SU1106998A1 - Способ контрол уровн жидкости в герметичном сосуде и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

1. Способ контрол  уровн  жидкости в герметичном сосудеj заключающийс  в предварительном изменении температуры наружной стенки сосуда и последующем определении уровн  жидкости в сосуде путем установлени  границы раздела между участками стенки сосуда с различной теплоотдачей при помощи индикатора, о т л ичающийс  тем, что, с целью повышени  точности контрол , наружную стенку сосуда в зоне измерени . ЗФовн  жидкости охлаждают до по влени  конденсата на поверхности сосуда , после чего охлаждение прекращают . 2.Устройство дл  контрол  уровн  жидкости в герметичном сосуде, включающее корпус, открытый с одной стороны и разделенный продольными перегородками на две изолированные полости, одна из которых сна.бжена входным патрубком, соединенным с источником сжатого или сжиженного газа, и выходным патрубком, соединенным с атмосферой, а друга  снабжена источником света и окном, закрытым прозрачным материалом. 3.Устройство ,по п.2, о т л и чающеес  тем, что наружна  поверхность корпуса устройства покрыта теплоизол цией. 4.Устройство по п.2, отличающеес  тем, что открытые торцы продольных перегородок и стенок корпуса снабжены м гкой щюкларкой . 9) СО QD 00

Description

I1 Изобретение относитс  к измерительной технике, а именно к способам замера уровн   дадкости в сосуде без его раз г ерметизацйи и устройствам, ссуп ествл ющим указанные способы. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  способ замерауровн  жидкости в сосу де без его разгерметизации, заключающийс  в предварительном нагреве йнешней поверхности стенки сосуда в районе предполагаемого уровн  жидкости в сосуде. Вследствие различной теплоотдачи от внутренней поверхности стенки сосуда к жидкости и ее паровой фазе, температура внеш ней поверхности над. ее жидкой и паровой фазой устанавливаетс  разна  и граница изменени  температуры на внешней поверхности соответствует границе .раздела фаз, т.е. уровню жидкости. В качестве теплового инди катора, фиксирующего разность темпе ратур на внешней поверхности и гра йиду между ними, в устройстве, реали зующем этот способ, 1рименена гибка пластинка из термохроматического ма териала, плотно прикладываема  к внешней поверхности сосуда после нагрева. По различному цвету частей пластинки, получающемус  в зависимо ти от установившейс  температуры, визуально определ ют границу между тепловыми пол ми и соответствующий ей уровень жидкости в сосуде Г11. Недостатками известных способа и устройства  вл ютс  необходимость применени  нагревател , который обу ловливает определенную пожароопасность процесса; в св зи с несовершенством термохроматиче.ских материалов граница мелоду тепловыми зонами про вл етс  нечетко, размыто, т.е уровень жидкости может быть определен лишь приблизительно, что в р де случаев недостаточно. . Цель Изобретени  - повышение точ ности определени  уровн  жидкости в закрыт.ом сосуде. Указанна  цель достигаетс .тем, что согласно способу использовано  вление конденсации паров воды, содержащихс  в атмосфере, на какуюнибудь поверхность, температура которой снизилась по сравнению с . температурой окружающего воздуха до точки росы, т.е. такой температуры , .при которой относительна  влаж 8 ность прилегающего к поверхности сло  воздуха достигла 100%. При .охлаждении поверхности стенки сосуда (например, при помощи сжиженного или охлажденного газа) ее прилегающие к паровой и жилкой фазе части будут охлаждатьс  с разной скоростью, так как от состо ни  вещества зависит коэффициент теплопередачи в системе стенка-вещество. Вследствие того, что в паровой фазе крэффициент передачи тепла от внутренних слоев Кнар жным меньше, чем в жидкости, температура стенки, наход щейс  вьше уровн  жидкости, снижаетс  быстрее, чем температура части стенки, к которой прилегает жидкость. Таким образом, вы вление границы раздела., мелсду разнотемпературными област ми на наружной поверхности стенки сосуда  вл етс  одновременно определением уровн  жидкости внутри сосуда. Про вление границы межДу разнонагретыми част ми стенки сосуда происходит автоматически при достижении участком стенки, прилегающим к паровой фазе, температурыJ соответствующей точке росы. При этом на указанный участок из прилегающего к нему сло  воздуха происходит выпадение конденсата. Область стенки, не достигша  указанной температуры (в данном случае стенка, прилегающа  к жидкой фазе), останетс  сухой. Нижн   граница области выпавшего конденсата будет соответствовать точному положению уровн  жидкости в сосуде. - Дл  улучшени  визуального наблюдени  за вьтайшим на стенку конденсатом существует отработанна  в метеорологии методика, заключающа с  в том, что поверхность с вьшавш-им конденсатом освещаетс  под острым углом пр молинейным пучком света. При отсутствии конденсата наблюдаемое поле кажетс  темным (свет отражаетс  за поле наблюдени ). При наличии конденсата капли воды преломл ют свет и поле наблюдени   рко засвечиваетс  (принцип катафота). При тe шepaтype наружного воздуха 15°С и относительной влажности 80% температ фа точки росы будет И.. Столь небольшое () снижение температуры стенки сосуда, необходимое рд  вьтадени  конденса-та , может быть достигнуто путем . охлаждени , например, струей сжатых или сжиженных газов (углекислого, воздуха, азота и т.п.).

