CN106092262A - 用于低温绝缘介质液位连续测量的装置 - Google Patents

用于低温绝缘介质液位连续测量的装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，包括内端头、第一外端头、第二外端头、防晃筒、内电极、衬套、外电极；沿轴向，内电极外依次套设有相互绝缘隔离的多个外电极；内电极与多个外电极之间分别构成环形电容。本发明可以满足火箭低温绝缘介质在振动或晃动的工况下为加注系统、控制系统、推进系统、遥测系统提供低温介质液位连续量值信号的测量，具有加工性好、工作可靠、测量精度高、使用方便等特点；特别适用于液氢、液氮、液氧等低温介质的液位连续测量，也可用做煤油、汽油等常温介质的液位连续测量。

Description

用于低温绝缘介质液位连续测量的装置
技术领域
本发明涉及低温绝缘介质液位连续测量领域，具体地，涉及用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，尤其是一种可以满足在振动或晃动的工况下为火箭加注系统、控制系统、推进系统、遥测系统提供低温介质液位连续量值信号的技术方案。
背景技术
燃料剂和氧化剂在贮箱里的液位是火箭发射过程中重要的技术指标，如果液位测量不准确，火箭关机时间会推迟或提前，火箭关机时间推迟会导致进入火箭发动机的燃料剂和氧化剂的量不够充分或配比变化，从而容易引起火箭有可能不能到达预定轨道或发射失败。常用的火箭氧化剂是液氧介质，常用的燃料剂是煤油和液氢，它们都属于绝缘性介质，相对介电常数非常小(0.1Mpa压力，煤油2.2、液氧1.485、液氢1.22)，且液氧、液氢工作温度到达-150℃以下。
现有的电容式液位传感器测量精度不高。电容式液位传感器的测量原理是介质液位的变化导致传感器电容量变化，液位变化小则传感器电容量变化小，然而对于小电容量的检测是比较困难的，因此现有的电容式液位传感器的测量精度很难做到1％，特别是介电常数非常小的液氢、液氧和煤油就更难做到。同时，在低温、振动或晃动的工况下，现有的电容式液位传感器测量稳定性、可靠性不高。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于低温绝缘介质液位连续测量的装置。
根据本发明提供的一种用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，包括内端头、第一外端头、第二外端头、防晃筒、内电极、衬套、外电极；
内端头的一端螺纹连接第一外端头，内端头的另一端螺纹连接第二外端头；
防晃筒套于内端头外，并被夹持在第一外端头与第二外端头之间；
内电极设置在内端头内，内电极与内端头之间存在间隙，且部分间隙内设置有绝缘的衬套；
沿轴向，内电极外依次套设有相互绝缘隔离的多个外电极；内电极与多个外电极之间分别构成环形电容。
优选地，还包括联接套；
联接套套设在内端头与防晃筒之间，多个外电极通过绝缘的联接套紧固安装在防晃筒内。
优选地，内端头上贯穿设置有第一腰形孔，防晃筒上与第一腰形孔对应的位置处贯穿设置有第二腰形孔。
优选地，联接套上贯穿设置有第一圆孔，防晃筒上与第一圆孔对应的位置处贯穿设置有第二圆孔。
优选地，第一外端头的外螺纹、第二外端头的外螺纹分别旋入内端头两端的内螺纹，以压紧防晃筒，并对内端头产生拉力。
优选地，联接套内部延伸出多个支点，支点安装于内电极上，固定内电极和外电极的同轴度，保证在振动或晃动的情况下，内电极和外电极的同步运动。
优选地，联接套与外电极键配合连接。
优选地，防晃筒与内端头之间通过沿径向延伸的螺钉紧固安装。
优选地，钉与内端头之间安装有紧定垫圈。
优选地，内电极、外电极分别连接不同的导线，导线被压紧在设置于第二外端头的导线夹。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明可以满足火箭低温绝缘介质在振动或晃动的工况下为加注系统、控制系统、推进系统、遥测系统提供低温介质液位连续量值信号的测量，具有加工性好、工作可靠、测量精度高、使用方便等特点；特别适用于液氢、液氮、液氧等低温介质的液位连续测量，也可用做煤油、汽油等常温介质的液位连续测量。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为用于低温绝缘介质液位连续测量的装置的内部结构示意图。
图2为用于低温绝缘介质液位连续测量的装置的外部结构示意图。
图3为用于低温绝缘介质液位连续测量的装置的局部结构示意图。
图中示出：
防晃筒1，内端头2，衬套3，联接套4，外电极5，内电极6，第一外端头7，第二外端头10，导线夹11，弹垫13，连接件14
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明的主要原理是利用内电极与多个外电极分别构成的环形电容器，当液体介质流入到内电极、外电极之间时，引起介电常数发生变化，从而产生变化的电容量并输入到传感器硬件检测电路中。
根据本发明提供的一种用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，包括内端头、第一外端头、第二外端头、防晃筒、内电极、衬套、外电极；内端头的一端螺纹连接第一外端头，内端头的另一端螺纹连接第二外端头；防晃筒套于内端头外，并被夹持在第一外端头与第二外端头之间；内电极设置在内端头内，内电极与内端头之间存在间隙，且部分间隙内设置有绝缘的衬套；沿轴向，内电极外依次套设有相互绝缘隔离的多个外电极；内电极与多个外电极之间分别构成环形电容。
