PT650048E

PT650048E - Dispositivo para filtracao

Info

Publication number: PT650048E
Application number: PT94114564T
Authority: PT
Inventors: Gary Glenn Sanders; Brian Craig Gorge; Burt Leroy Beach
Original assignee: Tyco Flow Services Ag
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1994-09-15
Publication date: 2000-12-29
Also published as: DE69425215D1; AU7304794A; CA2132227C; DK0650048T3; MY111235A; CA2132227A1; EP0650048A1; KR950009270A; CN1111346A; US5481197A; EP0650048B1; AU678502B2; DE69425215T2; GR3034611T3; ATE194713T1; TW249842B; ES2149228T3

Description

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DESCRIÇÃO “Sonda de capacitância de alta pressão à prova de explosão e resistente a fugas”

Antecedentes do invento 1. Campo do invento O invento refere-se a sondas e corpos de sonda para medir um parâmetro desejado, tal como a capacitância. Mais particularmente, o invento refere-se a uma sonda de capacitância e a um corpo de sonda do tipo utilizado para medir a capacitância para detectar o nível de líquido num recipiente de pressão, e ainda mais particularmente, para uma tal sonda que resiste a fugas e, numa concretização, é à prova de explosão. 2. Descrição da arte relacionada

Na metrologia industrial, a capacitância é utilizada de modo comum para determinar o nível de líquido nos recipientes, particularmente nos recipientes fechados. Um método de medir a capacitância é através da utilização de um condensador de placa de tipo concêntrico. Um condensador de placa de tipo concêntrico utiliza uma sonda condutora como a placa central de um condensador coaxial. Esta sonda condutora é normalmente uma haste de metal cilíndrica (haste de sonda ou central) que está isolada para medir os níveis de líquido condutor. As paredes do recipiente formam tipicamente a segunda placa do condensador enquanto o líquido a ser medido é o dieléctrico. A capacitância de um condensador de placa de tipo concêntrico é dada pela equação:

2 x π x ε x L C =

onde C = capacitância; ε = constante dieléctrica ( 1.000590 para o ar): L = comprimento da imersão concêntrica pela haste da sonda; ro = raio do interior da parede exterior do recipiente; e ri = raio da haste de sonda metálica. A presença de material no recipiente cria um condensador de placa de tipo concêntrico com o líquido a servir como dieléctrico. Portanto, se alguém conhece a constante dieléctrica do material no recipiente, através da medida da capacitância, C, é possível 2 84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ determinar ο nível de material no recipiente. A sonda está ligada através de ligações eléctricas adequadas aos circuitos electrónicos de medida de capacitância. Ao medir a capacitância, é desejável uma capacitância intrínseca inferior da própria sonda de capacitância de modo a calibrar mais precisamente as alterações na capacitância total que são originadas por alterações no nível de líquido.

As sondas de capacitância típicas utilizam bucins de montagem metálicos para montar a haste de sonda para o recipiente e para a caixa dos electrónicos. A porção interna do bucim de montagem contém: (1) um sistema de vedação de pressão; e (2) um sistema de retenção de haste de sonda. A haste de sonda é tipicamente ela própria uma haste metálica embainhada em politetrafluoroetileno (PTFE) ou outro polímero adequado. A haste de sonda deve passar através do bucim de montagem metálico sem contacto metálico.

Referindo a FIG. 1, uma sonda de capacitância existente inclui um bucim de vedação 10 que é enroscado num bucim de montagem 12. Uma haste central ou haste de sonda 14 prolonga-se de uma caixa de electrónicos (não mostrada) através do bucim de vedação de metal 10 e do bucim de montagem 12 e para dentro de um recipiente (não mostrado). A haste central 14 compreende uma haste superior 13 que é enroscada numa haste inferior 15. Em virtude do bucim de montagem 12 estar electricamente ligado às paredes do recipiente, a haste central 14 deve ser isolada electricamente do bucim de montagem 12 para conseguir uma leitura de capacitância precisa. Portanto, uma bainha inferior 16 envolve a haste inferior 15 e a bainha superior 17 rodeia a haste superior 13. As bainhas 16 e 17 são tipicamente compostas por PTFE embora outros polímeros possam ser utilizados. Uma tampa PTFE sólida ou tampão 19 isola a ponta da haste inferior 15 e é unida à bainha inferior 16 termicamente.

