[1]Область техники, к которой относится полезная модель
[2]Полезная модель относится к области электроизмерительной техники и предназначено для измерения уровня диэлектрических и токопроводящих жидкостей, и может быть использовано в системах контроля и управления технологическими процессами.
[4]Известен емкостной датчик уровня, содержащий электроизолированные друг от друга цилиндрические коаксиальные электроды расположены на экране, выполненном в виде соединенных трубой втулок. Труба проходит в полости внутреннего электрода и электроизолирована от него. На одной втулке электроды закреплены винтами и гайками и электроизолированы, а другая втулка расположена на противоположных торцах электродов (см. описание изобретения к патенту РФ №2112931, C1, G01F 23/26, опубл. 1998.06.10).
[5]Недостатком указанного датчика является отсутствие возможности непрерывного контроля уровня жидкости, особенно при больших его изменениях, громоздкость и материалоемкость конструкции.
[6]Известен емкостной двухэлектродный датчик уровня жидкости, содержащий металлический защитный экран, выполненный в виде металлической трубы, преимущественно круглого сечения и длинной не менее перепада измеряемого уровня и электроды, выполненные из одножильных или многожильных изолированных проводников, уложенных в виде одно- или многовитковой петли, установлены во внутренней полости защитного экрана вдоль его оси и закреплены с помощью двух шпилек, установленных поперек защитного экрана по его концам. (RU 78929 U1, G01F 23/24, G01F 23/26, опубл. 10.12.2008 г.)
[7]Недостатком датчика является отсутствие возможности компенсировать погрешность измерений, вызванных изменением диэлектрической проницаемости контролируемой среды.
[8]Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятый авторами за прототип является емкостной измеритель уровня жидкости содержащий металлический защитный экран, одновременно являющийся корпусом и электродом и выполненный в виде металлической трубы, преимущественно круглого сечения, две шпильки, установленные поперек металлического защитного экрана по его концам на расстоянии не менее перепада измеряемого уровня, покрытый изоляцией проволочный электрод, уложенный в полости металлического защитного экрана вдоль его оси и закрепленный с помощью двух шпилек, два идентичных конденсаторных датчика уровня жидкости, один из которых короче другого, не менее чем на 10%, при этом длинна более короткого конденсаторного датчика должна быть не менее диапазона изменения уровня контролируемой жидкости.
[9]Недостатками датчика являются: отсутствие возможности использования датчика для измерения уровня жидкости в нижней части резервуара, так как диапазон измеряемого уровня жидкости может менять в пределах длины короткого конденсаторного датчика уровня жидкости, низкое значение электрической емкости постоянно погруженной части конденсаторного датчика уровня жидкости, имеющего большую длину не менее чем на 10% другого конденсаторного датчика уровня жидкости. Стремление увеличить эту разность длин приводит к увеличению электрической емкости этой части датчика, но при этом усугубляет первый недостаток.
[10]Раскрытие полезной модели
[11]Технический результат, который может быть достигнут с помощью предлагаемой полезной модели сводится к устранению погрешности измерений, вызванных изменением диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, значительному увеличению электрической емкости дополнительного конденсаторного датчика, не увеличивая при этом габариты емкостного уровнемера жидкостей.
[12]Технический результат достигается тем, что емкостной уровнемер жидкостей, содержащий два конденсаторных датчика уровня жидкости, внешние электроды которых выполнены в виде труб преимущественно круглого сечения, покрытый изоляцией проволочный электрод, выполненный в виде одножильной или многожильной проволоки и закрепленный по оси внешних электродов, центральный изолированный электрод одного из конденсаторных датчиков уровня жидкости выполнен по меньшей мере на 10% длинее внешнего электрода и излишек его длины вместе с неизолированным проводом, один конец которого соединен с внешним электродом, смяты в произвольный клубок, помещенный в металлический корпус с перфорированными стенками, и закрепленный на нижнем конце внешнего электрода.
[13]Краткое описание чертежей
[14]На фиг. изображен в разрезе емкостной уровнемер жидкостей, установленный в резервуаре с контролируемой по уровню жидкостью.
[15]Осуществление полезной модели
[16]Емкостной уровнемер жидкостей содержит два двухэлектродных коаксиальных конденсаторных датчика 1 и 2 уровня жидкости, установленных вертикально в резервуаре 3 с контролируемой жидкостью (см. фиг).
