Тепловой уровнемер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Сациапистических Республик(22) Заявлено 110779 (2) 2795746/18-10 (51 Мф Кл 6 01 Р 23/22 с присоединением заявки йо(23) Приоритет 08.07.77 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий. М. Юсим, Л. Д. Нотк Л. Тру ский ордена Трудового Крас нститут и Научно-производс 1)Заявители"Кислородмаш 54) ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕ ный в перфорированной трубе, обеспечивающей с помощью отверстий свободный доступ,к датчику иэмеряемой жидкости, над которой находится воздух. Термочувствительный элемент включен в одно из плеч мостовой схемы, в смежное с ним плечо включен резистор, чувствительный к температуре и расположенный над максимальным уровнем измеряемой жидкости. Этот терморезистор предназначен для создания компенсирующего эффекта при изменении температуры масла в картере двигателя.В этом указателе уровня Ч-образная форма чувствительного элемента создает нелинейную зависимость между его сопротивлением и уровнемизмеряемой среды, при которой шкала вторичного прибора будеттакже нелинейной.Рабочий элемент находится только в одном плече мостовой схемы, что обеспечивает минимально возможную. чувствительность схемы при постоянных значениях остальных параметров. Терморезистор, расположенный над максимальным уровнем масла, фактически вводит компенсацию на температуру воздуха, в котором он находится, а 0 2 ибор;кийдиате чу Изобретение относится к измерительной технике, точнее к устройствам для контроля уровня,и может быть использовано в химической, пищевой, машиностроительной промышленности и в других производствах, а также для производства, где необходимо использование сжиженных газов и их хранение в иэотермических сосудах.Известны уровнемеры, содержащие протянутый по всей высоте изМеряемой жидкости термочувствительный резистивный элемент, который нагревается проходящим через него электрическим током.Такие уровнемеры имеют термочувствительный рабочий и компенсирующие датчики, выполненные изпроволоки с большим температурным коэффициентом сопротивления и включенные в смежные плечи измерительной мостовой схемы, питаемой от стабилизированного ис" точника, и содержат вторичный пр например электронный автоматичес мост, включенный в измерительную гональ моста 1 .указанное устройство предназначено для измерения уровня масла в кар-,ре двигателя и имеет Ч-образный вствительный элемент, смонтирован" соо Знамени .палитеяй ческивнноег.,объединениеФне на температуру масла, которая оказывает влияние на изменение сопротивления рабочего элемента.Указанный уровнемер обладает значительной погрешностью, особенно приизмерении уровня сжиженных газов визотермических сосудах, так как из"менение температуры в сосуде приводитодновременно к изменению давления,что вызывает соответствующее изменение теплофизических свойств жидкостии находящегося над ней ее пара.Известен также тепловой уровнемер,который частично устраняет недостатки вышеприведенного указателя уровняс помощью вертикального расположениярабочего чувствительного элемента,введения компенсирующих элементов,установленных в газовой и жидкой фазах контролируемого сосуда, что повышает точность измерения и обеспечивает линейность шкалы уровнемера Г 2(,Однако он обладает минимально возможной чувствительностьюдля четырехплечей мостовой схемы, так как имееттолько один рабочий чувствительныйэлемент. В связи с тем, что часть резисторов, создающих совместно с рабочим и двумя компенсирующими элементами мостовую схему, расположены внесосуда, то такое устройство имеетсущественную дополнительную погрешность из-за изменения сопротивленияпроводов, соединяющих плечи моста исуммирующихся с сопротивлением рабочего и компенсирующих элементов;Существенным недостатком является также то, что измерительный и компенсирующие датчики электрически и геометрически по высоте контролируемого. сосуда соединены последовательно.Такая конструкция ограничивает возможный диапазон измерения предлагаемого уровнемера ЬНщ величиной не превышающей 1/3 полной высоты контролируемого сосуда.