Alojado dentro do bucim de montagem 12 está uma pré-forma de vedação 18 que está comprimida contra a bainha inferior 16 para formar um vedante de pressão. A pré-forma de vedação 18 compreende uma porção superior 20 e uma porção inferior 22. O roscado no bucim de vedação 10 e no bucim de montagem 12 permite que o bucim de vedação 10 seja submetido a um binário e apertado contra a pré-forma de vedação 18 através de uma anilha de PTFE 26 e de uma anilha metálica 28. Quando o bucim de vedação 10 é apertado, a porção inferior 22 da pré-forma de vedação 18 aplica pressão contra a bainha inferior 16 para criar um vedante de pressão radial. O PTFE e outros polímeros, contudo, podem escorregar sob pressão. Assim, a bainha inferior 16 escorrega fria na área que está ocupada com a porção inferior 22 da pré-forma de vedação 18. Este escorregamento a frio reduz o vedante de pressão e permite a 84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 3

fuga. A deformação também ocorre acima e abaixo da anilha de metal 24 na bainha inferior 16 e na bainha superior 17.

Estas deformações requerem que o bucim de vedação 10 seja periodicamente submetido a um binário para manter a compressão. A medida que este processo de submeter a um binário é repetido, a bainha inferior 16 escorrega para o ponto de separação e a vedação falha.

Uma segunda dificuldade encontrada com as sondas de capacitância é a manutenção da haste central 14 contra forças hidrostáticas de ponta. Para resolver este problema, as sondas de capacitância existentes incluem uma ou mais anilhas metálicas 24 colocadas numa ranhura num ponto de junção roscado na haste central 14 localizada dentro do bucim de montagem 12. A pré-forma de vedação 18 é feita como duas peças separadas em vez de apenas uma de modo a facilitar a encapsulação da anilha metálica 24. A pressão hidrostática actua contra a anilha metálica 24 numa direcção para cima forçando-a contra a porção superior 20 da pré-forma de vedação 18. Embora a haste central 14 esteja contida devido ao facto do diâmetro exterior da anilha metálica 24 ser maior do que o diâmetro interior do bucim de vedação 10, pode ocorrer o escorregamento a frio da porção superior 20. Assim, é desejável uma sonda de capacitância capaz de reduzir ou eliminar o escorregamento a frio da sonda de capacitância de PTFE. A DE-A-16 48 163 descreve um eléctrodo de haste para medir o nível de enchimento capacitivo para utilizar num recipiente compreendendo uma cabeça de eléctrodo que tem um furo longitudinal que se prolonga através do mesmo, tendo o dito furo longitudinal um diâmetro nominal e uma porção alargada, definindo a porção alargada uma caixa de enchimento. É utilizada uma haste central metálica como uma placa central de um condensador coaxial e que se prolonga através do dito furo. Uma bainha isoladora feita de politetrafluoroetileno rodeia uma porção inferior da dita haste central, tendo a dita bainha isoladora uma ponta com flange que se prolonga para dentro da dita caixa de enchimento. São proporcionados os meios de vedação para vedar a caixa de enchimento entre a haste central e a cabeça do eléctrodo e para isolar electricamente a haste central da cabeça do eléctrodo. A EP-A-0 101 580 descreve uma sonda de capacitância que compreende um bucim de montagem, um furo longitudinal que se prolonga através do mesmo, uma haste central utilizada como a placa central de um condensador coaxial e prolongando-se através do dito furo, e um material isolante que rodeia a dita haste central. A dita haste central também compreende um entalhe para segurar a haste numa posição axial, e é utilizada a parede de

84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 4 um recipiente como a outra placa do dito condensador coaxial.

Adicionalmente, existe uma necessidade de uma sonda de capacitância e corpo de sonda que seja à prova de explosão sob os padrões promulgados pela "National Fire Protection Association" no "The National Electrical Code ® Handbook" (5a edição). '

Finalmente, são desejáveis uma sonda e um aparelho de bucim de montagem com uma capacitância intrínseca inferior porque é difícil compensar grandes capacitâncias intrínsecas.

Resumo do invento

De acordo com o presente invento, são fornecidos um corpo de sonda e uma sonda de capacitância. De acordo com outro aspecto do invento, são fornecidos um corpo de sonda e uma sonda de capacitância à prova de explosão.

De acordo com uma concretização do invento, é fornecida uma sonda de capacitância a qual inclui uma bucim de montagem que tem um furo longitudinal que se prolonga través do mesmo. O furo longitudinal tem um diâmetro nominal e uma porção alargada, definindo a porção alargada uma caixa de enchimento e um fundo de caixa de enchimento. Uma haste central metálica prolonga-se através do furo do bucim de montagem e uma bainha isoladora rodeia a porção inferior da haste central e prolonga-se para dentro da caixa de enchimento. É proporcionada uma estrutura para vedar a caixa de enchimento entre a haste central e o bucim de montagem e para isolar electricamente a haste central do bucim de montagem. É proporcionada também uma estrutura para evitar o movimento longitudinal da haste central relativamente ao bucim de montagem. A estrutura para vedar a caixa de enchimento pode ser composta por um grande número de anéis de guarnição de secção em V invertido deformáveis por compressão construídos de um material adequado, tal como o PTFE, contido na caixa de enchimento coaxial com o furo e rodeando uma porção longitudinal da haste. E proporcionada uma estrutura para comprimir os anéis de guarnição de secção em V invertido contra o fundo da caixa de enchimento, tal como por um bucim de vedação seguro de modo enroscado ao bucim de montagem e prolongando-se para dentro da caixa de enchimento. A estrutura para evitar o movimento longitudinal pode incluir uma ranhura circunferencial na haste central onde a haste está disposta na caixa de enchimento e uma anilha de retenção disposta no encaixe em forma de circunferência, com a anilha de retenção 5 84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ a ter um diâmetro exterior maior do que o diâmetro nominal do furo.

