SU836529A1 - Тепловой уровнемер - Google Patents

Description

54) ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относитс  к измерительной технике, точнее к устройствам дл  контрол  уровн ,и может быть использовано в химической, пищевой, машиностроительной промышленности и в других производствах, а также дл  производства, где необходимо использование сжиженных газов и их хра нение в изотермических сосудах. Известий уровнемеры, содержащие прот нутый по всей высоте из{лер емой жидкости термочувствительный резистивный элемент, который нагреваетс  проход щим через него электрическим током. Такие уровнемеры имеют термочувст вительный рабочий и компенсирующие датчики, выполненные изпроволоки с большим температурным коэффициентом сопротивлени  и включенные в смежные плечи измерительной.мостовой схемы, питаемой от стабилизированного источника , и содержат вторичный прибор например электронный автоматический мост, включенный в измерительную диа гональ моста ll . Указанное устройство предназначено дл  измерени  уровн  масла в картере двигател  и имеет V-образный чувствительный элемент, смонтированный в перфорированной трубе, обеспечивающей с помощью отверстий свободный доступ.к датчику измер емой жидкости , над которой находитс  воздух. Термочувствитель«ый элемент включен в одно из плеч мостовой схемы, в смежное с ним плечо включен резистор, чувствительный к температуре и расположенный над максимальным уровнем измер емой жидкости. Этот терморезистор предназначен дл  создани  компенсирующего эффекта при изменении температуры масла в картере двигател . В этом указателе уровн  V-образна  форма чувствительного элемента создает нелинейную зависимость между его сопротивлением и уровнемизмер емой среды, при которой шкала ьторичного прибора будеттакже нелинейной . Рабочий элемент находитс  только в одном плече мостовой схемы, что Обеспечивает минимгшьно возможную чувствительность схемы при посто нных значени х остальных параметров. Терморезистор, расположенный над максимальным уровнем масла, фактически вводит компенсацию на температуру воздуха, в котором он находитс , а не на температуру масла, котора  ока зывает вли ние на изменение сопротивлени  рабочего элемента. Указанный уровнемер обладает значительной погрешностью, особенно при измерении уровн  сжиженных газов в изотермических сосудах, так как изменение температуры в сосуде приводи одновременно к изменению давлени , что вызывает соответствующее изменение твплофизических свойств жидкости и наход щегос  над ней ее пара. известен также тепловой уровнемер который частично устран ет недостатки вышеприведенного указател  уровн  с помощью вертикального расположени  рабочего чувствительного элемента, введени  компенсирующих элементов, установленных в газовой и жидкой фазах контролируемого сосуда, что повышает точность измерени  и обеспечи вает линейность шкалы уровнемера Гз Однако он обладает минимально воз можной чувствительностьюдл  четырех плечей мостовой схемы, так как имеет только один рабочий чувствительный элемент. В св зи с тем, что часть ре зисторов , создающих совместно с рабочим и двум  компенсирующими элемен тами мостовую схему, расположены вне сосуда, то такое устройство имеет существенную дополнительную погрешность из-за изменени  сопротивлени  проводов, соедин ющих плечи моста и суммирующихс  с сопротивлением рабочего и компенсирующих элементов.Существенным недостатком  вл етс  также то, что измерительный и компен сирующие датчики электрически и геометрически по высоте контролируемого сосуда соединены последовательно. така  конструкци  ограничивает возможный диапазон измерени  предлагаемого уровнемера .. величиной не превышающей 1/3 полной высоты контролируемого сосуда. Целью изобретени   вл етс  повыше ние точности за счет исключени  вли  ни  изменени  сопротивлени  проводни ков, соедин ющих плечи мостовой измерительной схемы. Дл  достижени  этой цели в предла гаемом уровнемере мостова  измерительна  схема полностью размещена в контролируемом сосуде, при этом вывод одной из вершин моста, расположенной в нижней части устройства, выполнен в виде трубки с коаксиальными разъемами на концах, внутри которой размещен проводник, вывод щий вторую нижнюю вершину моста, а на концах трубки горизонтально закреплены компенсирующие элементы. На фиг. 1 изображена электрическа  схема уровнемера) на фиг. 2 - компоновка измерительного устройства Измерительна  схема устройства (фиг. 1) представл ет собой четырехп 1ечий мост, состо щий из двух рабочих термочувствительных элементов 1, включенных в противоположные плечи, и двух компенсирующих элементов, один из которых 2 всегда расположен в гаэе , а другой 3 - в жидкости. При этом вершины моста 4 и .5 расположены в верхней части устройства и их вывод выполнен обычными проводниками 6 и 7. Вершины 8 и 9 расположены в нижней части устройства и их вывод осуществл етс  с помощью трубки 10 и проводника 11 через коаксиальные разъемы 12 и 13. Питающа  диагональ моста (вершины.4 и 9) подключена к стабилизированному источнику питани  14, выходной сигнал на измерительной диагонсши (вершины 5 и 8) измер етс  вторичным прибором 15. Два рабочих чувствительных элемента 1 выполнены из проволоки с большим значением произведени  температурного коэффициента сопротивлени  на удельное сопротивление, например, хромел , и располо кены вертикально и параллельно друг другу по всей высоте контролируемого сосуда. Компенсирующие элементы - резисторы 2 и 3 выполнены из того же материгша, что и чувствительные элементы, и расположены на верхней (на чертежах не показана ) и нижней шайбах, закрепленных по концам трубки. Вершина 9 мостовой схемы соединена с внутренним электродом 12а, а вершина 8 - с внешним электродом 126, розетка коаксиального разъема 12 установлена на шайбе 16. Вилка.разъема 12 установлена так, что ее внешний электрод 12в соединен с трубкой 10, а внутренний 12г - с проводником 11, проложенным внутри трубки. Аналогично выполнено соединение трубки 10 и проводника 11 с помощью коаксиального разъема 13, виЛка которого установлена на трубке, а розетка - на герметизирующем переходнике 17. Переходник 17 выполнен из электроизолирующего материала, например текстолита, и служит дл  обеспечени  герметичного вывода электрических цепей измерительной схемы, наход щейс  в контролируемом сосуде, через латунные шпильки (на чертежах не показаны ) к контактам штепсельного разъема 18 j, расположенного снаружи сосуда и служащего дл  соединени  вершин моста с источником питани  14 и вторичным прибором 15. Измерительна  схема устройства располагаетс  внутри перфорированного коЖуха (на чертежах не показан), защищающего чувствительные элементы от.механических повреждений, гас щего возможные колебани  жидкости при транспортировке сосуда и обеспечивающего свободный доступ измер емой среды к рабочим чувствительным элементам .

