Сигнализатор уровня

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ТЕЛЬСТВУ К АВТОРСХО ОА ь(. Я51)М. Кл. Сь 01 Г 23/2 рисоединеиием зая ударстеаннва катектет СССР.62(088.8) Дата опубликов ия описания 08.10(72) Авторы изобретен и Баташев, Л, Н, Мартемьянов и В иков довательский институторостроения осударственный научн теплоэнергетическо 71) Заявител(54) СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ Изобретение относится к облборостроения, а именно к сигиуровня жидких и сыпучих сред,шественно вязких, налипающих,щих в осадок.Известны сигнализаторы уровня, содержащие источник питания, релейноеустройство с двумя входными клеммамии чувствительный элемент, состоящийиз двух разделенных изоляторами электродов. Первый электрод подсоединен кодному полюсу источника питания, второй - к одной входной клемме релейного устройства, вторая входная клеммакоторого подсоединена ко второму ису источника 11.Недостатком таких сигнализаторовуровня является появление ложных срабатываний при образовании проводящегослоя на изоляторе непогруженного чувствительного элемента при наличии в объете контроля паров и пыли.Наиболее близким по техническойности к изобретению является сигнализа тор уровня, содержащий источник питаниярелейное устройство и чувствительныйэлемент, состоя.ций из трех разделенныхизоляторами электродов, первый из кото 5рых соединен с полюсом источника питания, второй - с одной входной клеммойрелейного устройства, а третий - со втополюсом источника питания и второймой релейного устройства21.Недостатком известного устройстваявляется недостаточная надежность приработе в вязких, налипающих и выпадающих в осадок средах, что ограничиваетобласть его применения.олю- Целью изобретения является повышение надежности при работе в вязких, налипающих и выпадаюших в осадок средахи расширение области применения сигнализатора.Это достигается тем, что в предлак- гаемом сигнализаторе первый и второйэлектроды выполнены одинаковыми, а суш третий электрод, выполненный охватывавимм два других электрода, расположен асти приализаторам преимувыпадаю рым клемкорпуса, с противоположных сторон которого на равном расстоянии от местакрепления к объекту контроля расположены два отверстия, сквозь которые выведены заподлицо два электрода, при этомрасстояние между отверстиями по внешней поверхности корпуса меньше удвоенного поперечника выведенных электродов,а ширина изоляционного промежутка между корпусом и каждым из электродов больше одной восьмой поперечника электродаи меньше четверти расстояния между отверстиями по внешней поверхности корпуса; релейное устройство выполнено свходным сопротивлением, величина которого больше частного от деления максимально возможного удельного сопротивления контролируемой среды на периметр иэолнционного промежутка междувторым и третьим электродами,На фиг, 1 показана схема предложенного сигнализатора; на фиг. 2 - эквивалентная схема чувствительного элемента; на фиг. 3 - предлагаемый вариантконструктивного выполнеци 1 чувствительного элемента. Сигнализатор уровня (фиг, 1) содержит электроды 1-3, источник питания 4и релейное устройство 5, Электрод 3имеет развитую поверхность и охватывает каждый из электродов 1 и 2. Электроды 1 и 2 выполнены одинаковыми ирасположены симметрично относительноэлектрода 3, что позволчет установитьих в объекте контроля на одной высоте,так, что при достижении уровнем этойвысоты они одновременно вступают всоприкосновение со средой, При этомчасть поверхности электрода 3 ( например, расположеннвя между электродами1 и 2 часть поверхности корпуса чувствительного элемента или стенка объемаконтроля) может контактировать со средойе Полюса источника питани 1 4 подсоеюдинены к электродам .1 и 3, а клеммырелейного устройства 5 - к электродам2 и 3. Электрод 3 заземлен,Принцип действия сигнализатора поясняет эквивалентная электрическая схемачувствительного элемента, изображенна 1нв фиг. 2. Опа представляет собой П-образный четырехполюсник с входным сопротивлением Й В, проходным сопротивлением Яр и выходным сопротивлением 50 55 симметрично по отпошеию к ним и соединен с землей; третий электрод выполнен в виде обтекаемого металлического 10 15 20 25 ЗО Вбьу . На входе четырехполюсника, тоесть на электроде 1, - напряжение источника питания Е , на выходе - наводимоена электрод 2 напряжение, Каждоеиэ сопротивлений четырехполюсника принимает два крайних значения в зависимости от того, погружен ли чувствительныйэлемент в среду ( т. е. контактируетсо всей толщей среды), или извлечениз нее ( т. е, контактирует только сослоем среды некоторой конечной толщины) .Если на чувствительном элементеимеется лишь слой среды, то в промежутке между электродами 1 и 2 он неизбежно контактирует с заземленным электродом 3, поскольку последний охватывает каждый из этих электродов. Соответствующая часть поверхности электрода 3 оказывает свое экранирующее воздействие, снижая распределенный в слоепотенциал тем сильнее, чем больше отношение к толщине слоя пути тока отэлектрода 1 к электроду 3 вдоль егоповерхности, Поскольку экранирующеедействие электрода 3 сильно зависит отэтой толщины, то потенциал У , наводимый на электрод 2, будет резко падать при извлечении чувствительного элемента из среды, даже если слой средыи будет на нем оставаться. Как былопоказано выше, напряжение, наводимоена электрод 2 в погруженном состо 1 нии,определяется .