Емкостной преобразователь

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКбМУ Свтвив Союз Советскик Социалистических Республик(5)М. Кл.з с присоединением заявки йф (23) Приоритет -6 01 Н 27/22 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания ЗС 01 Я 1(54) ЕМКОСТНОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛБ 10 15 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в металлургической, энергетической, химической, пищевой и строительной промышленностях в составе устройств для бесконтактного измерения концентрации, скорости и расхода дисперсных материалов, транспортируемых по .трубопроводам.Известны емкостные преобразователи для измерения параметров измельченных материалов, транспортируемых. потоком воздуха, в которых применяются противолежащие потенциальные и нулевые электроды 1 . Недостаток данных преобразователей заключается в их низкбй температурной стабильности. Это обусловлено тем, что при нагреве диэлектрической трубы происходит изменение ее размеров,вызывающее изменение положения потенциальных электродов относительно нулевых, а также изменение расстоя. ния между каждой парой потенциальных и нулевых электродов. При этом происходит также изменение диэлектрической проницаемости материала трубы и размеров электродов,Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является емкостный преобразователь, содержа.щий противолежащие винтовые потенциальные и нулевые, электроды,закрепленные на поверхности диэлектричес-, кой трубы 21Недостатком этого преобразователя является низкая точность измерения в диапазоне температур вследствие того, что изменение температуры транспортируемого потока или окружающей среды вйзывает изменение диэлектрической проницаемости материала трубы и взаимного положения каждой пары винтовых потенциальных и нулевых электродов друг относительно друга. При этом определяющую величину в изменение начальной емкости преобразователя вносит изменение положения винтовых нулевых электродов относитеЛьно потенциальных. Это вызвано тем, что нулевые электроды расположены в зазоре между потенциальными электродами, вследствие чего значительная часть электрического поля потенциальных электродов замыкается на нулевых электродах. Таким образом, начальная емкость преобразователя весьма чувствительна к сме-щению положения нулевых электродовотносительно потенциальных.Формирование компенсационногосигнала креплением на поверхностипотенциальных измерительных электродов компенсационного электроданевинтовой формы через диэлектричес-,кую прокладку неэффективно, таккак компенсационный сигнал не содержит информации о смещении нулевуях электродов относительно потен.циальных,учитывая, что коэффициентлинейного расширения фторопласта имеет нелинейную зависимостьпо температуре, а температура диэлектрической трубы и фторопластовойпрокладки отличаются между собойвследствие различия их тепловых режимов при нагреве высокотемпературМ.ным потоком,. изменение рабочей емкости не может происходить по законуизменения емкости компенсационногоэлектрода.Цель изобретения - повышение точности измерения параметров высокотемпературного потока,Поставленная цель достигаетсятем, что потенциальный электродвыполнен, по крайней мере,из двухизолированных частей, причем подлине одной из них в диэлектрической трубе установлен цилиндрический нулевой электрод, экранирующийэлектрическое поле, потенциальныхэлектродов.На фиг, 1 схематически изображенемкостной преобразователь; наФиг. 2 - разрез А;А на фиг.1.Емкостной преобразователь содержит закрепленные на диэлектрическойтрубе 1 и заключенные в металлический экран (на чертежах не показан)противолежащие винтовые электроды2 и 3 нулевого потенциала, междукоторыми установлены винтовые потенциальные электроды 4-6. Электроды2-6 представляют собой части металлической трубы, разделенные винтовымиспиральными зазорами, проекции образующих которых на плоскость касательную к их цилиндрической поверхности представляют собой участкисинусоидальиых кривых, Винтовыепотенциальные электроды 4 и 5 закреплены на одну сторону диэлектрической трубы 1, а винтовой потенциальный электрод б - с ее противоположной стороны, Все винтовые потенциальные электроды 4 - б. выполнены равными по ширине, Длина электродов4 и 5 подбирается Из условий равенства емкостей между электродами 4, би 5,6, при закреплении по длиневинтового потенциального электрода5 в диэлектрической трубе 1 цилиндрического электрода 7 нулевого потенциала. Цилиндрический электрод7 нулевого потенциала полностью экранирует электрическое поле виново связью смежных плеч (на чертежахне показан). Включенные в смежныеплечи моста начальные емкости междуэлектродами 4, 6 и 5 6 скомпенсированы элементами настройки мостапри отсутствии частиц в емкостномпреобразователе. Емкостный преобра зователь монтируется в трубопроводе,по которому транспортируются частицы. 60 конструкции и достигается линейность расходной характерис тики. 25 30 го потенциального электрода 5 нчастично экранирует электрическоеполе винтового потенциального электрода б Емкости между электродами 4, 6 и 5, б включены на вход дифференциального измерителя емкости, выполненного, например, в виде моста переменного тока с тесной индуктивной Нри подаче напряжения на потенциальные электроды 4-6 и отсутствии между ними электродов 2 и 3 нулевого потенциала в рабочем объеме диэлектрической трубы 1 создается неравномерное электрическое поле,напряженность которого увеличивается к оси рабочего объема, Наличиеобласти повышенной напряженностиопределяется вогнутой формой и постоянным соотношением ширины винтовых потенциальных электродов 4-6.