Индукционный уровнемер

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Совэ СоветскихСоциалистическихРеспублик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытийОпубликовано 1511,82. Бюллетень М 9 42 Дата опубликования описания 15.11.82(71) Заявитель 54) ИНДУКЦИОННЫЙ УРОВНЕМЕР Изобретение относится к технике Измерения уровня электропроводимых жидкостей, преимущественно жидких металлов и их сплавов.Известен дискретный индуктивный :уровнемер, представляющий собой Н параллельно включенных индуктивных мостов, питающие диагонали которых подключены к генератору звуковой частоты, а сигнальные диагонали подключаются поочередно на вход вторичного электронно-релейного блока. Первичный преобразователь выполнен из И + 2 соосно расположенных рабочих катушек индуктивности, намотанных иэ жаростойкого провода на керамические каркасы. Остальные И+ 2 катушек находятся в головке датчика. Рабочие катушки в объект контроля вставляются в герметичном чехле из нержавеющей стали 1,Недостатками данного уровнемера являются сложность конструкции, . большие габариты и вес первичного преобразователя, температурный деба- ланс мостов, происходящий из-за температурного градиента по высоте датчика.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является дискретный уровнемер, содержащийся,немагнитный металлический корпус срасположенными в нем индуктороммагнитного поля, выполненным в видеряда постоянных магнитов, два рядаэлектродов, установленных в корпуседиаметрально противоположно другдругу и подключенных к индикатору 2,.Недостатками известного уровнемераявляются низкая чувствительность иневозможность измерения уровня неподвижного металла, что снижает точностьизмерения и ограничивает воэможностьприменения.Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения.Указанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее немагнитный металлический корпус с расположенными внутри индуктороммагнитного поля и двумя рядами электродов, размещенных на внутреннейповерхности корпуса диаметральнопротивоположно друг другу и подключенных к индикатору, введен источник в-фазного напряжения, а индук"тор магнитного поля выполнен в виде.в обмоток, навитых по спирали на в З 0 стержней, расположенных параллельнопо окружности со сдвигом в пространстве на угол Ы , причем одни концы обмоток соединены между сОбойи с шиной нулевого потенциала аФ 5 другие подключены к источнику в-фазного напряжения, фазы которого сдвинуты во времени одна относительнодругой на угол и, где в - целоечисло, больше единицы.10Для увеличения магнитного потокарассеяния обмоток и повышения засчет этого чувствительности уровнемера, стержни выполнены из ферромагнитного материала, их концы изогнуты под углом 90 к их осям и обращенык стенке корпуса уровнемера.На фиг, 1 приведена конструкцияуровнемера; на фиг. 2 - графикзависимости напряжения на электродах от толщины стенки корпуса и наличия среды; на фиг. 3 - расположениемагнитных силовых линий,В немагнитном корпусе 1 (фиг. 1)установлены идентичные по конструкции обмотки 2(здесь изображены триобмотки), намотанные по спирали настержнях 3, которые расположены поокружности и сдвинуты в пространстз30ве на угол М. Для улучшения техноло 1гии сборки обмотки 2 со стержнями 3расположены в цилиндрических пазахнемагнитного барабана 4. С внутреннейповерхностью корпуса 1 электрически 35связаны потенциальные электроды 5,проложенные в пазах барабана 4. Па-зы расположены на противоположныхконцах произвольно выбранногодиаметра барабана 4, а шаг между 40точками крепления потенциальныхэлектродов к корпусу выбран в соответствии с допустимой величинойдискретйости измерения уровня. Концы и начала обмоток 6, а также 45выводы потенциальных электродов 5раскоммутированы в головке уровнемера 7 на штепсельном разъеме 8. Спомощью фланца 9 уровнемер крепитсяк объекту контроля, Внутренняя полость корпуса 1 закрыта крышкой 10.