CZ20012953A3

CZ20012953A3 - Sensor for determining presence of fluids , particularly for liquid and optionally gaseous substances, with contact coupling

Info

Publication number: CZ20012953A3
Application number: CZ20012953A
Authority: CZ
Inventors: Jiří Novotný
Original assignee: Jiří Novotný
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2003-04-16

Abstract

Řešení se týká senzoru pro zjišťování přítomnosti tekutin, zejména pro kapalné a případně i plynné látky s kontaktní spojkou, sestávající z vysílací (1) a přijímací (1 j části světelného záření, které jsou vzájemně propojeny optokabelem (2), procházejícím pouzdrem (5). Mezi vysílací částí (1) světelného záření a přijímací částí (I j světelného záření je v místě obnaženého jádra optokabelu (2) v dutině í pouzdra (5) optokabel (2) přerušen, přičemž vzdálenost (x) čelních ploch přerušených konců optokabelu (2) je shodná a/nebo menší, než je průměr (d) optokabelu (2) a přičemž přerušené konce optokabelu (2)jsou vzájemně propojeny kontaktní spojkou (3) vytvořenou na bázi polymeru.The solution relates to a sensor for detecting fluids, especially for liquid and optionally gaseous substances with contact a coupling consisting of transmitting (1) and receiving (1 j light rays that are interconnected with a cable (2) passing through the housing (5). Between Broadcasting the light radiation portion (1) and the receiving portion (1 light) radiation is at the exposed core of the opto-cable (2) in the cavity the case (5) the opto cable (2) is interrupted, the distance (x) the faces of the interrupted ends of the opto-cable (2) is identical and / or less than the diameter (d) of the opto-cable (2) and wherein the interrupted ends of the opto-cable (2) are interconnected a polymer-based contact coupling (3).

Description

Senzor pro zjišťování přítomnosti tekutin, zejména pro kapalné a případně i plynné látky s kontaktní spojkouSensor for detecting the presence of liquids, especially for liquid and possibly gaseous substances with contact clutch

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká senzoru pro zjišťování přítomnosti tekutin, zejména pro kapalné a případně i plynné látky s kontaktní spojkou, který je možno využít pro laboratorní a průmyslové provozy, skladovací prostory a všude tam, kde je sledování a indikace uvedených látek zapotřebí. Senzor je použitelný u kapalných látek i pro přesné sledování výšky jejich hladiny.The present invention relates to a sensor for detecting the presence of fluids, in particular for liquid and optionally gaseous substances with a contact coupling, which can be used for laboratory and industrial operations, storage areas and wherever monitoring and indication of said substances is required. The sensor is suitable for liquid substances as well as for precise monitoring of their level.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Dosud je známa celá řada způsobů a zařízení používaných k indikaci a zjišťování přítomnosti jak plynných, tak i kapalných látek v různých prostředích, prostorách či skladovacích nádržích, a nádobách, laboratorní technice, rafineriích a ostatních průmyslových provozech. Tato zařízení bývají instalována m.j. za účelem bezpečnosti provozu a bezpečného skladování hořlavých a výbušných látek a nebo k monitorování a indikaci sledovaných látek z různých technických či provozních důvodů. Základním požadavkem na tato zařízení je jejich funkční spolehlivost, přesnost a bezpečná konstrukce. Současně je snaha o to, aby se tato zařízení sama o sobě nestávala zdrojem technických havárií např. vlivem přehřátí či zkratu na elektrickém obvodě, který je u tohoto typu zařízení ve velké míře dosud využíván.Many methods and devices used to indicate and detect the presence of both gaseous and liquid substances in a variety of environments, premises or storage tanks, and containers, laboratory technology, refineries and other industrial plants are known to date. These devices are installed inter alia. for the safety of the operation and safe storage of flammable and explosive substances, or for the monitoring and indication of substances of concern for various technical or operational reasons. The basic requirement for these devices is their functional reliability, accuracy and safe construction. At the same time, there is an effort to ensure that these devices do not themselves become a source of technical accidents, eg due to overheating or short circuit on the electrical circuit, which is still widely used in this type of device.

Dále je pro podobní účely známo zařízení využívající clony přerušující světelný tok v optokabefu, která je ovládána elastickou pojistkou reagující na různé látky vlastní deformací Či přerušením, což je pomocí elektronické jednotky vyhodnocováno a předáno jako varovný či informační signál. U tohoto zařízení je výhodou jednoduché konstrukční řešení, které nevyužívá elektrický obvod, avšak po jeho použití je potřeba opět nahradit elastickou pojistku za novou, což např. při jejím umístění v obtížně přístupných místech klade nároky na obsluhu a navíc toto zařízení obsahuje pohyblivé části, které mohou být zdrojem poruchy.Furthermore, for similar purposes it is known to use luminous flux interrupters in the optokabef, which is controlled by an elastic fuse reacting to various substances by its own deformation or break, which is evaluated and transmitted by the electronic unit as a warning or information signal. This device has the advantage of a simple design that does not use an electric circuit, but after its use it is necessary to replace the elastic fuse with a new one, which, for example when placed in hard-to-reach places they can be a source of failure.