Целью изобретения является повышение точности за счет исключения влияния изменения сопротивления проводников, соединяющих плечи мостовой измерительной схемы.Для достижения этой цели в предла,гаемом уровнемере мостовая измерительная 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, выводящий вторую нижнюю вершину моста, а на концах трубки горизонтально закреплены компенсирующие элементы.На фиг. 1 изображена электрическая схема уровнемера; на фиг. 2 - компоновка измерительного устройства.Измерительная схема устройства (фиг. 1) представляет собой четырехпЛечий мост, состоящий из двух рабочих термочувствительных элементов 1, включенных в противоположные плечи,и двух компенсирующих элементов, один из которых 2 всегда расположен в газе, а другой 3 - в жидкости. При этомвершины моста 4 и 5 расположены вверхней части устройства и их выводвыполнен обычными проводниками 6 и 7.Вершины 8 и 9 расположены в нижнейчасти устройства и их вывод осуществ 1 ц ляется с помощью трубки 10 и проводника 11 через коаксиальные разъемы12 и 13. Питающая диагональ моста(вершины 4 и 9) подключена к стабилизированному источнику питания 14,выходной сигнал на измерительной диа гонали (вершины 5 и 8) измеряетсявторичным прибором 15.Два рабочих чувствительных элемента 1 выполнены из проволоки с большим значением, произведения темпера турного коэффициента сопротивленияна удельное сопротивление, например,хромеля, и расположены вертикальнои параллельно друг другу по всей высоте контролируемого сосуда, Компен сирующие элементы - резисторы 2 и 3выполнены из того же материала, чтои чувствительные элементы, и расположены на верхней (на чертежах не показана) и нижней шайбах, закрепленныхЗО по концам трубки. Вершина 9 мостовойсхемы соединена с внутренним электродом 12 а, а вершина 8 - с внешнимэлектродом 12 б, розетка коаксиального разъема 12 установлена на шайбе16. Вилка. разъема 12 установлена так,что ее внешний электрод 12 в соединенс трубкой 10, а внутренний 12 г - спроводником 11, проложенным внутритрубки.Аналогично выполнено соединение 40 трубки 10 и проводника 11 с помощьюкоаксиального разъема 13, вилка которого установлена на трубке, а розетка - на герметизирующем переход- .нике 17.45 Переходник 17 выполнен из электроизолирующего материала, напримертекстолита, и служит для обеспечениягерметичного вывода электрическихцепей измерительной схемы, находя щейся в контролируемом сосуде, черезлатунные шпильки (на чертежах не показаны) к контактам штепсельногоразъема 18, расположенного снаружисосуда и служащего для соединениявершин моста с источником питания 14и вторичным прибором 15.Измерительная схема устройстварасполагается внутри перфорированного кожуха (на чертежах не показан),защищающего чувствительные элементы 60 от,механических повреждений, гасящего возможные колебания жидкости притранспортировке сосуда и обеспечивающего свободный доступ измеряемойсреды к рабочим чувствительным эле ментам.Формула изобретения 55 бО 65 Тепловой уровнемер работает следующим образом,При нулевом уровне жидкости вконтролируемом сосуде с помощью источника питания 14 устанавливаетсятакой ток накала рабочих чувствительных элементов 1, чтобы мостовая схема находилась в равновесии и сигнална измерительной диагонали (вершины5 и 8) равен нулю. Повышение уровняжидкости в сосуде приводит к тому,что теплоотдача от части рабочихтермочувствительных элементов, оказавшихся в жидкости, увеличивается,их температура, а соответственно исопротивление понижаются.Мост выходит из равновесия и наизмерительной диагонали появляетсясигнал. Величина разбаланса мостовойсхемы, а следовательно, и величинавыходного сигнала, измеряемого. вторичным прибором 15, прямо пропорциональны значению уровня жидкости в сосуде.Изменение температуры измеряемойсреды приводит к изменению условийтеплоотдачи частей чувствительныхэлементов, расположенных как в газе,так и в жидкости. При этом возникаетдополнительная погрешность измерения.