De acordo com outra concretização do invento, é fornecida uma sonda de capacitância à prova de explosão. A sonda de capacitância à prova de explosão é composta por um bucim de montagem que tem um furo longitudinal que se prolonga através do mesmo, tendo o bucim de montagem uma cavidade coaxial para o furo e uma caixa de enchimento na outra ponta do bucim de montagem coaxial para o furo e espaçado longitudinalmente da cavidade através de uma rede central de bucim de montagem. E proporcionada uma estrutura de vedação à prova de explosão para vedar a cavidade para proporcionar um vedante de percurso de chama na cavidade. Uma haste central metálica prolonga-se através do furo com uma bainha isoladora que rodeia uma porção inferior da haste central. É proporcionada uma estrutura para vedar a caixa de enchimento entre a haste central e o bucim de montagem e para isolar electricamente a haste central do bucim de montagem. É proporcionada também uma estrutura para evitar o movimento longitudinal da haste central em relação ao bucim de montagem.

Numa concretização, a estrutura para vedar a caixa de enchimento é composta por um grande número de anéis de guarnição de secção em V invertido deformáveis por compressão localizados na caixa de enchimento e coaxiais para o furo e rodeando uma porção longitudinal da haste. A estrutura é proporcionada para comprimir os anéis de secção em V invertido contra a rede central do bucim de montagem, tal como por um bucim de vedação que pode ser seguro por enroscamento ao bucim de montagem e à ponta da caixa de enchimento. A estrutura de vedação à prova de explosão compreende um material vedante polimérico rígido de percurso de chama não electricamente condutor que forma um tampão que se prolonga a partir da rede central de bucim de montagem em direcção à ponta de cavidade do bucim de montagem. De preferência, o tampão enche substancialmente a cavidade. A estrutura de vedação à prova de explosão pode adicionalmente incluir uma porca de aperto disposta no material de vedar de percurso de chama que está preso à haste central metálica e projecções em pelo menos uma parede de cavidade da cavidade para mecanicamente engatar o material de vedar de percurso de chama. A estrutura para evitar o movimento longitudinal da sonda de capacitância à prova de explosão numa concretização é a estrutura de vedação à prova de explosão anteriormente descrita.

As sondas e corpos de sonda precedentes reduzem ou eliminam o escorregamento a

84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 6 frio da bainha de isolamento que rodeia uma haste de sonda condutora. Adicionalmente, o escorregamento a frio de material isolante (normalmente PTFE), é reduzido ou eliminado de acordo com o presente invento. Numa concretização, a ponta da bainha PTFE alojada no bucim de montagem tem uma frange a 90° que é formada através do dobrar da bainha com frange a 90° quando segura dentro do bucim de montagem para engatar no interior de uma caixa de enchimento. A caixa de enchimento contém anéis de guarnição de secção em V invertido aninhados e anéis de ponta empilhados de secção em V invertido que estão conjuntamente apertados e deformados para se conformarem à cavidade da caixa de enchimento e produzir um vedante activado por pressão entre o polímero e o metal. A sonda do presente invento resiste a pressões mais altas sem a necessidade periódica de ser submetida a um binário.

Numa outra concretização do presente invento, uma vedação de percurso de chama é feita de modo integral com o conjunto de bucim, tomando portanto a sonda de capacitância útil em aplicações à prova de explosão. í

Cada uma destas duas concretizações do presente invento resulta numa capacitância intrínseca inferior do que aquelas das sondas existentes. Estas capacitâncias intrínsecas inferiores são mais fáceis de compensar nos circuitos ligados.

Breve descrição dos desenhos A FIG. 1 é uma vista em secção de uma sonda de capacitância da arte anterior. A FIG. 2 é uma vista em secção de uma concretização do presente invento. A FIG. 3 é uma vista em secção explodida da concretização da FIG. 2. A FIG. 4 é uma vista em secção de uma segunda concretização do presente invento. A FIG. 5 é uma vista em secção explodida da concretização da FIG. 4. A FIG. 6 é uma vista em perspectiva de cima de um anel de guarnição de secção em V invertido do tipo utilizado no presente invento; e a FIG. 7 é uma vista em perspectiva por baixo de um anel de guarnição de secção em V invertido do tipo utilizado no presente invento.

