которые оцениваются измерительной схемой диэлькометрического влагомера путем преобразования их в соответствующие изменения частоты его высокочастотного генератора, измеряется степень обводненности авиационного топлива, на значения которой влаго