SU690308A1 - Сигнализатор уровн - Google Patents

Description

(54) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ

I

Изобретение относитс  к области приборостроени , а именно к сигнализаторам уровн  жидких и сыпучих сред, преимущественно в зких, налипающих, выпадающих в осадок.

Известны сигнализаторы уровн , содержащие источник питани , релейное устройство с двум  входными клеммами, и чувствительный элемент, состо щий из двух разделенных изол торами электродов . Первый электрод подсоединен к одному полюсу источника питани , второй - к одной входной клемме релейного устройства, втора  входна  клемма которого подсоединена ко второму полюсу источника И.

Недостатком таких сигнализатс ов уровн   вл етс  по вление ложных срабатываний при образ«жании провод щего сло  на изол торе непогруженного чувствительного элемента при наличии в объекте контрол  паров и пыли.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  сигналиэа-.

тор уровн , содержа.щнй источник питани  релейное устройство и чувствительный элемент, состо щий из трех разделенных изол торами электродов, первый из которых соединен с полюсом источника питани , второй - с одной входной клеммой релейного устройства, а третий - со вторым погаосом источника питани  и второй клеммой релейного устройства .

Недостатком известного устройства  вл етс  недостаточна  надежность при работе в в зких, налипающих и выпадающих в осадсж средах, что ограничивает область его применени .

Целью изобретени   вл етс  повьшение надежности при работе в в зких, налипающих и выпадающих в осадок средах и расширение области применени  сигнализатора .

Claims (3)