Descrição detalhada das concretizações preferidas

Referindo as FIGS. 2 e 3, encontra-se ilustrada uma sonda de capacitância 11 resistente a fugas, de alta pressão, de acordo com o invento. A sonda de capacitância 11 inclui um corpo de sonda 21 e uma haste de sonda condutora ou haste central 40. O corpo de sonda 21 define um furo atravessante no qual a haste de sonda 40 está inserida. O corpo de

84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 7 sonda 21 inclui um bucim de montagem 30, um bucim de vedação 60 e outros componentes como daqui por diante se descrevem. A menos que de outro modo notado, todos os componentes da sonda 11 são axialmente simétricos sobre a linha central longitudinal da sonda 11. O bucim de montagem cilíndrico 30 tem um roscado inferior exterior 32, um roscado superior exterior 34 e um roscado superior interior 35. O roscado inferior 32 é para montar a sonda de capacitância no recipiente (não mostrado). O bucim 30 pode ter uma superfície exterior longitudinal hexagonal para facilitar a montagem num recipiente. O roscado superior 34 é utilizado para montar a sonda de capacitância numa caixa electrónica (não mostrada). O roscado superior interior 35 coincide com o roscado 35' do bucim de vedação 60. Um furo atravessante 36 prolonga-se através do comprimento do bucim de montagem 30. O bucim 30 define uma caixa de enchimento cilíndrica 38 que tem um eixo comum com furo 36 e um raio maior do que o do furo 36 prolonga-se através da porção superior do bucim de montagem 30. A haste central 40, fabricada de metal condutor, é utilizada como a placa central do condensador coaxial. A haste central 40 inclui uma ranhura circunferencial 41 que se prolonga em redor de toda a circunferência da haste central 40 onde indicado. A haste central 40 é isolada electricamente do bucim de montagem 30 como daqui por diante será descrito. Uma bainha inferior 42 isola a haste central 40 do bucim de montagem 30. A bainha inferior 42 é feita de um polímero isolante apropriado, tal como o PTFE. Uma tampa PTFE sólida ou tampão 43 isola a ponta da haste central 40 e é adequadamente ligada à bainha inferior 42, tal como por uma ligação termal. A bainha inferior 42 tem uma ponta 44 com flange perpendicular ao comprimento da bainha inferior 42. Quando colocada no bucim de montagem 30, a ponta 44 com flange da bainha 42 engata o fundo 38a da caixa de enchimento 38. A ponta 44 com flange PTFE é pré-formada termicamente num molde a partir de um tubo PTFE para formar um tubo PTFE que tem uma flange a cerca de 75°. E difícil fabricar pontas 44 com flange num ângulo de precisamente 90° a partir do resto da bainha inferior 42 do tubo PTFE. Portanto, a ponta 44 com flange não é dobrada só de uma vez para um ângulo de 90° mas antes é formada para um ângulo inicial, por exemplo, 75° (isto é, formando um ângulo de 105° entre a bainha inferior 42 e a ponta 44 com flange). Quando a sonda de capacitância é montada, a compressão na ponta 44 com flange é conseguida ao apertar a bucim de vedação 60 na bucim de montagem 30 para completar o ângulo de dobragem de 90°. Quando a ponta 44 com flange é dobrada a 90° a partir da bainha inferior 42, o diâmetro exterior da ponta 44 com flange ajusta-se comodamente dentro do diâmetro interior da caixa de enchimento 38. De modo alternativo, podia ser utilizado um tubo PTFE pré-fabricado tendo uma ponta com flange a 90°.

84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 8 A haste central 40 está colocada na bainha inferior 42 e então através do furo 36 do bucim de montagem 30. Os anéis de guarnição de secção em V invertido 46 feitos de PTFE estão colocados em redor da haste central 40 e são utilizados para proporcionar um vedante positivo em virtude de serem deformados sob compressão devido à sua geometria. Os anéis de guarnição de secção em V invertido 46 são do tipo normalmente utilizado como guarnição de válvula. Os anéis de ponta de posição de secção em V invertido 48 e 50 proporcionam uma superfície plana para a ponta de engate 44 e uma anilha de compressão 52 localizada acima do anel de ponta de posição de secção em V invertido 50.

