Индукционный уровнемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к технике Измерения уровня электропроводимых жидкостей, преимущественно жидких металлов и их сплавов.

Известен дискретный индуктивный уровнемер, представляющий собой N параллельно включенных индуктивных мостов, питающие диагонали которых подключены к генератору звуковой частоты, а сигнальные диагонали подключаются поочередно на вход вторичного электронно-релейного блока. Первичный преобразователь выполнен из N + 2 соосно расположенных рабочих катушек индуктивности, намотанных из жаростойкого провода на керамические каркасы. Остальные N+ 2 катушек находятся в головке датчика. Рабочие катушки в объект контроля вставляются в герметичном чехле из нержавеющей стали 1.

Недостатками данно.го уровнемера являются сложность конструкции, . большие габариты и вес первичного преобразователя, температурный дебаланс мостов, происходящий из-за температурного градиента по высоте датчика.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является

дискретный уровнемер, содержащийt .немагнитный металлический корпус с расположенными в нем индуктором магнитного поля, выполненным в виде ряда постоянных магнитов, -два ряда электродов, установленных в корпусе диаметрально противоположно друг другу и подключенных к индикатору 2..

Недостатками известного уровнемера

10 являются низкая чувствительность и невозможность измерения уровня неподвижного металла, что снижает точность измерения и ограничивает воэможлость применения.

15

Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее немаг20нитный металлический корпус с расположенными внутри индуктором магнитного поля и двумя рядами электродов, размещенных на внутренней , поверхности корпуса диаметрально

25 противоположно друг другу и подключенных к индикатору, введен источник т-фазного напряжения, а индуктор магнитного поля выполнен в виде m обмоток, навитых по спирали на m

30 стержней,, расположенных параллельно по окружности ро сдвигом в простран стве на угол l , причем одни конmцы обмоток соединены между собой и с шиной нулевого потенциала, а другие подключены к источнику т-фаз ного напряжения, фазы которого сдви нуты во времени одна относительно другой на угол ll, где m целое w число, больше единицы. Для увеличения магнитного потока рассеяния обмоток и повышения за счет этого чувствительности уровнемера, стержни выполнены из ферромаг нитного материала, их концы изогнуты под углом 90°к их осям и обращен к стенке корпуса уровнемера. На фиг. 1 приведена конструкция уровнемера; на фиг. 2 - график зависимости напряжения на электродах от толщины стенки корпуса и нал чия среды; на фиг. 3 - расположение магнитных силовых линий. В немагнитном корпусе 1 (фиг. 1 установлены идентичные по конструкции обмотки 2(здесь изображены три обмотки), намотанные по спирали на стержнях 3, которые расположены по окружности и сдвинуты в пространст ве на уголИ.. Для улучшения техноло гии сборки Обмотки 2 со стержнями расположены в цилиндрических пазах немагнитного барабана 4. С внутрен поверхностью корпуса 1 электрическ связаны потенциальные электроды 5, проложенные в пазах барабана 4. Па зы расположены на противоположных концах произвольно выбранного диаметра барабана 4, а шаг между точками крепления потенциальных электродов к корпусу выбран в соот ветствии с допустимой величиной дискретности измерения уровня. Кон цы и начала обмоток б, а также выводы потенциальных электродов 5 раскоммутированы в головке уровнемера 7 на штепсельном разъеме 8. С помощью фланца 9 уровнемер крепитс к объекту контроля. Внутренняя полость корпуса 1 закрыта крышкой 10 Работа уровнемера основана на использовании закона электромагнит ной индукции. При подключении обмоток индукто к т-фазному источнику переменного напряжения, фазы которого сдвинуты во времени, так же как и обмотки Т.е. на угол ,, в пространствеJ образуются m пульсирующих магнитных полей, суперпозиция которых дает вращающееся магнитное поле, неизменная амплитуда которого равн m где максимальная ампл . ф .1 оЬм. тудачмагнитного потока одной обмотки, а частота вращения равна частоте пульсаций во времени магнитного поля одной обмотки. Вращающееся магнитное поле наводит в стенке корпуса 1 и в электропроводной среде, в которую он погружен, ЭДС электромагнитной индукции, которая в стенке, непогруженной в электропроводную среду, пропорциональна толщине стенки корпуса, а в месте погружения корпуса в рабочую среду - пропорциональна толщине стенки, плюс глубина проницания электромагнитного поля в среду. Вследствие этого между стенкой корпуса и точкой рабочей среды, достаточно удаленной от стенки, существует скачок напряжения, который в обозначениях, принятых на диаграмме (U-r) (фиг. 2), выражается так ди Umctx-Uui, где U-напряжение; г - расстояние от внутренней поверхности корпуса до данной точки рабочей среды; /- толщина стен- , ки; Ощ - напряжение шумов уровнемера (за счет ЭДС наводимой в стенке); , уровень полезного сигнала, фиксируемый индикатором. Практически достаточно удаленной точкой рабочей среды может служить точка на противоположной стенке корпуса, так как в момент времени, когда вектор напряженности вращающегося магнитного поля равен-Ф L. ООМ на одной стороне корпуса, на другой стороне он равен нулю. Попарно подключая диаметрально противоположные точки на вход выдокочастотного обегающего устройства вторичного прибора, находим верхнюю отметку уровня среды на корпусе уровнемера по появлению первого сверху скачка напряжения на соответствующей паре электродов. Для того, чтобы повысить чувствительность уровнемера за счет повышения интенсивности вращающегося магнитного поля, обмотки намотаны на ферромагнитных сердечниках, а чтобы магнитное поле глубже проникало в рабочую среду и также увеличивало полезный сигнал уровнемера, концы сердечников изогнуты под углом 90° к их осям и обращены к стенке корпуса (фиг. 3). Такое выполнение индуктора магнитного поля, взаимодействующего с рабочей средой, дает возможность контролировать как быстро меняющиеся, так и неподвижные уровни среды, что в свою очередь расширяет возможности применения предлагаемого уровнемера, позволяет использовать его для контроля уровня жидкометаллических теплоносителей в ядерной энергетике, а также для тарировки расходомеров.

Формула изобретения 1. Индукционный уровнемер, содержащий немагнитный металлический корпус с расположенными внутри индуктороМ магнитного поля и двумя рядами электродов размещенных на внутренней поверхности корпуса диаметрално противоположно друг другу и подключенных к индикатору, о т л ич ающи и с я тем, что, с целью повышения точности измерения и расширения области применения, в него введен источник т-фазного напряжения а индуктор магнитного поля выполнен в виде m обмоток, навитых на m стержней, установленных по окружности с

Iг

угловым шагом 2JLI параллельно оси

I .-KOjpnyca, причем одни концы обмоток

соединены между собой и с шиной

нулевого потенциала, а другие подключены к источнику m фазного напряжения, фазы которого сдвинуты одна

л Т --

относительно другой на угол ,

где m - целое число, больше единицы 2. Уровнемер по п.1,.о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности, стержни выполнены из ферромагнитного материала, их концы загнуты к стенке корпуса под прямым углом к их осям.

I

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.-Авторсксзе, свидетельство СССР

№ 295922, кл. G 01 F 23/26, 1969.

2.Авторское свидетельство СССР № 3215965/18-10, кл. G 01 Р 23/26, 1 1980, (прототип).