[17]Внешние электроды 4 и 5 конденсаторных датчиков 1 и 2 уровня жидкости выполнены в виде труб преимущественно круглого сечения и имеют боковые отверстия для свободного заполнения контролируемой жидкостью по мере изменения ее уровня. Внешние электроды 4 и 5 также служат электростатическим и электромагнитным экраном, соединены между собой монтажной пластиной 6 и с прибором 7 для измерения электрической емкости.
[18]Центральные электроды 8 и 9 конденсаторных датчиков 1 и 2 уровня жидкости выполнены в виде одножильной или многожильной проволоки, покрытой изоляцией, и закреплены по оси внешних электродов 4 и 5 с помощью диэлектрических втулок 10. При этом длина одного центрального электрода 8 примерно равна длине внешнего электрода 4, а длина другого центрального электрода 9 превышает длину внешнего электрода 5 по меньшей мере на 10% и этот излишек центрального электрода 9 расположен со стороны нижнего конца конденсаторного датчика 2 уровня жидкости. Рядом с ним уложен еще один неизолированный электрод 11, длина которого примерно равна длине излишка центрального электрода 9. Электрод 11 электрически соединен с внешним электродом 5. При этом проволочный электрод 11 и излишек центрального электрода 9 смяты произвольным образом в клубок, образуя при этом, дополнительный конденсаторный датчик 12, размещенный в нижней части внешнего электрода 5 и соединенный параллельно с конденсаторным датчиком 2. Дополнительный конденсаторный датчик 12 постоянно заполнен контролируемой жидкостью и является датчиком ее диэлектрических свойств по аналогии с известным датчиком (см. А.с. СССР 1125530 A, G01N 27/22, опубл. 23.11.1984 г.). Для механической защиты дополнительного конденсаторного датчика 12 он размещен в металлическом корпусе 13 с перфорированными стенками для доступа в его полость контролируемой жидкости.
[19]Работает емкостной уровнемер жидкостей следующим образом.
[20]Емкостной уровнемер жидкостей устанавливают в резервуаре 3 с жидкостью, уровень которой необходимо измерять.
[21]Внешний и центральный электроды 4 и 8 конденсаторного датчика 1 уровня жидкости и внешний и центральный электроды 5 и 9 конденсаторного датчика 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему дополнительным конденсаторным датчиком 12, образуют два электрических конденсатора, являющиеся чувствительным элементами емкостного уровнемера жидкостей.
[22]Во время измерения уровня жидкости в резервуаре 3 возможно изменение диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, которая зависит от температуры, состава и свойств жидкости, а в связи с этим возникновение дополнительной погрешности. Этот недостаток позволяет устранить конденсаторный датчик 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему дополнительным конденсаторным датчиком 12. Одновременно, с изменением диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости, изменяется общая емкость конденсаторного датчика 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему дополнительным конденсаторным датчиком 12, так как емкость дополнительного конденсаторного датчика 12 не зависит от изменения уровня жидкости в резервуаре 3, а является функцией только диэлектрической проницаемости контролируемой жидкости и позволяет постоянно следить за изменением диэлектрических свойств контролируемой жидкости и компенсировать погрешность измерений вызванных изменением диэлектрических свойств контролируемой жидкости. При чем общая электрическая емкость конденсаторного датчика 1 уровня жидкости меньше общей электрической емкости конденсаторного датчика 2 уровня жидкости, вместе с параллельно подключенным к нему дополнительным конденсаторным датчиком 12, на емкость дополнительного конденсаторного датчика 13. Чем больше эта разница, тем точнее будет производиться измерение.
[23]Предлагаемый емкостной уровнемер жидкостей по сравнению с прототипом и другими известными техническими решениями имеет следующие преимущества:
[24]- позволяет значительно увеличить электрическую емкость дополнительного конденсаторного датчика, не увеличивая при этом габариты емкостного уровнемера жидкостей;
[25]- устраняет необходимость установки дополнительной линии связи дополнительного конденсаторного датчика с прибором для измерения электрической емкости;
[26]- имеет возможность использования, как для малых, так и для больших перепадов уровня контролируемой жидкости.