Referindo as FIGS. 6 e 7, encontra-se ilustrado um anel de guarnição de secção em V invertido 46 do tipo utilizado no presente invento. O anel de guarnição de secção em V invertido 46 inclui um lado de cima 118 e um lado de baixo 120. O lado de cima 118 é adelgaçado numa direcção para cima. O lado de baixo 120 é também adelgaçado numa direcção para cima. Os formatos do lado de cima 118 e do lado de baixo 120 são recíprocos, isto é, os bucins de vedação de secção em V invertido 46 são posicionadas através da colocação do lado de baixo 120 de um anel de guarnição de secção em V invertido 46 directamente no topo do lado de cima 118 de um segundo anel de guarnição de secção em V invertido 46. Com a compressão, ambos o lado de cima 118 e o lado de baixo 120 tendem a achatar. Como um resultado, o lado de dentro 122 do anel de guarnição de secção em V invertido 46 é impelido em direcção à haste central 40 na caixa de enchimento 38. De modo semelhante, o lado de fora 124 do anel de guarnição de secção em V invertido 46 é impelido para fora contra o bucim de montagem 30. A anilha de compressão 52 é feita de um material não condutor, denso, por exemplo, fibra comprimida ou G.E. Ultem 1000. A anilha de compressão 52 está localizada em relação à haste central 40 exactamente abaixo da ranhura 41. Uma anilha de retenção metálica 54 é um anel aberto que rodeia a haste central 40 na ranhura 41. A anilha de retenção 54 é maior no diâmetro exterior do que o diâmetro interior do bucim de vedação 60 e o diâmetro do furo 36 para manter a retenção da haste central 40 no caso da falha da anilha de seguimento de bucim 58. Em seguida, uma anilha exterior 56, a qual pode ser feita do mesmo material que a anilha de compressão 52, é colocada em tomo da anilha de retenção 54. Uma anilha de seguimento de bucim 58, a qual pode ser feita do mesmo material que a anilha de compressão 52 e que a anilha exterior 56, é colocada em redor da haste central 40. A anilha de seguimento de bucim 58 proporciona uma superfície de apoio para um bucim de vedação 60. A bainha superior 62 (também feita de PTFE) é então colocada em redor da haste central 40 para proporcionar o isolamento eléctrico a partir do bucim de vedação 60 quando o bucim de vedação 60 é enroscado de modo apertado dentro do bucim de montagem 9 84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 30.

Finalmente, ο bucim de vedação 60 é colocado sobre a haste central 40 e bainha superior 62. O bucim de vedação 60 é então enroscado para dentro da porção superior da caixa de enchimento 38. À medida que o bucim de vedação 60 é apertado, o mesmo empurra para baixo a anilha de seguimento de bucim 58. A anilha de seguimento de bucim 58 empurra por seu lado para baixo a anilha de retenção 54 e a anilha exterior 56. Em virtude da anilha de retenção 54 estar localizada na ranhura 41, a anilha de retenção 54 impele a haste central 40 para baixo. A anilha de retenção 54 e a anilha exterior 56 também impelem a anilha de compressão 52 para baixo para o anel de guarnição de secção em V invertido 50 da ponta superior. Os anéis de guarnição de secção em V invertido 46 são portanto espalhados criando um vedante efectivo. A ponta 44 da bainha inferior 42 é mantida contra a porção inferior da caixa de enchimento 38. Desta maneira, a sonda de capacitância é vedada entre a haste central 40 e o bucim de montagem 30 e electricamente isolada do bucim de montagem 30. O escorregamento a frio do PTFE da sonda é reduzido ou eliminado porque não existe cavidade para dentro da qual o PTFE possa escorregar. Além disso, a única porção PTFE que é comprimida é a ponta 44 com flange da bainha inferior 42. As forças hidrostáticas de ponta, contudo, tendem a aliviar esta compressão para reduzir qualquer possibilidade de escorregamento a frio do PTFE. Em sondas de capacitância da arte anterior, as forças hidrostáticas de ponta contribuem para a compressão do PTFE em algumas áreas aumentando portanto a probabilidade de escorregamento a frio.

Adicionalmente para proporcionar um vedante efectivo, a sonda de capacitância 11 retém efectivamente a haste central 40 sem permitir o movimento longitudinal da haste 40 em relação ao corpo de sonda 21. A haste central 40 é retida na posição porque a anilha de retenção 54 engata a ranhura 41 da haste central 40. Portanto, a haste central 40 move-se verticalmente apenas para a extensão que a anilha de retenção 54 se move verticalmente. Em virtude da anilha de retenção 54 engatar a anilha de seguimento de bucim 58 e a anilha de seguimento de bucim 58 ser mantida no lugar através do bucim de vedação 60 roscado, a haste central 40 não se pode mover de modo vertical relativamente para cima em relação ao corpo de sonda 21.0 engate da ponta 44 contra a porção inferior da caixa de enchimento 38, em combinação com a eliminação do escorregamento a frio do PTFE, evita qualquer movimento vertical para baixo relativo da haste central 40 em relação ao corpo de sonda 21.

Em virtude do comprimento coaxial mais pequeno da haste central 40 e dos bucins 30 e 60, o diâmetro mais largo da porção dieléctrica (isto é, aquela porção entre a haste

84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 10 central 40 e ο bucim de montagem 30) da sonda 11 e a maior separação entre a anilha de retenção 54 e o bucim de vedação 60, (como comparada com a separação entre a anilha metálica 24 e o bucim de vedação 10 da FIG. 1) como comparado com as sondas de capacitância existentes, a capacitância de sonda intrínseca é reduzida de modo signifícante sobre aquela das sondas de capacitância de sonda. Em virtude do presente invento ter uma capacitância de sonda intrínseca inferior, são obtidas medidas de nível de líquido mais precisas e confiáveis.