Таким образом, способ дл  достижени  указанной цели включает в себ  быстрое охлаждение наружной стенки герметичного сосуда в районе предполагаемого уровн  жидкости до температуры, при которой происходит выпадение на поверхность, лежащую выше уровн  жидкости, конденсата, нижн   граница распространени  которого расположена на линии уровн  жидкости в сосуде.

Устройство дл  осуществлени  указанного способа должно обеспечить быстрое охлаждение стенки сосуда с жидкостью и контроль за выпадением конденсата на поверхности сосуда.

Указанна  цель в устройстведостигаетс  тем, что оно выполнено в виде пустотелой коробки, одна стенка которой отсутствует. Указанной открытой частью устройство плотно прилегает к поверхности контролируемого баллона. Пространство внутри коробки разделено на три полости по двум из которых происходит подача газа дл  охлаждени  стенки, а одна (средн  ) полость предназначена дл  наблюдени  за вьтадением конденсата , дл  чего снабжена прозрачным окном сверху и лампой освещени  поверхности . Полости, по которым происходит движение охлаждающего газа, снабжены входным и вьгходнь1м отверсти ми ,

На фиг. 1 изображено устройство с источниками сжатого (сжиженного) газа и электроэнергии, установленное дл  контрол  уровн  на баллоне с жидкостью, общий вид; на фиг. 2 то же, разрез в плане; на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 разрез Б-Б на фиг. 2.

Устройство (фиг.1) состоит из корпуса 1, прикрепленного при помощи посто нньк магнитов 2 (или другими способами: присосками, кронштейнами и т.п.) на баллоне 3, заполненном измер емой жидкостью 4. Полость корпуса 1 соединена трубкой, закрытой клапаном, с баллончиком 5 со сжатым или сжиженным газом (например, углекислым ) , с помощью которого обеспечиваетс  охлаждение.

Устройство снабжено источником 6 электропитани  осветительной лампы 7

(фиг. 2 и 3). Корпус 1 снаружи покрыт теплоизол цией 8, а внутри разделен на две изолированные полости А и В.

Полость А служит дл  прохода (двум  потоками) охлаждающего газа, дп  чего имеет входной патрубок 9, соединенный трубкой с баллончиком 5, и выходной патрубок 10 дп  выхода газа наружу.