Významné řešení týkající se této problematiky je obsaženo v užitném vzoru CZ 8647 U, ve kterém je popsán senzor pro zjišťování přítomnosti tekutin založený na optokabelem propojené vysílací a přijímací části světelného záření a kde je ve sledovaném prostředí vytvořena na optokabelu alespoň jedna kontaktní smyčka způsobující ve styku s tekutinou odezvu. Nevýhody tohoto provedení spočívají především v tom, že lze pro tato zařízení aplikovat pouze optokabel elastický, umožňující vytvoření kontaktních smyček o malých poloměrech, «·»· »A significant solution to this problem is contained in utility model CZ 8647 U, which describes a sensor for detecting the presence of liquids based on an optocoupler-connected emitting and receiving portion of light radiation, and wherein at least one contact loop causing contact with fluid response. The disadvantages of this embodiment are, in particular, that only the elastic opto-cable can be applied to these devices, making it possible to form contact loops of small radii, «·» · »

• * • » · • ♦ · · • · · • 4 ·· ·«· přičemž elastické optokabely vyrobené především z plastu vykazují horší útlumové vlastnosti na úkor přesného měření a spolehlivé diagnostiky a zároveň vykazují nižší tepelnou odolnost.Whereas elastic optocables made mainly of plastic exhibit poorer attenuation properties at the expense of accurate measurement and reliable diagnostics, while exhibiting lower heat resistance.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Shora uvedené nevýhody odstraňuje a technické požadavky ve velké míře splňuje senzor pro zjišťování přítomnosti tekutin, zejména pro kapalné a případně i plynné látky s kontaktní spojkou, sestávající z vysílací a přijímací části světelného záření, které jsou vzájemně propojeny optokabelem procházejícím pouzdrem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi vysílací Částí světelného záření a přijímací částí světelného záření je optokabel v dutině pouzdra přerušen, přičemž vzdálenost čelních ploch přerušených konců optokabelu je shodná a/nebo menší, než je průměr optokabelu a přičemž přerušené konce optokabelu jsou vzájemně propojeny kontaktní spojkou vytvořenou na bázi polymeru. Čelní plochy přerušených konců optokabelu jsou v pouzdru vzájemně protilehle ustaveny.The above-mentioned disadvantages eliminate and the technical requirements are met to a large extent by a sensor for detecting the presence of liquids, in particular for liquid and possibly even gaseous substances with a contact coupling consisting of a light emitting and receiving part interconnected by an optical cable passing through the housing according to the invention. characterized in that, between the light emitting part and the light receiving part, the opto-cable in the cavity of the housing is interrupted, the distance between the end faces of the interrupted ends of the opto-cable being equal and / or smaller than the diameter of the opto-cable; formed on the basis of a polymer. The end faces of the interrupted ends of the opto-cable are opposed in the housing.

Výhody senzoru podle vynálezu spočívají především v tom, že aplikace kontaktní spojky vytvořené na bázi polymeru v kontaktním místě přerušení optokabelu vykazuje prudce se měnící index lomu světelného záření v závislosti na složení látky, se kterou je kontaktní spojka ve styku. U tohoto řešení lze využít optokabelu vytvořených např. ze skleněných vláken, neboť u tohoto provedení není potřeba tvarovat kontaktní smyčky o malých poloměrech a tato vlákna vykazují lepší vlastnosti útlumu včetně lepší tepelné odolnosti. Další výhody jsou patrné ve velmi jednoduché konstrukci zakládající vysokou funkční spolehlivost a možnost široké aplikace, přičemž vlastní senzor lze umístit bez obav do jakéhokoliv prostředí včetně výbušného nebo hořlavého, neboť princip založený na Šíření světelného záření v optokabelu nevykazuje žádný znatelný elektrický tok a tím možnost zkratu, přehřátí či jiné ovlivnění bezpečnosti. Vyhodnocovací jednotky tvořené vysílací a přijímací částí lze umístit i na větší vzdálenost od vlastního senzoru, např. na dispečerské pracoviště, bezpečnostní nebo signalizační ústřednu apod. Řešení je zvláště vhodné pro indikaci vysoce hořlavých kapalných látek na bázi ropy nebo hořlavých ředidel. Další výhoda senzoru spočívá v možnosti předem nastavitelné citlivosti a lze jím spolehlivě zjišťovat přítomnost vody v ostatních kapalinách. Kontaktní spojka senzoru ve styku s tekutinou způsobuje okamžitou odezvu a stejně rychle odeznívá při ztrátě tohoto styku. Vhodným umístěním lze senzor podle technického řešení využít i k určení výšky hladiny u kapalných látek s vysokou přesností a při nastavení zvlášť «9 · · · · · ·The advantages of the sensor according to the invention are, in particular, that the application of the polymer-based contact connector at the opto-cable break contact point exhibits a rapidly changing refractive index of light radiation, depending on the composition of the substance with which the contact connector is in contact. In this solution, opto-cables made of, for example, glass fibers can be used, since in this embodiment there is no need to form contact loops of small radii and these fibers exhibit better attenuation properties, including better heat resistance. Further advantages are evident in a very simple design providing high functional reliability and wide application possibilities, and the sensor itself can be placed in any environment, including explosive or flammable, because the principle based on the propagation of light radiation in the opto-cable , overheating, or other safety effects. The evaluation units made up of the transmitting and receiving part can also be placed at a greater distance from the sensor itself, eg at the control center, security or signaling center, etc. The solution is particularly suitable for indicating highly flammable oil-based liquid substances or flammable solvents. A further advantage of the sensor lies in the possibility of preset sensitivity and can reliably detect the presence of water in other liquids. The sensor contact clutch in contact with the fluid causes an instantaneous response and equally quickly dissipates when the contact is lost. According to the technical solution, the sensor can also be used to determine the level of liquids with high accuracy and with a separate setting «9 · · · · · ·