Outra concretização do presente invento pode ser utilizada em aplicações à prova de explosão. Referindo a FIG. 4, encontra-se ilustrada de acordo com o invento uma sonda de capacitância à prova de explosão 66. A sonda 66 inclui um corpo de sonda 67 e uma haste central ou haste de sonda 68. O corpo de sonda 67 inclui um bucim de montagem cilíndrico 70 que tem um roscado inferior 72 e um roscado superior 74. O roscado inferior 72 é para montar a sonda de capacitância no recipiente (não mostrado). O roscado superior 74 é utilizado para montar a sonde de capacitância numa caixa electrónica (não mostrada). Um furo atravessante 76 prolonga-se através do comprimento do bucim de montagem 70. Uma caixa de enchimento cilíndrica 78 define uma porção de furo alargada 76' e assim tem um eixo comum com o furo 76 e um raio maior do que do que o furo 76 definido por e prolongando-se através da parte inferior do bucim de montagem 70. A porção inferior da caixa de enchimento 78 definida pelo bucim de montagem 70 é roscada para receber um bucim de vedação 80. É proporcionada uma cavidade roscada cilíndrica 82 que tem projecções a partir da parede da mesma, nesta concretização um roscado truncado 83. A cavidade 82 define uma porção de furo alargada 76" e assim tem um eixo comum com o furo 76 e um raio maior do que o furo 76 definido por e prolongando-se através da parte superior do bucim de montagem 70. Uma rede central retida 84 separa a cavidade roscada 82 e a caixa de enchimento 78. A haste central 68 da presente concretização compreende uma haste sensora 86 e uma haste roscada 88 que é enroscada na haste sensora 86. A porção de haste roscada 88 que se ajusta dentro da rede central retida 84 não é roscada.

Embora nesta concretização a haste central seja feita de duas peças, a haste central podia ser uma única peça. A vantagem de ter duas peças separadas é que a haste sensora 86 tem um raio maior do que a haste roscada 88. Em virtude do raio do recipiente ser substancialmente mâior do que o raio da haste central, um maior raio de haste central permite medições de capacitância mais precisas. Se a haste central inteira tiver de ter este raio maior, a sonda teria uma capacitância intrínseca aumentada. Assim, a haste roscada 88 tem um raio relativamente mais pequeno enquanto que a haste sensora 86 tem um raio 11 84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ maior.

Uma anilha de cima não condutora 90 de alta densidade, a qual pode ser construída de, por exemplo, fibra comprimida ou G.E. Ultem 1000, e tendo um orifício de folga para a haste roscada 88, é colocada dentro da caixa de enchimento 78 contra a rede central retida 84. Uma anilha interior metálica 92 é colocada próxima da anilha de cima 90. Uma anilha exterior 94 a qual pode ser feita do mesmo material que a anilha de cima 90, rodeia a anilha interior 92. A anilha de baixo 96 a qual pode ser feita do mesmo material que a anilha de cima 90 e a anilha exterior 94 são colocadas junto da anilha interior 92 e anilha exterior 94. A anilha de baixo 96 tem um orifício de folga para acomodar a haste sensora 86. A anilha interior metálica 92 é retida por um material não condutor denso com alta resistência de corte que proporciona resistência de deformação de carga estática excelente para desenvolver forças hidrostáticas de ponta. Esta resistência é melhorada pela rigidez do conjunto de vedar integral do percurso de chama como descrito abaixo. Os anéis de guarnição de secção em V invertido 98 estão colocados em redor da haste sensora 86 como estão os anéis de ponta de posição de secção em V invertido 100 e 102. Os anéis de ponta de posição de secção em V invertido 100 e 102 proporcionam uma superfície plana para engatar a anilha de baixo 96 e uma ponta 104 da bainha 106, respectivamente. A bainha 106 isola a haste sensora 86. A bainha 106 pode ser feita de PTFE ou de um polímero semelhante. Uma tampa de PTFE sólida 107 isola a ponta da haste sensora 86 e é junta à bainha 106 termalmente. A ponta 104 da bainha 106 é dobrada num ângulo da mesma maneira que a ponta 44 da bainha 42 da concretização anterior é criada. Uma anilha de seguimento de bucim metálico 108 engata a ponta 104. Finalmente, o bucim de vedação 80 é enroscado na porção inferior da caixa de enchimento 78. A haste roscada 88 é aparafusada na haste sensora 86. Um anel de bainha 112, o qual pode ser feito de PTFE, é então colocado em redor da haste roscada 88. Aproximadamente no centro da cavidade roscada 82, um par de porcas de aperto 114 é enroscado por aperto na haste roscada 88. A cavidade roscada 82 é então cheia com um material de vedar de percurso de chama aceitável 116, o qual geralmente será um material polimérico condutor não electricamente rígido. O material de vedar de percurso de chama 116 pode ser Epoxy Nr. 2850 FT-FR misturado com Catalyst Nr. 11 ambos disponíveis a partir da Emerson & Cuming, Dewey & Almy Chemical Division, W.R. Grace & Co., Canton, Massachusetts, ou outra cola adequada ou epoxy. O roscado truncado 83 na cavidade roscada 82 proporciona uma ligação mecânica do material de vedar de percurso de chama 116 com o bucim 70. As porcas de aperto 114 colocadas no material 116 evitam o movimento longitudinal da haste 88 relativamente ao bucim 70. O material 116 é de preferência colocado na cavidade 82 na 12 84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ forma de fluido e depois disso adequadamente curado ou solidificado. Isto assegura um contacto íntimo e seguro e uma união entre o material 116, cavidade 82, haste 88 e porcas de aperto 114. A ponta de bainha 104 é mantida na compressão plana pela anilha de seguimento de bucim metálico 108. Assim, o PTFE não tem cavidades disponíveis nas quais arrefeça o escorregamento. Além disso, as forças hidrostáticas de ponta tendem a aliviar qualquer compressão PTFE neste ponto. Os anéis de guarnição de secção em V invertido 98 proporcionam um vedante apertado que não exige nova aplicação periódica de binário para compensar o escorregamento a frio. Em virtude do bucim de vedação 80 não exigir uma nova aplicação de binário, o bucim de vedação 80 pode estar localizado em áreas não possíveis com as sondas existentes. Por exemplo, o bucim de vedação 80 pode ser colocado no interior do recipiente.