Для создания равномерного электрического поля в зазоре между потенциальными винтовыми электродами 4-6установлены винтовые нулевые низкопотенциальные электроды 2 и 3. Приэтом электрическое поле выравнивается в поперечном сечении рабочегообъема диэлектрической трубы 1,Это обусловлено тем, что часть электрического поля, замыкаясь наповерхности электродов нулевого потенциала 2 и 3, уменьшает свою напряженность по оси рабочего объема.Тем самым достигается равномерностьэлектрического поля в каждом поперечном сечении по высоте диэлектрической трубы 1. Так как нулевые электроды 2 и 3 воспроизводят по конфигурации изменение зазора по высоте преобразователя, равномерное электрическое поле создается внутри всегорабочего объема диэлектрической трубы 1. В связи с этим прохождение равной массы частиц материала черезлюбую точку ее поперечного сечения вызывает одинаковые приращения емкости преобразователя, в результатечего достигается независимость чувствительности (коэффициента преобразования) от места прохождения частицматериала по сечению диэлектрической трубы 1. Тем самым практически исключается погрешносТь, возникающая за счет неравномерности. электрическогополя в преобразователях такойФормула изобретения 1. Авторское свидетельство СССРВ 441501 е кл ф 0 01 Н 27/22 ю 19742, .Авторское свидетельство СССР9 523340, кл. С 01 й 27/22, 1976(прототип),Достигнутая равномерность электрического поля дает возможность производить.градуировку преобразователя не только с помощью образцовых аэро,золбных потоков, создание которых представляет сложную техническую задачу, но и с помощъю сосредоточенных масс контролируемого дисперсного материала, помещаемых в рабочий объем преобразователя в статическом положении,10При увеличении температуры двухфазного потока и окружакщей среды прокаходит нагрев диэлектрической .трубы 1 с винтовыми электродами 2-6. Начальная емкость между электродами 4 и б состоит, в основном, из трех составляющих, Первая составляющая определяется расходом частиц через преобразователь, поскольку электрическое поле между электродами 4 и 6 проникает через рабочий объем диэлектрической трубы 1. Вторая составляющая определяется, изменением диэлектрической проницаемости стенки трубы 1, поскольку электрическое поле потенциальных электродов 4 и б проникает в ра бочий объем через стенку диэлектричес. кой трубы 1, Третья составляющая начальной емкости определяется размещением нулевых электродов 2 и 3 меЖду потенциальными электродами 4 и 6, до- рр скольку электрическое поле потенциальных электродов 4 и 6 частично замыкается на поверхности винтовых нулевых электродов 2 и 3.Изменение трех указанных составляющих при нагреве преобразователя транспортирующими частицами определяет формирование емкостного измерительного сигнала.Начальная емкость электродов 5 и 6 состоит из двух последних состав ляющих. Первая составляющая определяется изменением диэлектрической проницаемости стенки трубы 1, поскольку электрическое поле между потенциальными электродами 5 и 6 45 проникает на глубину, равную толщине стенки диэлектрической трубы 1,Это обусловлено тем, что глубина проникновения электрического поля между электродами 5 и б ограничивается цилинд- яр рическим нулевым электродом 7. Вторая составляющая определяется размещением винтовых нулевых электродов 2 и 3 ,между потенциальными электродами 5 и б. Это обусловлено тем, что часть электрического поля потенциальных электродов 5 и б замыкается на поверхности винтовых электродов нулевого потенциала 2 и 3. Изменение указанных составляющих емкости при нагреве опре деляет формирование емкостного компейсационного сигнала.Повышение температуры диэлектрической трубы 1 приводит к изменению ее геометрических размеров и вызывает смещение винтовых нулевых электродов 2 и 3 относительно потенциальных электродов 4-6. Так как винтовые потенциальные электроды 4 - Б размещены между винтовыми нулевыми электродами 2 и 3, а электрические поля между ,электродами 4 - б взаимодействуют со стенкой диэлектрической трубы 1, изменение емкостного компенсационного сигнала происходит по закону изменения емкостного измерительного сигнала. При этом определяющую величину в формирование измерительного и ком- . пенсационного сигнала вйосит относительное смещение винтовых нулевых электродов 2 и 3 относительно винтовых потенциальных электродов 4-6, так как коэффициент линейного расшире ния диэлектрической трубы 1 на порядок превьваает коэффициент линейного расширения металла электродов 2-6.Так как еякости между электродами 4, 6 и 5, б включены в смежные плечи мостовой измерительной схемы (на чертежах не показана), происходят непрерывная автоматическая компенсация температурных изменений емкост.- ного измерительного сигнала, обуслов.- ,ленныхотносительным смещением винтовых электродов 2-6 и изменением диэлектрической проницаемости материа-. ла трубы 1 Емкостной преобразователь, содержащий потенциальные и нулевые электроды, закрепленные на дизлектрическОй трубе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности ,измерения путем температуркой компенсации преобразователя, потенциальный электрод выполнен, по крайней мере, из двух изолированных частей, по длине одной из которых в диэлектричес-, кой. трубе установлен цилиндрический нулевОЙ электрод так, что он,образует экран потенциальных электродов со стороны рабочего объема преобразователя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе,. д. 4/5 илиал ППП "Патент",г.ужгород,ул.Проектная, 4 РедаЭака 10409/58 Тир ВНИИПИ Государств по делам изобр 113035, Москва, Ж918ного комитетений и открыРаушская наб орректор Н.Григоруодписное