9 9 * 9 99 · 9 99 9 * 9 99

9·99 9 9 99 · · · ·9 · 99 9 9 99 · · · ·

9 9 · 9 9 · 9 9 •99 9 9· ·· 9· 9999 9 · 9 9 · 9 9 • 99 9 9 · ·· 9 · 999

vysoké citlivosti přijímací části světelného zářeni lze monitorovat přítomnost plynných látek, případně určit jejich druh apod.the high sensitivity of the receiving part of the light can be monitored for the presence of gaseous substances, or their type, etc.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Pro objasnění vynálezu je připojeno schématické zobrazení, na kterém jsou zakresleny jeho základní konstrukční prvky.In order to illustrate the invention, a schematic diagram is shown in which its basic components are shown.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na připojeném zobrazení je znázorněna vysílací část 1 světelného záření a přijímací část Γ světelného záření, které jsou vzájemně propojeny optokabelem 2 procházejícím pouzdrem 5 opatřeným odvzdušňovacím otvorem 6_a otevřeným dnem, V dutině pouzdra 5 je otpokabel 2 přerušen a čelní plochy přerušených konců optokabelu 2 jsou přivráceny k sobě ve vzdálenosti xjcterá je s výhodou shodná a nebo menší než je průměr_d_optokabelu λ Přerušené konce optokabelu 2 jsou propojeny kontaktní spojkou 3 vytvořenou z polymeru, např. na bázi polydimethylsiloxanu a nebo na bázi UV- síťovatelného siloxanového elastomeru. V tomto konkrétním případě je zařízení určeno pro kapalné látky s vyznačenou hladinou 4 kapaliny.The attached drawing shows the light emitting part 1 and the light receiving part,, which are interconnected by an opto-cable 2 passing through a housing 5 provided with a venting hole 6 and an open bottom. The interrupted ends of the opto-cable 2 are interconnected by a contact connector 3 formed of a polymer, for example based on polydimethylsiloxane or on the basis of a UV-crosslinkable siloxane elastomer. In this particular case, the device is intended for liquid substances with the indicated liquid level 4.

Senzor podle vynálezu pracuje tak, že pokud dojde ke styku kontaktní spojky 3 se sledovanou tekutinou, dochází v tomto místě ke změně přenosu světelného záření a tato změna je zaznamenána na přijímací části Usvetelného záření. Jelikož je hodnota částečného vyzáření charakteristická pro různé druhy tekutin na základě indexu lomu světelného paprsku té které látky, lze spolehlivě určit jejich druh a jejich přítomnost ve sledovaném prostředí. Odpovídající hodnoty výstupního signálu lze dále zpracovat a vyhodnotit.The sensor according to the invention operates in such a way that when the contact clutch 3 comes into contact with the fluid to be monitored, there is a change in the transmission of light radiation at this point and this change is recorded on the receiving part of the Illumination. Since the value of partial radiation is characteristic of different types of fluids based on the refractive index of the light beam of a particular substance, their type and their presence in the monitored environment can be reliably determined. The corresponding values of the output signal can be further processed and evaluated.

Claims

A sensor for detecting the presence of fluids, in particular for liquid and optionally gaseous substances, with a contact coupling, consisting of a light emitting and receiving part interconnected by an opto-cable passing through the housing, characterized in that between the light emitting part (I) and the light receiving portion (1) of the opto-cable (2) in the cavity of the housing (5) is interrupted, the distance (x) of the end faces * _{of the} interrupted ends of the opto-cable (2) being equal and / or less than the diameter (d) of the opto-cable (2) - and wherein the interrupted ends of the opto-cable (2) are interconnected by a polymer-based contact connector (3).

2. The sensor for detecting the presence of fluids according to claim 1, characterized in that the end faces of the interrupted ends of the opto-cable (2) are opposed to one another in the housing (5).