Um fio condutor 117 é adequadamente fixo ao bucim de montagem 70 e serve como uma referência de terra. Um segundo fio condutor 119 está electricamente ligado à haste de sonda 68 e a um quadro de circuito electrónico (não mostrado). Uma anilha 121 e um parafuso 123 facilitam a ligação do fio 119 à haste de sonda 68. A haste sensora 86 e a haste roscada 88 são impedidas de serem ejectadas no caso de uma explosão pelo facto de o material de vedar de percurso de chama 116 ser engatado com o roscado truncado 83 da cavidade roscada 82 e porcas de aperto 114. Como segurança final, o diâmetro interior da rede central retida 84 é consideravelmente mais pequeno do que o diâmetro das porcas de aperto 114 e anilha interior 92.

Visto que o presente invento foi descrito em relação a concretizações específicas do mesmo, será compreendido que várias alterações e modificações serão sugeridas a alguém perito na arte e tem-se a intenção de que o invento inclua tais alterações e modificações que caiam dentro do âmbito das reivindicações apensas.

Lisboa, 26. SU 2&ί-

Por PENBERTHY, INC. - O AGENTE OFICIAL -

O ADJUNTO

Claims

84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Sonda de capacitância (11; 66) para utilizar num recipiente, em que a parede do recipiente é utilizada como uma placa de um condensador coaxial, compreendendo: um bucim de montagem (30; 70) que tem um furo longitudinal (36; 76) que se prolonga através do mesmo, tendo o dito furo longitudinal um diâmetro nominal e uma porção alargada (76'), definindo a porção alargada uma caixa de enchimento (38; 78); uma haste central metálica (40; 68) utilizada como uma placa central do condensador coaxial, prolongando-se a dita haste central através do furo (36; 76) do dito bucim de montagem (30; 70); uma bainha isoladora (42; 106) rodeando uma porção inferior da dita haste central (40; 68), tendo a dita bainha isoladora uma ponta (44; 104) com flange que se prolonga para dentro da dita caixa de enchimento (38; 78), sendo a dita bainha isoladora (42; 106) e a ponta (44; 104) com flange feitas de um polímero isolador o qual escorrega a frio sob pressão tal como o politetrafluoroetileno (PTFE); meios de vedação (46, 48, 50, 52, 60; 80, 96, 98, 100, 102, 108) para selar a caixa de enchimento entre a haste central e o bucim de montagem e para isolar electricamente a haste central do bucim de montagem; e meios (41, 54, 56, 58; 83, 114, 116) para evitar o movimento longitudinal da dita haste central relativamente ao dito bucim de montagem; caracterizada por a dita ponta (44; 104) com flange formar um ângulo de cerca de. 90° com o restante da bainha isoladora (42; 106).
2 - Sonda de capacitância da reivindicação 1, caracterizada por: a dita porção alargada do dito furo longitudinal (36) definir um fundo de caixa de enchimento (38 a); os ditos meios de vedação (46, 48, 50, 52, 60) para vedar a caixa de enchimento (38) compreenderem um grande número de anéis de guarnição de secção em V invertido deformáveis por compressão (46) contidos na dita caixa de enchimento (38) coaxial com o dito furo (36) e rodeando uma porção longitudinal da dita haste (40); e meios (48, 50, 52, 60) para comprimir os ditos anéis de guarnição de secção em V invertido (46) contra a dita ponta com flange da dita bainha isoladora.
3 - Sonda da reivindicação 2, em que os ditos meios de compressão (48, 50, 52, 60) compreendem um bucim de vedação (60) preso ao bucim de montagem e prolongando-se para dentro da dita caixa de enchimento.
4 - Sonda da reivindicação 3, em que a dita caixa de enchimento (38) está roscada para receber o dito bucim de vedação (60).
