RU220534U1

RU220534U1 - Сигнализатор раздела сред

Info

Publication number: RU220534U1
Application number: RU2023114000U
Authority: RU
Inventors: Сергей Сергеевич ВАРФОЛОМЕЕВ; Константин Владимирович Калашников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринг ПроСистемс"
Filing date: 2023-05-29
Publication date: 2023-09-21

Abstract

Сигнализатор раздела сред включает цилиндрический корпус, выполненный из электроизоляционного материала, два конических электрода, выполненных из нержавеющей стали и герметично закрепленных широкой частью каждого конического электрода на противоположных концах цилиндрического корпуса. Внутри корпуса установлена электрическая плата, содержащая блок питания, формирователь последовательности электрических импульсов, выполненный с возможностью обеспечения протекания тока переменной полярности через электроды, и соединенный выходами с коническими электродами, и блок измерения электропроводности среды, также соединенный с коническими электродами. При этом сигнализатор выполнен с возможностью вертикальной установки в измерительной среде. Обеспечивается повышение надежности и долговечности работы в условиях помех, связанных с вредными воздействиями неблагоприятной среды.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Полезная модель относится к устройствам индикация уровня жидких и сыпучих сред, точнее к индикации раздела воды и жира или нефтепродуктов.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны различные конструкции для индикации уровня раздела жидких и сыпучих сред.

Известно изобретение по патенту GB 701887, публикация 06.01.1954, МПК G01F 23/24, в котором раскрыто устройство для определения уровня жидких сред.

Устройство имеет два электродных элемента расположенных коаксиально на общей опоре и разделенных изолирующей прокладкой. При этом электродные элементы и прокладка имеют одинаковое поперечное сечение, так что сборка этих элементов имеет гладкую поверхность, позволяющую легко ее очищать. Электродные элементы могут быть выполнены в виде хромированных медных цилиндров. В альтернативных конструкциях блок электродов может иметь прямоугольное или многоугольное поперечное сечение.

Известна заявка на изобретение, JP 2004077439, публикация 11.03.2004, МПК В01D 21/30 в которой раскрыта конструкция электродов для определения уровня воды. Предложенные конструкции направлены на то, чтобы посторонние загрязнения не прилипали к их поверхности и легко удалялись, иначе возникают ошибки в контроле уровня воды. Инородные тела соскальзывают под действием собственного веса и действия поверхностного натяжения водной поверхности при понижении уровня воды в сосуде, даже когда инородные тела находятся на поверхности контакта с жидкостью, вследствие чего возникают ошибки в контроле уровень воды можно предотвратить.

Известна заявка на изобретение RU 95111430, публикация 20.06.1997, МПК G01F 23/26 «Устройство контроля уровня жидких и твердых сыпучих сред». Устройство содержит чувствительный элемент, выполненный в виде двух электродов, последовательно соединенных фильтра, порогового устройства, электронного ключа, а также стабилизатора напряжения и генератора переменного напряжения, выход которого соединен с одним из электродов чувствительного элемента, другой электрод которого соединен с входом фильтра. Электроды чувствительного элемента выполнены в виде металлических полуцилиндров, разделенных диэлектрической пластиной. Данное решение является наиболее близким аналогом.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Техническим результатом, достигаемым в данном устройстве, является повышение надежности и долговечности работы устройства в условиях помех, связанных с вредными воздействиями неблагоприятной среды, в которой проводятся измерения.

Сигнализатор раздела сред включает цилиндрический корпус, выполненный из электроизоляционного материала, два конических электрода, выполненных из нержавеющей стали и герметично закрепленных широкой частью каждого конического электрода на противоположных концах цилиндрического корпуса. Внутри корпуса установлена электрическая плата, содержащая блок питания, формирователь последовательности электрических импульсов, выполненный с возможностью обеспечения протекания тока переменной полярности через конические электроды, и соединенный выходами с коническими электродами, и блок измерения электропроводности среды, также соединенный с коническими электродами. При этом сигнализатор выполнен с возможностью вертикальной установки в измерительной среде.