1. Это достигаетс  тем, что в предлагаемом сигнализаторе первый и второй электроды выполнены одинаковыми, а третий электрод, выполненный охватьюаю1ЩИМ два других злектрода, расположен симметричт го по отношению к ним и соединен с землей; третий электрод выпол нен в виде обтекаемого металлического корпуса, с противоположных сторон которого на равном рассто нии от места креплени  к объекту контрол  расположены два отверсти , сквозь которые выведены заподлицо два электрсда, при это рассто ние между отверсти ми по внешней поверхности корпуса меньше удвоенного поперечника выведенных электродов а ширина изол ционного промежутка меж ду корпусом и каждым из электродов бол ше одной восьмой поперечника электрода и меньше четверти рассто ни  между отверсти ми по внешней поверхности корпуса; релейное устройство выполнено с входным сопротивлением, величина. которого больше частного от делени  максимально возможного удельного сопротивлени  контролируемой среды на периметр изол ционного промежутка между вторым и Т эетьим электродами. На фиг, 1 показана схема предложенного сигнализатора , на фиг. 2 - эквивалентна  схема чувствительного элемента; на фиг, 3 - предлагаемый вариант конструктивного выполнени  чувствитель ного элемента. Сигнализатор уровн  (фиг. 1) содер- зкит электроды 1-3, источник питани  4 и релейное устройство 5, Электрод 3 имеет развитую поверхность и охватывает каждый из электродов 1 и 2. Элек роды 1 и 2 выполнены одинаковыми и расположены симметрично относительно электрода 3, что позвол ет установить их в объекте контрол  на одной высоте, так, что при достижении уровнем этой высоты они одновременно вступают в соприкосновение со средой. При атом часть поверхности электрода 3 (например , рас положенна  между электродами l и 2 часть поверхности корпуса чувствительного элемента или стенка объема контрол ) может контактировать со средой . Полюса источника питани  4 подсое динены к электродам 1 и 3, а клеммы релейного устройства 5 - к электродам 2 и 3. Электрод 3 заземлен. Принцип действи  сигнализатора по с н ет эквивалентна  электрическа  схема чувствительного элемента, изображенна  на фиг. 2. Она представл ет собой П-об разный четырехполюсник с входным сопротивлением R б)( , проходным сопротив лением Нпри выходным сопротивлением НЬыу . На входе четырехполюсника, то сть на электроде 1, - напр жение источика питани  Б , на выходе - наводимое а электрод 2 напр жение U . Каждое з сопротивлений четырехполюсника приимает два крайних значени  в зависимости от того, погружен ли чувствительный элемент в среду ( т. е. контактирует со всей толщей среды), или извлечен из нее (т. е, контактирует только со слоем среды некоторой конечной толщины ) . Если на чувствительном элементе имеетс  лишь слой среды, то в промежутке между электродами 1 и 2 он неиз- бежно контактирует с заземленным электродом 3, поскольку последний охватывает каждый из этих электродов. Соответствующа  часть поверхности электрода 3 оказьгеает свое экранирующее воздействие , снижа  распределенный в слое потенциал тем сильнее, чем больше отношение к толщине сло  пути тока от электрода 1 к электроду 3 вдоль его поверхности. Поскольку экранирующее действие электрода 3 сильно зависит от этой толщины, то потенциал U , наводимый на электрод 2, будет резко падать при извлечении чувствительного элемента из среды, даже если слой среды и будет на нем оставатьс . Как было показано вьЕие, напр жение, наводимое на электрод 2 в погруженном состо нии, определ етсЕ только геометрическими размерами чувствительного элементна и .  вл етс  дл  всех сред посто нной величиной . В свою очередь, сигнал, поступающий на вход релейного устройства (когда он подключен к электродам 2 и 3), будет независимым от удельной электропроводности среды, если входное сопротивление релейного устройства будет больше R Ьых, что обеспечивает дополнительное повышение надежности при работе со средами, не только налипающими, но и мен ющими свото электропроводность вплоть до пре« небрежимо малой величины, т. е. расширит область применени  сигнализатефа. Как показывают расчеты и эксперимент, величина R бык « не превьпиает частного от делени  удельного сопротивлени  среды на периметр изол ционного промежутка между электродом 2 и 3. Выполнить это требование к входному сопротивлению релейного устройства можно, например, с помощью МОП-транзистс а, затвор которого подключен к электроду 2, а исток 56 заземлен. Применение высокоомного уси лител  не снижает помехозащищенности сигнализатора за счет достигнутой экранировки и разв зки. Экранировка достигаетс  одинаковым исполнением э ектродов 1 и 2 и охватом каждого из них электродом 3, а разв зка заземлением электрода 3. На фиг. 3 изображен пример коиструк тивного выполнени  чувствительного элемента , обеспечивающий оптимальное соот несение требований высокой чувствительности и отсутстви  ложных срабатываний при образовании толстых слоев среды на чувствительном элементе. Предлагаема  конструкци  представл ет собой металлический корпус 6, встраиваемый в прово- д щую или непровод щую стенку,или крыш ку объекта контрол . Корпус 6 выполнен обтекаемым, чтобы слой в зкой среды, остающийс  на нем после извлечени  из . нее, был минимальным;, С боков корпуса симметрично и на одинаковом рассто  нии от места креплени  расположены два отверсти , сквозь которые через герметичные изол торы 7 и 8 выведены заподлицо два одинаковых электрода 9и 10. Электрод 9 подключаетс  к источнику питани , электрод 10 - к релейному устройству, а обща  точка источника и релейного устройства заземлена и подсоединена к корпусу 6, выполн ющему роль третьего электрода, Как показывают исследсйаани , график зависимости наводимого на электрод 10напр жени  U от толщины слон среды на корпусе 6 имеет скачкообразный характер: при малых толщинах напр жение и пренебрежимо мало за счет экранирующего действи  заземленной поверхности корпуса 6 в промежутке между электродами 9 и 10; затем, начина  с некоторой пороговой толщины напр жение резко увеличиваетс с возрастанием толщины и достигает прейельного значени  Unp . Если обозначить EI - рассто ние между отверсти ми по внешней стороне корпуса 6, бй - поперечник электродов 9 и Ю, а 8з - ширину изол ционного зазора между корпусом 6 и электродами 9. и 1О (фиг. 3), то эксперименты показы .вают следующее: максимум Unp существенно не растет при увеличении отношени  Eg Pf вьпие 2, но резко падает при уменьшении этого отношени  ниже 0,5 и при рленьшении отношени  Es 1/8; 8 если с 17 5 г то порогова  толщина сло  составл ет максимальную долю от поперечных габаритов чувствительного элемента и оказываетс  близкой к половине Cj. Таким образом, оптимальными требовани ми к описанной конструкции  вл етс  то, что рассто ние между отверств ми по внешней поверхности корпуса меныпе удвоенного поперечника выведенных электродов , а ширина изол ционного промежутка между корпусом и каждым из электродов больше одной восьмой поперечника электрода и меньше одной четверти рассто ни  между отверсти ми по внешней стороне корпуса. Формула изобретени  1. Сигнализатор уровн , содержащий источник питани , релейное устройство и чувствительный элемент, состо щий из трех разделенных изол торами электродов , первый из которых соединен с попюсом источника питани , второй - с одной входной клеммой репейного утрой- ства, а третий - со вторым полюсом источника питани  и второй клеммой релейНого устройства, отличающийс   тем, что, с целью повышени  надежности при работе в в зких, налипающих н выпадающих в осадок средах и расширени  области применени  сигналазатора, первый и второй электроды выполнены одинаковыми а третий электрод, выполненный охватьгеающим два других з ёкг- рода, расположен си шгетрнчно по отношению к ним к соединен с землей.
2. 2. Сигнализатор по п. 1, отличающийс  тем, что третий электрод выполнен в виде обтекаемого металлического корпуса, с противоположных сторон которого на равном рассто нии от-места креплени  к объекту контрол  распопожеш, два отверсти , сквозь которые выведень заподлицо два электрода, при этом рассто ние между отверсти ми по внешней поверхности корпуса меньше удвоенного поперечника вьш еденных электродов , а ширина изол ционного промежутка между корпусом в каждым из электродов больше одной восьмой поперечника электрода и меньше четверти рассто ни  между отверсти ми по внешней поверхости корпуса.
3. 3. Сигнализатор по п. 1, о т л и ч а то щ и Я с   .ем, что, релейное устройство выполнено с входньм сопротивлением , величина кЪторого больше частного от делени  максимально возможного удельного сопротивлени  контролируемой среды на периметр изоп цион ного промежутка вторым и треть им электродами.

   5Qe

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1.Авторское свидетельство СССР № 315047, кл. С 01 F 23/22, 1969.

   2.Современные принципы построени  приборов контрол  уровн . ЦНИИТЭМприб фостроени , М., 1975, с. 18-19 (прототип ).

   иг.1