5 - Sonda das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, em que os ditos meios (41, 54, 56, 58) para evitar o movimento longitudinal compreendem: uma ranhura circunferencial (41) na dita haste central (40) onde a dita haste está disposta na dita caixa de enchimento (38); uma anilha de retenção (54) disposta na dita ranhura circunferencial (41), tendo a dita anilha de retenção um diâmetro exterior maior do que o diâmetro nominal do dito furo (36).
6 - Sonda da reivindicação 5, em que os ditos meios (41, 54, 56, 58) para evitarem o movimento longitudinal compreendem adicionalmente: uma anilha de seguimento de bucim (58) para engatar a dita anilha de retenção.
7 - Sonda da reivindicação 6, em que os ditos meios (41, 54, 56, 58) para evitarem o movimento longitudinal compreendem adicionalmente uma anilha exterior (56) rodeando a dita anilha de retenção (54); e os ditos meios de compressão (48, 50, 52, 60) compreendem adicionalmente uma anilha de compressão (52) disposta entre a dita anilha de retenção (54) e o dito grande número de anéis de guarnição (46).
8 - Sonda de qualquer das reivindicações anteriores, em que os ditos meios de vedação (46, 48, 50, 52, 60) para vedarem a caixa de enchimento (38) são activados por pressão.
9 - Sonda de capacitância (66) de acordo com a reivindicação 1, sendo a dita sonda uma sonda de capacitância à prova de explosão (66) caracterizada por: o dito bucim de montagem (70) numa ponta ter uma cavidade (82) coaxial com o dito furo (76) e a dita caixa de enchimento (78) na outra ponta do dito bucim de montagem (70) coaxial com o dito furo (76) e espaçada longitudinalmente da dita cavidade (82) por uma rede central de bucim de montagem (84); e caracterizada por compreender adicionalmente meios de vedação à prova de explosão (83, 114, 116) para vedarem a cavidade para proporcionar um isolante de percurso de chama na dita cavidade (82).
10 - Sonda da reivindicação 9, em que os ditos meios (80, 96, 98, 100, 102, 108) para selar a caixa de enchimento (78) compreendem um grande número de anéis de guarnição de 84 903 ΕΡ 0 650 048/ΡΤ 3/3 secção em V invertido deformáveis por compressão (98) contidos na dita caixa de enchimento coaxial ao dito furo (76) e rodeando uma porção longitudinal da dita haste central (68); e meios (80, 100, 102, 108) para comprimir os ditos anéis de guarnição de secção em V invertido (98) contra a dita rede central de bucim de montagem (84).
11 - Sonda da reivindicação 10, em que os ditos meios de compressão (80, 100, 102, 108) compreendem um bucim de vedação (80) preso ao bucim de montagem (70) e prolongando-se para dentro da dita caixa de enchimento (78).
12 - Sonda da reivindicação 11, em que a dita caixa de enchimento (78) está roscada para receber o dito bucim de vedação (80).
13 - Sonda das reivindicações 9, 10, 11 ou 12, em que os ditos meios de vedação à prova de explosão (83, 114, 116) compreendem um material de vedar de percurso de chama polimérico condutor não electricamente rígido que forma um tampão que se prolonga da rede central de bucim de montagem (84) em direcçào à ponta da cavidade do bucim de montagem (70).
14 - Sonda da reivindicação 13, em que o tampão enche substancialmente a cavidade (82).
15 - Sonda da reivindicação 13, em que os ditos meios de vedação à prova de explosão (83, 114, 116) compreendem adicionalmente: uma porca de aperto (114) disposta no material de vedar de percurso de chama e presa à haste central metálica (68); e em que a dita cavidade (82) tem pelo menos uma parede de cavidade que tem projecções (83) na mesma para engatar mecanicamente o dito material de vedar de percurso de chama.
16 - Sonda da reivindicação 13, em que o dito material de vedar de percurso é resina epoxy. Lisboa, 26. SET. 28êQ Por PENBERTHY, INC. - O AGENTE OFICIAL -