Кроме того, блок питания сигнализатора подключен через кабель к источнику электрического питания вне сигнализатора.

Помимо того упомянутый кабель герметично закреплен в отверстии, выполненном по оси одного из конических электродов.

Кроме того, блок питания включает преобразователь напряжения с гальванической развязкой.

Помимо этого электрическая плата дополнительно содержит блок оптоэлектронной развязки, вход которого подключен к блоку измерения электропроводности среды, а выход блока оптоэлектронной развязки является выходом сигнализатора.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 представлен общий вид сигнализатора раздела сред.

На фиг. 2 представлен рисунок, поясняющий работу устройства.

На фиг. 3 показана блок схема электрической части сигнализатора.

На фиг. 4 показаны диаграммы, поясняющие работу сигнализатора;

на диаграмме а) приведена диаграмма импульсов, вырабатываемая формирователем импульсов,

на диаграмме b) приведена диаграмма формы токов протекающих в электродах.

ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Сигнализатор раздела сред (фиг. 1-3) включает цилиндрический корпус 1, выполненный из электроизоляционного материала, верхний конический электрод 2 и нижний конический электрод 3, выполненные из нержавеющей стали. Конические электроды 2 и 3 герметично закреплены широкой частью каждого конического электрода 2 и 3 на противоположных концах цилиндрического корпуса Верхний конический электрод 2 имеет отверстие, выполненное по оси конического электрода 2. В отверстии герметично закреплен кабель 5, предназначенный для вертикальной подвески сигнализатора в среде измерения. Кабель также содержит электрические проводники для электрического питания сигнализатора и вывода сигналов измерения. Внутри корпуса 1 установлена электрическая плата 4 содержащая блок 6 питания. При этом блок 6 питания, получающий электрическое питание от внешних источников содержит инвенторный преобразователь с гальванической развязкой (на рисунках не показан), который иногда называют DC-DC преобразователь с гальванической развязкой.

В частном случае выполнения сигнализатора блок 6 питания может содержать регулятор напряжения, который преобразует входное питающее напряжение в напряжение, применяемое в сигнализаторе, что повышает универсальность его применения.

Электрическая плата 4 включает также формирователь 7 последовательности электрических импульсов. В формирователе 7 последовательности электрических импульсов вырабатывает импульсы одной полярности U (фиг. 4-а), но его выход выполнен с образованием RC колебательного контура, поэтому через конические электроды 2 и 3 протекает ток I различной полярности, как это показано на фиг. 4-b).

Блок измерения электропроводности среды 8 подключен к коническим электродам 2 и 3 и может быть выполнен по известным техническим решениям измерения электропроводности среды. В качестве примера, блок измерения электропроводности среды 8 может содержать демодулятор, подключенный к коническим электродам 2 и 3 (на рисунках не показан), и последовательно соединенный, триггер Шмита.

Особенностью выполнения сигнализатора раздела сред является то, что электрическая плата 4 дополнительно содержит блок 9 оптоэлектронной развязки, вход которого подключен к блоку 8 измерения электропроводности среды, а выход блока 9 оптоэлектронной развязки является выходом сигнализатора.

Сигнализатор раздела сред закрепляется вертикально в емкости, где необходимо проводить измерения, например, как это показано на фиг. 2. Достаточно часто сигнализаторы раздела сред работают в условиях сточных вод или агрессивных жидкостей. Обеспечению работы в этих условиях способствует форма выполнения корпуса 1 сигнализатора и конических электродов 2 и 3. Коническая форма, как в верхней части сигнализатора, так и в нижней помогает стеканию по электродам 2 и 3 и корпусу 1 инородных тел и примесей, освобождая электроды, и способствует более точному измерению. Для точности измерений и более быстрому очищению электродов важно, чтобы сигнализатор выставлялся вертикально, примерно так как показано на фиг. 2, где 10 уровень воды, а 11 уровень масляной пленки. То, что конические электроды 2 и 3 выполнены из нержавеющей стали и имеют заметный объем, обеспечивает более надежное срабатывание сигнализатора в жидкости.