илько геометрическимиразмерами чувствительного элемента и, является длк всех сред постоянной величиной,В свою очередь, сигнал, поступающийна вход релейного устройства (когда онподключен к электродам 2 и 3), будетнезависимым от удельной электропроводности среды, если входное сопротивлениерелейного устройства будет больше Й ьат,что обеспечивает дополнительное повышение надежности при работе со средами, не только налипающими, но и меннющими свою электропроводность вплоть до пренебрежимо малой величины, т. е. расширит область применени 1 сигнализаторв. Как показывают расчеты и эксперимент, величина Й Ьы , не превышает частного от деления удельного сопротивлени 1 среды на периметр изоляционного промежут ка между электродом 2 и 3. Выполнить это требование к входному сопротивлению релейного устройства можно, например, с помощью МОП-транзистора, затвор которого подключен к электроду 2, а исток690308 2. Сигналиэатор по п. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что третий электрод выполнен в виде обтекаемого металлического корпуса, с противоположныхсторон которого на равном расстоянииот места крепления к объекту контролярасположены два отверстия, сквозь которые выведены заподлицо два электрода,при этом расстояние между отверстиямипо внешней поверхности корпуса меньшеудвоенного поперечника выв .денных электродов, а ширина изоляционного промежутка между корпусом к каждым из электродов больше одной восьмой поперечникаэлектрода и меньше четверти расстояниямежду отверстиями по внешней поверхности корпуса заземлен. Применение высокоомного усилителя не снижает помехоэащищенности сигналиэатора за счет достигнутой экранировки и развязки, Экранировка достигается одинаковым исполнением электро дов 1 и 2 и охватом каждого иэ них электродом 3, а развязка заземлением электрода 3.1 а фиг. 3 изображен пример конструктивного выполнения чувствительного зле мента, обеспечивающий оптимальное соотнесение требований высокой чувствительности и отсутствия ложных срабатываний при образовании толстых слоев среды на чувствительном элементе. Предлагаемая конструкция представляет собой металлический корпус 6, встраиваемый в прово дящую или непроводящую стенку или крышку объекта контроля. Корпус 6 выполнен обтекаемым, чтобы слой вязкой среды, остающийся на нем после извлечения кэ нее, был минимальным., С боков корпу са симметрично и на одинаковом расстоянии от места крепления расположеныдва отверстия, сквозь которые ерез герметичные изоляторы 7 и 8 выведены заподлицо два одинаковых электрода 9 и 10, Электрод 9 подключается к источнику питания, электрод 10 - к релейному устройству, а общая точка исЗО точника и релейного устройства заземлена и подсоединена к корпусу 6, выполняющему роль третьего электрода.Как показывают исследования, график зависимости наводимого на электрод 10 напряжения У от толщины слоя среды на корпусе 6 имеет скачкообразный характер: при малых толщинах напряжение О пренебрежимо мало эа счет экра40 нирующего действия заземленной поверхности корпуса 6 в промежутке между электродами 9 и 10; затем, начиная с некоторой пороговой толщины напряженке резко увеличивается с возрастанием толщины и достигает йредельного значения 3 прЕсли обозначить б - расстояние между отверстиями по внешней стороне корпуса 6, 1 р - поперечник электродов 9 и 1 Ор а 8 3ширину изоляционного зазора между корпусом 6 и электродами 9 к 10 (фиг. 3), то эксперименты показы. вают следующее:максимум спи существенно не растет при увеличении отношения Гк выше 2, но резко нацаетпри уменьшении этого отношения ниже 0,5 и при уменьшении отношенияк ниже 1/8; 1если 1 о 4, то пороговая толщина слоя составляет максимальную долю от поперечных габаритов чувствительно го элемента и оказывается близкой к половине Таким образом, оптимальными требованиями к описанной конструкции является то, что расстояние между отверстиями по внешней поверхности корпуса меныпе удвоенного поперечника выведенных зпектродов, а ширина изоляционного промежутка между корпусом и каждым из электродов больше одной восьмой поперечника электрода и меньше одной четверти расстояния между отверстиями по внешней стороне корпуса. Формула изобретения 1, Сигналиэатор уровня, содержащий источник питания, релейное устройство и чувствительный элемент, состоящий из грех разделенных изоляторами элект родовпервый из которых соединен с псцпосом источника питания, второй - с одной входной клеммой релейного угтройства, а третий - со вторым полюсом источника питания к второй клеммой релейного устройства, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышении надежности при работе в вязких, налипающих и выпадающих в осадок средах и расширения области применения скгнализатора, первый и второй электроды выполнены одинаковымк а третий электрод, выполненный охватывающим два других электрода, расположен симметрично по отношению к ним и соединен с землей./37 Тираж 866 ЦНИИПИ Государственного ком по делам изобретений и от 35, Москва, Ж, РаушскаяЗаказ 594 Подписноеитета СССРрытийнаб., д, 4/5 илиал ППП Патент, гУжгород, ул, Проектная 3. Сигнализатор по и. 1, о т л и - ч а ю и; и й с я .тем, что, релейное устройство выполнено с входным сопротивлением, величина которого больше частного от деления максимально возможного удельного сопротивления контролируемой среды на периметр изоляционного промежутка между вторым и треть им электродами. Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР 5315047, кл. С 01 Г 23/22, 1969,2. Современные принципы построенияприборов контроля уровня. ЦНИИТЭМприборостроения, М 1975, с. 18-19 (прототип) .