Полость В,  вл юща с  камерой наблюдени  и контрол  за поверхностью С, на которую вьтадает конденсат, отделена от полости А перегородками

5 11 .. Разделение полостей охлаждени  и контрол   вл етс  физической необходимостью процесса охлаждени  с применением расшир ющихс  газов, так как последние при расширении рез0 ко снижают свою относительную влажность и могут активно поглощать влагу воздуха,  вл ющуюс  источником конденсата (росы).

, Полость В сверху закрыта прозрачным элементом 12, например стеклом, дл  наблюдени . Осветительна  лампа 7 снабжена конденсором 13 с целью создани  параллельного пучка, света, который вместе с лампой 7 помещен

в обойму 14, позвол ющую производить фокусировку и закрепленную в корпусе 1 . С целью более плотного прилегани  корпуса 1 к поверхности баллона 3 стенки корпуса 1 и перегород5 ки 11 на нижнем срезе снабжены м гкими прокладками . 15.

На баллоне 3 часть наружной поверхности , равна  площади полости В устройства, зачищаетс  и полируетс 

0 и служит посто нным местом контрол  уровн . Обработка участка стенки сосуда производитс  один раз, при заводском изготовлении сосуда.

5 Устройство работает следующим образом .

Устройство 1 с помощью магнитов 2 или других приспособлений устанав0 ливаетс  на баллон так, чтобы очищенна  площадка поверхности баллона находилась под стеклом 12. Включает с  лампа 7. При этом зеркало очищенной площадки будет равномерного

5 темного цвета. К входному патрубку 9 подсоедин етс  баллончик 5 со сжатым газом и открываетс  запорный кран. Расшир ющийс  в устройстве (в полости А) газ охлаждает поверх- . 5 ность баллона 3 и выходит из па/руб ка 10. При достижении поверхностью температуры точки росы (указанна  температура зависит от первоначальной температзфы баллона и относительной влажнбсти воздуха) на площадке С выпадает конденсат, причем вследствие наличи  внутри баллона вещества в двух состо ни х - жидком и газообразном .скорость охлаждени  стенки над этими фазами будет также разна  и поэтому температуру точки росы первой достигнет стенка над паровой фазой, что будет отмечено вьшадением конденсата только на этой поверхности до области, где на чинаетс  жидка  фаза. Темное поле 8 поверхности под стеклом устройства 1 при вьшадении конденсата  рко засвечиваетс  из-за отражени  света капельками воды. Процесс контрол  на этом заканчиваетс , область поверхности без росы продолжает оставатьс  темной. Лини  раздела между темной (сухой) и засвеченной (покрытой конденсатом) област ми лежит на линии уровн  жидкости в баллоне. Использование изобретени  позволит с высокой точностью контролировать уровень жидкости в герметичных сосудах, вообще исключак цих вскрытие, например, в баллонах, содержащих  довитые вещества или жидкости, наход щиес  под давлением, а также значительно повысит технику безопасности при контроле уровн  жидкости.

8 11 12

12

Фиг. 2 lpuz.3

2

Claims (4)

1. Способ контроля уровня жидкости в герметичном сосудезаключающийся в предварительном изменении температуры наружной стенки сосуда и последующем определении уровня жидкости в сосуде путем установления границы раздела между участками стенки сосуда с различной теплоотдачей при помощи индикатора, о т л ичающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, наружною стенку сосуда в зоне измерения. уровня жидкости охлаждают до появления конденсата на поверхности сосуда, после чего охлаждение прекращают .

2. Устройство для контроля уровня жидкости в герметичном сосуде, включающее корпус, открытый с одной стороны и разделенный продольными перегородками на две изолированные полости, одна из которых снабжена входным патрубком, соединенным с источником сжатого или сжиженного газа, и выходным патрубком, соединенным с атмосферой, а другая снаб жена источником света и окном, закрытым прозрачным материалом.

3. Устройство .по п.2, о т л и чающееся тем, что наружная поверхность корпуса устройства покрыта теплоизоляцией.

4. Устройство поп.2, отличающееся тем, что открытые торцы продольных перегородок и стенок корпуса снабжены мягкой прокладкой.