Повышение надежности и долговечности работы сигнализатора в условиях неблагоприятной среды обеспечивается не только формой сигнализатора, в частности конических электродов, но и работой электронной части устройства.

При подключении электрического питания к сигнализатору формирователь 7 последовательности периодических импульсов подает на колебательный контур с подключенными к нему коническими электродами 2 и 3 импульсы (фиг. 4-а). Блок 8 измерения электропроводности среды принимает сигналы и с помощью демодулятора преобразует их в импульсы постоянного напряжения определенной скважности. Далее производится оценка скважности импульсов путем сравнения, при помощи операционного усилителя, действующего значения напряжения с заданными пороговыми, а также, с помощью триггера Шмидта, реализуется гистерезис переключения результирующего сигнала зависящего от электропроводности среды, что обеспечивает устойчивый переход формируемого сигнала из одного состояния в другое. Данное решение позволяет стабильно фиксировать два пороговых состояния среды: хорошая или низкая (почти нулевая) электропроводность, исключая промежуточные значения, что актуально при залповых сбросах стоков в контролируемую емкость, из-за которых возникают временные эффекты "эмульгирования" слоя жира или нефтепродуктов на поверхности воды.

Важно, что в процессе измерений через конические электроды, выполненные из нержавеющей стали, протекает ток различной полярности. При знакопеременном токе обеспечивается пассивация поверхностей конических электродов 2 и 3 из нержавеющей стали, что обеспечивает дополнительный временной ресурс их работы в условиях эрозийной опасности.

Дополнительная защита от электромагнитных помех также способствует надежности и долговечности работы устройства. Это обеспечивается тем, что блок питания 6, получающий электрическое питание от внешних источников включает инвенторный преобразователь с гальванической развязкой, который обеспечивает гальваническую развязку по питанию, и значит дополнительную защиту от импульсных помех. Кроме того, на выходе блока 8 измерения электропроводности среды дополнительно устанавливается блок 9 оптоэлектронной развязки, работа которого также препятствует проникновению импульсных электрических помех в сигнализатор.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Сигнализатор раздела сред может быть использован для определения границ раздела различных, электропроводных и неэлектропроводных жидких сред. Особенно эффективно применение данной конструкции в условиях агрессивных сред, в том числе при очистке сточных вод в жироуловителях и отделителях нефтепродуктов.

Claims

1. Сигнализатор раздела сред, включающий цилиндрический корпус, выполненный из электроизоляционного материала, два конических электрода, выполненных из нержавеющей стали и герметично закрепленных широкой частью каждого конического электрода на противоположных концах цилиндрического корпуса, внутри корпуса установлена электрическая плата, содержащая блок питания, формирователь последовательности электрических импульсов, выполненный с возможностью обеспечения протекания тока переменной полярности через конические электроды и соединённый выходами с коническими электродами, и блок измерения электропроводности среды, также соединенный с коническими электродами, при этом сигнализатор выполнен с возможностью вертикальной установки в измерительной среде.

2. Сигнализатор по п. 1, характеризующийся тем, что блок питания сигнализатора подключен через кабель к источнику электрического питания вне сигнализатора.

3. Сигнализатор по п. 2, характеризующийся тем, что упомянутый кабель герметично закреплен в отверстии, выполненном по оси одного из конических электродов.

4. Сигнализатор по п. 1, характеризующийся тем, что блок питания включает преобразователь напряжения с гальванической развязкой.

5. Сигнализатор по п. 1, характеризующийся тем, что электрическая плата дополнительно содержит блок оптоэлектронной развязки, вход которого подключен к блоку измерения электропроводности среды, а выход блока оптоэлектронной развязки является выходом сигнализатора.