所述用于低温绝缘介质液位连续测量的装置还包括联接套；联接套套设在内端头与防晃筒之间，多个外电极通过绝缘的联接套紧固安装在防晃筒内。内端头上贯穿设置有第一腰形孔，防晃筒上与第一腰形孔对应的位置处贯穿设置有第二腰形孔。联接套上贯穿设置有第一圆孔，防晃筒上与第一圆孔对应的位置处贯穿设置有第二圆孔。第一外端头的外螺纹、第二外端头的外螺纹分别旋入内端头两端的内螺纹，以压紧防晃筒，并对内端头产生拉力。联接套内部延伸出多个支点，支点安装于内电极上，固定内电极和外电极的同轴度，保证在振动或晃动的情况下，内电极和外电极的同步运动。
联接套与外电极键配合连接。防晃筒与内端头之间通过沿径向延伸的螺钉紧固安装。钉与内端头之间安装有紧定垫圈。内电极、外电极分别连接不同的导线，导线被压紧在设置于第二外端头的导线夹。
优选地，内电极与外电极之间通过联接套、内端头、螺钉进行安装形成环形电容；其中，螺钉穿过内端头固定到内电极上，最后用第一外端头和第二外端头将整个内电极和外电极组件通过防晃筒拉紧并打保险。外电极间通过绝缘联接套绝缘并定位，由于绝缘联接套材料为聚四氟乙烯，抗压强度低，因此，本发明采用外拉内压式结构设计。第一外端头、第二外端头、防晃筒向外拉内端头，从而释放内端头的压紧力，保护绝缘联接套。
本发明通过机械方式减小流阻，本发明中尽量设置排液孔以及所选材料尽量选用与被测液体流阻较小的材料。防晃筒为整体支撑结构件，对应内端头腰形孔处设计腰形孔，以增加内电极和外电极型腔内的液体流入流出速度。防晃筒上与联接套对应处设计圆孔，保证外电极、联接套、防晃筒构成的型腔内液体能迅速流入或流出，不影响内电极和外电极间电容环型腔内的液体流入流出速度。
内端头为增加液位传感器内部液位下降速度与外部相同，内端头管体开五个腰型孔，与防晃筒腰型孔对应，增大外电极与内电极之间液体的流量，减小流阻。衬套起到防晃筒和内电极之间隔绝电源的作用。联接套内部引出四个支点，支点安装于内电极上，固定内电极和外电极的同轴度，保证了在振动或晃动的情况下，内电极和外电极的同步运动，可以提高测试精度。联接套内墙上均布四个键，与外电极的键槽配合，防止转动。更为优选地，联接套外壁均匀分布24个排液孔，使得外电极与防晃筒空腔液体快速排出。外电极和联接套内，加工出一个键槽，当外电极插入联接套时，装入键，可以防止外电极转动。常温下拧紧内端头的螺钉，压紧外电极，当在低温下使用时，由于热胀冷缩，有可能松动，因而在螺钉与内端头之间安装紧定垫圈，可以有效解决因热胀冷缩而产生的松动问题。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，包括内端头、第一外端头、第二外端头、防晃筒、内电极、衬套、外电极；
内端头的一端螺纹连接第一外端头，内端头的另一端螺纹连接第二外端头；
防晃筒套于内端头外，并被夹持在第一外端头与第二外端头之间；
内电极设置在内端头内，内电极与内端头之间存在间隙，且部分间隙内设置有绝缘的衬套；
沿轴向，内电极外依次套设有相互绝缘隔离的多个外电极；内电极与多个外电极之间分别构成环形电容。
2.根据权利要求1所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，还包括联接套；
联接套套设在内端头与防晃筒之间，多个外电极通过绝缘的联接套紧固安装在防晃筒内。
3.根据权利要求1所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，内端头上贯穿设置有第一腰形孔，防晃筒上与第一腰形孔对应的位置处贯穿设置有第二腰形孔。
4.根据权利要求2所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，联接套上贯穿设置有第一圆孔，防晃筒上与第一圆孔对应的位置处贯穿设置有第二圆孔。
5.根据权利要求1所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，第一外端头的外螺纹、第二外端头的外螺纹分别旋入内端头两端的内螺纹，以压紧防晃筒，并对内端头产生拉力。
6.根据权利要求2所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，联接套内部延伸出多个支点，支点安装于内电极上，固定内电极和外电极的同轴度，保证在振动或晃动的情况下，内电极和外电极的同步运动。
7.根据权利要求2所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，联接套与外电极键配合连接。
8.根据权利要求1所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，防晃筒与内端头之间通过沿径向延伸的螺钉紧固安装。
9.根据权利要求8所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，钉与内端头之间安装有紧定垫圈。
10.根据权利要求8所述的用于低温绝缘介质液位连续测量的装置，其特征在于，内电极、外电极分别连接不同的导线，导线被压紧在设置于第二外端头的导线夹。
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