уровня. Так, например, увеличениетемпературы измеряемой среды приводитк увеличению температуры и сопротивления чувствительного элемента и:уменьшению разбаланса мостовой схемыпри постоянном уровне жидкости в сосуде.Однако при этом увеличиваются так"же и сопротивления компенсирующихрезисторов 2 и 3, которые находятсяв тех же условиях теплообмена, чтои части чувствительных элементов,проходящих соответственно через газовую н жидкостную фазы. Так как компенсирующие резисторы выполнены изтого же материала, что и рабочие элементы, и включены в смежные с нимиплечи мостовой схемы, то тем самымосуществляется автоматическая компенсация на изменение теплофизическихсвойств жидкости и газа и погрешностьизмерения умейьшается.Заявляемое устройство отличаетсятем, что мостовая измерительная схема полностью помещена в контролируемом сосуде, вследствие чегО исклю,чаются из электрической схемы дополнительные паразитные" проводники,служащие в схеме прототипа для соединения между собой плеч моста. С помощью такого решения исключаетсявлияние изменения сопротивления этихпроводников из-за изменения температуры измеряемой среды на точностьизмерения.Использование для вывода вершинмостовой схемы, расположенных в нижней части устройства, трубки и проходящего внутри нее проводника исключает дополнительные конструктивные элементы, осуществляющие крепле-,ние проводников, которые были ы необходимы для вывода нижник вершин впротивном случае.Такое Решение дает возможностьсовместить в одноМ конструктивномэлементе - трубке нескольких функций:элемента, обеспечивающего электрический вывод одной из вершин Моста, расположенной;в нижней части устройства; монтажного, несущего элемента,на котором собраны все детали измерительного преобразователя; кожуха,обеспечивающего защиту от механического повреждения проводника, осущест вляющего электрический вывод второйнижней вершины моста.Использование коаксиальных разъемов, закрепленных на концах трубки,дает значительные преимущества в 20 удобстве изготовления частей измерительного устройства, как отдельныхэлементов, их унификации, при наладке измерительной мостовой схемы и.монтаже устройства в целом. р 5 Расстояние между компенсирующимирезисторами, расположенными горизонтально на концах трубки, определяетдиапазон измерения н зависит толькоот ее длины, при этом расширяетсядиапазон измерения.Все это позволяет осуществлятьизмерение уровня сжиженных газов сточностью не хуже 2, что дает возможность более полного наполненияи опорожнения как транспортных, таки стационарных изотермических сосудов без опасения их перелива и образования твердой фазы. При этомзначительно сокращается количествопробегов транспорта между заводами поставщиками н потребителями. Экономический эффект от внедрения устройства на транспортных изотермическнх сосудах для сжиженного углекислого газа типа ЦЖу-б и ЦЖУ, выпус каемых НПО Кислородмашф, по пРедварнтельным оценкам может быть около75 тыс. Руб, на годовой выпуск сосудов. Тепловой уровнемер, содержащий расположенный вертикально в контролируемом сосуде чувствительный элемент и два компенсирующих элемента, размещенных соответственно в жидкой н газовой фазах, включенных в мостовую измерительную схему, которая соединена с источником питания и вторичным прибором, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью увеличения точности за счет исключения влияния изменения сопротивления проводников, соеднняющих плечи моста, мостовая измерительная схема полностью разме836529 цена в контролируемом сосуде, при этом вывод одной из вершин моста, расположенной в нижней части уровне- мера, выполнен в виде трубки с коаксиальнымн разъемами на концах, внутри которой размецен проводник, выводящий вторую нижнюю верцину моста, а на концах трубки горизонтально закреплены компенсируюцие элементы. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ВеликобританииУ 1.266.887, кл. 6 01 Г 23/24, 1968.52. Авторское свидетельство СССР9 540149, кл. О 01 Г 23/22, 1975прототип),НИИПИ Заказ 3101/32 ираж 702 Подписное лиал ППП "Патент",Ужгород, ул, Проектная