Ємнісний датчик рівня плинного середовища

Ємнісний датчик рівня плинного середовища, що містить конденсатор, обкладки якого виконані у вигляді СПІВВІСНИХ спіральних обмоток з електропровідного матеріалу, який відрізняється тим, що обмотки виконані безкаркасними, намотані паралельно і закріплені в гнучкій трубці з діелектрика, наприклад з фторопласту Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний для виміру рівня плинного середовища - рідини, переважно кріогенної, чи сипких речовин Відомий ЄМНІСНИЙ датчик [пат США 4 730489 кл G01F23/26, 1988 р ] , який містить гільзу, за допомогою якої здійснюється монтаж датчика в резервуарі, трубку, прикріплену до гільзи, що працює як один з електродів конденсатора, та спільну обмотку з електропровідного матеріалу, концентричну вищевказаній трубці, електрично ізольовану від неї і працюючу як другий електрод Як і запропонований винахід, ВІДОМІЙ аналог містить порожній циліндр, усередині якого розміщена спіральна концентрична обмотка Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату, є недостатня МІЦНІСТЬ конструкції при великій довжині датчика Для збільшення МІЦНОСТІ необачно значно збільшити вагу Крім того, датчик необхідно виготовляти з великою точністю для забезпечення ідентичності значень активної складової ємності, що приводить до збільшення вартості Введення чи заміна такого датчика в резервуар крізь отвір під кутом неможливі Відомий рівнемір для електропровідної рідини [а с СРСР 1730541 кл G01F23/26, 1990], який містить дві спіральні обмотки - лівозахідну та правозахідну, що створюють замкнений магнітопровід, який розмішують в ємності електропровідною рідиною, рівень якої треба вимірювати ЗБИТКИ ОДНІЄЇ спіралі СПІВВІСНО охоплені з витками другої спіралі Вимірювання рівня здійснюється за допомогою додаткової обмотки, розміщеної поза рідиною і підключеної до вимірювальної схеми Як і запропонований винахід, відомий аналог містить дві СПІВВІСНІ спіральні обмотки, розміщені в рідині, рівень якої вимірюється Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату є наявність в рівнемірі замкненого магнітопровода, в обмотках якого тече струм Це звужує використання рівнеміра і робить його непридатним для вимірювання рівня кріогенних рідин Прототипом вибрано ємнісний датчик рівня рідини [а с СРСР 1795299 G01F23/26 1990], що містить конденсатор, обкладинки якого виконані у вигляді страшних обмоток, розміщених на додатковому електроді що має вигляд хрестоподібної штанги Спіральні обмотки розміщені на штанзі рівномірно і зміщені одна відносно другої Як і запропонований винахід, прототип містить конденсатор, обкладинки якого виконані у вигляді СПІВВІСНИХ спіральних обмоток з електропровідного матеріалу Причиною, що перешкоджає отриманню технічного результату є жорсткість конструкції, що погіршує контакт датчика з середовищем при необхідності введення його в середовище під кутом Це негативно сказується на точності вимірів Задачею, на рішення якої спрямований винахід є створення ємнісного датчика рівня плинного середовища, переважно кріогенної рідини Технічний результат, який може бути отриманий при використанні винаходу, полягає в покращенні контакту чутливого елемента датчика рівня (21)2002042925 со го сч ю 52339 з середовищем і за рахунок цього підвищення точності вимірів Суть винаходу полягає в тому, що, ємнісному датчику рівня плинного середовища, що містить, в конденсатор обкладинки якого виконані у вигляді безкаркасних сппввісних спіральних обмоток з електропровідного матеріалу, намотані паралельно і закріплені у гнучкій трубці з діелектрика, наприклад, фторопласту Запропонований винахід відрізняється від прототипу тим, що обмотки виконані безкаркасними, намотані паралельно і закришені в гнучкій трубці, наприклад, з фторопласту Досягнення технічного результату зумовлено безкаркасною намоткою та закріпленні обмоток усередині гнучкої діелектричної трубки, наприклад з фторопласту Така конструкція дає можливість вводити рівнемір в резервуар крізь отвір, розташований під кутом до 90° до осі стовба рідини, та фіксувати потрібний згин, забезпечуючи оптимальні умови контакту датчика з середовищем При цьому висока чутливість вимірів забезпечується необмеженою КІЛЬКІСТЮ витків та незначною відстанню між обкладинками конденсатора Ємність конденсатора створюється за рахунок крайового ефекту і його сумарна ємність змінюється при ЗМІНІ діелектричної проникності середовища На креслені зображена схема запропонованого винаходу Датчик рівня плинного середовища, а, саме кріогенної рідини, містить конденсатор, обкладинками якого є СПІВВІСНІ спіралі спіральні обмотки з електропровідного матеріалу 1 і 2 Обмотки 1 і 2 закріплені усередині гнучкої діелектричної трубки З, наприклад з фторопласту Діаметр трубки З, отже і діаметр спіралей 1 і 2 вибрані достатньо великими - (10 - 12)мм для проникнення в спіраль кріогенної рідини, рівень якої потрібно вимірювати КІНЦІ спіралей 1 і 2 закріплені усередині трубки З Верхні КІНЦІ обмоток 1 і 2 оснащені елементами 4 і 5 для підключення до вимірювальної схеми, наприклад, мостової (на кресленні не показана) Датчик може бути введений в резервуар крізь отвір розташований під кутом 90° до ВІСІ ствола рідини Пристрій працює таким чином При зануренні датчика в рідину, значення його ємності складається з суми ємностей, що створені обкладинками та ємностей, ще створені між витками обмоток 1 і 2 за рахунок крайового ефекту При ЗМІНІ рівня рідини змінюється ємність частини цих конденсаторів, що зумовлено зміною діелектричної проникності середовища, а також і сумарної ємності датчика Винахід був використаний при вимірюванні рівня рідкого азоту в ємності Дюара, виконаній у вигляді тора Датчик був встановлений вздовж заливної трубки крізь, спеціальний отвір, який був розташований горизонтально Датчик використовувався для Дюарів різного розміру Наприклад, для стовпа рідини висотою приблизно 250мм був виготовлений датчик, первинна ємність якого складала 230пФ, при заповненні резервуара рідким азотом ємність збільшувалась на 42пФ Таким чином чутливість датчика S дорівнює S = ДС / Н = 42 / 250 = 0,168пФ/мм, де ДС - змінна ємності конденсатора, Н - висота стовпа рідини Датчик може бути, оснащений пристроєм для автоматичного підтримання рівня рідини ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71