Работа уровнемера основана наиспользовании закона электромагнитной индукции,При подключении обмоток индукторак ю-фазнсму источнику переменногонапряжения, фазы которого сдвинутыво времени, так же как и обмоткив пространстве, т.е. на угол2 я60образуются ю пульсирующих магнитных полей, суперпозиция которыхдает вращающееся магнитное поле,неизменная амплитуда которого равнап2 ОЬмобм- Ф" где Ф максимальная ампли 65 туда,магнйтдого потока одной обмотки а частота вращения равна частоте пульсаций во времени магнитногополя одной обмотки,Вращающееся магнитное поле наводит в стенке корпуса 1 и в электропроводной среде, в которую онпогружен, ЭДС электромагнитнойиндукции которая в стенке, . непогруженной в электропроводную среду,пропорциональна толщине стенкикорпуса, а в месте погружения корпуса в рабочую среду - пропорциональна толщине стенки, плюс глубинапроницания электромагнитного поля всреду. Вследствие этого между стенкой корпуса и точкой рабочей среды,достаточно удаленной от стенки,существует скачок напряжения, который в обозначениях, принятых надиаграмме (Б-г) (фиг. 2), выражается так ьБ = Ц- Б, где Б-напряжение; г - расстояние от внутреннейповерхности корпуса до данной точки рабочей среды; сР- толщина стенки; П - напряжение шумов уровнемера(за счет ЭДС наводимой в стенке); УФ -,уровень полезного сигнала, фиксируемый индикатором. Практически достаточно удаленной точкой рабочей среды"может служить точка на противоположнойстенке корпуса, так как в момент времени, когда вектор напряженности вращающегося магнитного поля равенФ" 2 обм на одной стороне корпуса, на другойстороне он равен нулю. Попарно подключая диаметрально противоположныеточки на вход высокочастотного обегающего устройства вторичного прибора,находим верхнюю отметку уровня средына корпусе уровнемерапо появлениюпервого сверху скачка напряжения насоответствующей паре электродов.Для того, чтобы повысить чувствительность уровнемера за счет повышения интенсивности вращающегося магнитного поля, обмотки намотаны наферромагнитных сердечниках, а чтобымагнитное поле глубже проникало врабочую среду и также увеличивалополезный сигнал уровнемера, концысердечников изогнуты под углом 90 О ких осям и обращены к стенке корпуса(фиг. 3),Такое выполнение индуктора магнитного поля, взаимодействующего с рабочей средой, дает возможность контролировать как быстро меняющиеся, так и неподвижные уровни среды, что в свою очередь расширяет воэможности применения предлагаемого уровнемера, позволяет использовать его для контроля уровня жидкометаллических теплоносителей в ядерной энергетике, а также для тарировки расходомеров,Формула изобретения1. Индукционный уровнемер, содержащий немагнитный металлический корпус с располОженными внутри индук- тороЛ магнитного поля и двумя рядами электродов размещенных на внутренней поверхности корпуса диаметрально противоположно друг другу и подключенных к индикатору, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения и рас О ширения области применения, в него введен источник в-фазного напряжения, а индуктор магнитного поля выполнен в виде в обмоток, навитых на в стержней, установленных по окружности с 15 1угловым шагом мпараллельно осикорпуса, причем одни концы обмоток соединены между собой и с шиной нулевого потенциала, а другие подключены кисточнику щ фаэного напря"жения, фазы которого сдвинуты однаотносительно другой на уголугде ш - целое число, больше единицы,2. Уровнемер по п.1 о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, стержнивыполнены иэ ферромагнйтного материала, их концы загнуты к стенке корпуса под прямым углом к ихосям.1Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, .Авторское, свидетельство СССРР 295922, кл. С 01 Г 23/26, 1969.2. Авторское свидетельство СССРУ 3215965/18-10, кл. С 01 Р 23/26,1980, (прототип).974134 ВНИИПИ За8677/55 Тираж 673 Подписно илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4