Тепловой уровнемер работает еле- , дующим образом.

При нулевом уровне жидкости в контролируемом сосуде с помощью источника питани  14 устанавливаетс  такой ток накала рабочих чувствительных элементов 1, чтобы мостова  схема находилась в равновесии и сигнал на измерительной диагонали (вершины .5 и 8) равен нулю. Повышение уровн  жидкости в сосуде приводит к тому, что теплоотдача от части рабочих термочувствительных элементов, оказавшихс  в жидкости, увеличиваетс , их температура, а соответственно и сопротивление понижаютс .

Мост выходит из равновеси  и на измерительной диагонали по вл етс  сигнал. Величина разбаланса мостовой схемы, а следовательно, и величина выходного сигнала, измер емого, вторичным прибором 15, пр мо пропорциональны значению уровн  жидкости в сосуде .

Изменение температуры измер емой среды приводит к изменению условий теплоотдачи частей чувствительных элементов, расположенных как в газе, так и в жидкости. При этом возникает дополнительна : погрешность измерени  уровн . Так, например, увеличение температуры измер емой среды приводит к увеличению температуры и сопротивлени  чувствительного элемента и уменьшению разбаланса мостовой схемы при посто нном уровне жидкости в сосуде .

Однако при этом увеличиваютс  также и сопротивлени  компенсирующих резисторов 2 и 3, которые наход тс  в тех же услови х теплообмена, что и части чувствительных элементов, проход щих соответственно через газовую и жидкостную фазы. Так как компенсирующие резисторы выполнены из того же материала, что и рабочие элементы , и включены в смежные с ними плечи мостовой схемы, то тем самым осуществл етс  автоматическа  компенсаци  на изменение теплофизических свойств жидкости и газа и погрешность измерени  умейьшаетс .

За вл емое устройство отличаетс  тем, что мостова  измерительна  схема полностью помещена в контролируемом сосуде, вследствие чегО исключаютс  из электрической схемы дополнительные паразитные проводники, служащие в схеме прототипа дл  соединени  между собой плеч моста, С помощью такого решени  исключаетс  вли ние изменени  сопротивлени  этих проводников из-за изменени  температуры измер емой среды на точность измерени .

Использование дл  вывода вершин мостовой схемы, расположенных в нижней части устройства, трубки и проход щего внутри нее проводника исключает дополнительные конструктивные элементы, осуществл ющие крепле-, ние проводников, которые были ы необходимы дл  вывода нижних вершин в противном случае.

Такое решение дает возможность совместить в одном конструктивном элементе - трубке нескольких функций: элемента, обеспечивающего электрический вывод одной из вершин Моста, расположенной ;в нижней части устройст0 ва; монтажного, несущего элемента, на котором собраны все детали измерительного преобразовател ; кожуха, обеспечивающего защиту от механического повреждени  проводника, осущест5 вл ющего электрический вывод второй нижней вершины моста.

Использование коаксиальных разъемов , закрепленных на концах трубки, дает значительные преимущества в

0 удобстве изготовлени  частей измерительного устройства, как отдельных элементов, их унификации, при наладке измерительной мостовой схемы и монтаже устройства в целом.

Рассто ние между компенсирующими

5 резисторами, расположенными горизонтально на концах трубки,- определ ет диапазон измерени  и зависит только от ее длины, при этом расшир етс  диапазон измерени .

0

Все это позвол ет осуществл ть измерение уровн  сжиженных газов с точностью не хуже 2%, что дает возможность более полного наполнени  и опорожнени  как транспортных, так

5 и стационарных изотермических сосудов без опасени  их перелива и образовани  твердой фазы. При этом значительно сокращаетс  количество пробегов Транспорта между заводами0 поставщиками и потребител ми. Экономический эффект от внедрени  ydTройства на транспортных изотермических сосудах дл  сжиженного углекислого газа типа ЦЖУ-6 и ЦЖУ-9, выпускаемых НПО Кислородмаш, по пред5 варительным оценкам может быть около 75 тыс. руб. на годовой выпуск сосудов .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Тепловой уровнемер, содержаишй расположенный вертикально в контролируемом сосуде чувствительный элемент и два компенсирующих элемента, размещенных соответственно в жидкой и газовой фазах, включенных в мостовую измерительную схему, котора  соединена с источником питани  и вторичным прибором, отличающийс   тем, что, с целью увеличени  точности за счет исключени  вли ни  изменени  сопротивлени  проводников, соедин ющих плечи моста, мостова  измерительна  схема полностью разме