Корпус многоэлектродного устройства для измерения уровня жидкости

Заявляемая полезная модель относится к конструктивным элементам и может использоваться в устройствах для индикации и дискретного измерения уровня жидкостей в условиях непрерывных технологических процессов.
Областями применения полезной модели являются электроэнергетика, химическая, перерабатывающая и пищевая промышленность, а также другие, где требуются измерения уровня жидких сред в замкнутых и недоступных другому наблюдению объемах.
Из опыта пусконаладочных работ и эксплуатации кондуктометрических уровнемеров, широко используемых на объектах электроэнергетики РФ, известно, что образование пленок воды между электродами (или между электродом и «массой»/стенкой резервуара) кондуктометрического уровнемера является основной причиной его ложных срабатываний. Причем, срабатывание в таких случаях продолжается до момента их полной просушки или протирки устройства. Это происходит в связи с тем, что тонкой пленки жидкости между электродами уровнемера достаточно для постоянного замыкания измерительной цепи с источником тока или напряжения.
Данная проблема является одной из причин, препятствующих созданию многоэлектродных кондуктометрических уровнемеров в одном цельном корпусе. Например, вышеуказанные промышленные кондуктометрические уровнемеры вообще не имеют корпусного исполнения и представляют собой отдельные электроды, непосредственно монтируемые в резервуаре с измеряемой жидкостью. Это влечет за собой ограничения по количеству точек измерения уровня и сужает их область применения, так как требуется свободное пространство в резервуаре для их монтажа. И даже в случае разнесения электродов на значительное расстояние друг от друга иногда не удается избежать ложных срабатываний, особенно при их горизонтальной врезке (установке) в боковую стенку резервуара.
В связи с этим отдельного внимания при изготовлении многоэлектродных уровнемеров заслуживает их конструкция, которая препятствовала бы образованию пленок жидкости между электродами (или между электродами и «массой»), предотвращая его ложное срабатывание.
Известен корпус устройства для измерения уровня жидкости, выбранный в качестве прототипа, представленный в описании изобретения «Способ измерения уровня жидкости и устройство для его осуществления (варианты), к патенту №2695588, G01F 23/22 (2019.05), опубл. 24.07.2019 Бюл. №21, который выполнен по первому варианту из диэлектрического материала с возможностью расположения на его внешней стороне электродов и отверстий, через которые каждый электрод имеет возможность посредством контактных элементов и соединительных проводов быть подключенным к многоканальному измерительному устройству.
Конструкция корпуса проста и технологична в исполнении.
Однако, существенный недостаток конструкции состоит в том, что электроды между собой может замыкать пленка жидкости, которая после дренирования резервуара еще некоторое время остается на них, что может привести к ложному срабатыванию измерителя уровня. Так, в случае применения концентрационного принципа измерений уровня, применяемого в изобретении №2695588, возможно ложное срабатывание на пленках жидкости на время падения концентрационной ЭДС до нуля порядка 2 секунд, что характеризует увеличение инерционности измерений при дренировании резервуара. Вследствие этого ограничивается его область применения в части быстродействующих систем теплотехнического контроля, реакция которых не должна превышать 1-1,5 секунды.
В случае использования кондуктометрического принципа измерений в такой же конструкции уровнемера для исключения ложного срабатывания на пленке жидкости необходимо предусмотреть операцию просушки или протирки электродов, прерывая технологический процесс либо ожидать, когда это произойдет естественным путем, что не всегда возможно и экономически оправдано.
Задачей полезной модели является исключение ложных срабатываний по причине образования пленок жидкости на электродах в режиме непрерывного технологического процесса.
Решить поставленную задачу возможно посредством объекта заявляемой полезной модели в соответствии с независимым пунктом, который, как и прототип,
включает корпус с возможностью расположения на его внешней стороне электрически изолированных от корпуса и друг от друга электродов и отверстий (прорезей), через которые каждый электрод имеет возможность быть подключенным к многоканальному измерительному устройству посредством контактных элементов и/или соединительных проводов, монтируемых внутри корпуса.
В отличие от прототипа, корпус выполнен граненым, и электроды располагаются попарно на разных гранях.
Граненое исполнение корпуса, предполагающее размещение электродов на его разных гранях, обеспечивает разрыв пленки жидкости на ребрах между соседними гранями корпуса и препятствует замыканию электродов, предотвращая его ложное срабатывание.
Для обеспечения разрыва пленок жидкости не только по горизонтали, но и по вертикали, корпус выполнен из расположенных одна на другой секций, каждая из которых представляет собой усеченную пирамиду.
Далее приводится пример конкретного выполнения корпуса многоэлектродного устройства для измерения уровня жидкости.
На Фиг. 1 представлено исполнение корпуса с квадратным поперечным сечением.
На Фиг. 2 представлено многоэлектродное устройство для измерения уровня жидкости с заявляемым корпусом с квадратным поперечным сечением.
На Фиг. 3 представлен фрагмент конструкции корпуса с гранями, образующими пирамидальные сегменты.
Для удобства восприятия, если не указано иное, функционально одинаковые элементы на фигурах обозначены одинаковыми номерами позиций.
Корпус 1 многоэлектродного устройства для измерения уровня жидкости, представленный на Фиг. 1 выполнен в виде полой, закрытой (глухой) снизу, граненой трубы, на гранях 2 которой могут герметично размещаться пластинчатые электроды, место под которые отмечено 3, сверху корпус закрыт крепежным фланцем 4 с клеммной коробкой 5 для подключения проводов от электродов. Для обеспечения электрической изоляции электродов друг от друга корпус устройства может изготавливаться из диэлектрического материала, либо использоваться диэлектрическая прокладка или изоляционный слой (например, из термостойкого компаунда) между электродом и корпусом.
Многоэлектродное устройство для измерения уровня жидкости, представленное на Фиг. 2, содержит корпус 1, на гранях 2 которого на отмеченные на Фиг. 1 места 3 герметично установлены электроды 6, которые с одной стороны будут соприкасаться с жидкостью, уровень которой измеряется, а с другой через отверстия в корпусе соединены с находящимися внутри проводниками (на Фиг. 2 не показаны) и через клеммную коробку 5 на крепежном фланце 4 с помощью многожильного кабеля 7 могут быть подключены к многоканальной регистрирующей аппаратуре 8, в верхней части корпуса 1 устройства предусмотрен фланец 4 с отверстиями 9 для крепления с резервуаром.
Варианты конкретного исполнения полезной модели не ограничиваются формой корпуса с квадратным поперечным сечением. Так, например, на фигуре 3 представлен фрагмент конкретной реализации заявляемой конструкции корпуса с гранями, образующими пирамидальные сегменты, что обеспечивает разрывы пленок жидкости по вертикали и горизонтали. Конструкция устройства для измерения жидкости с таким исполнением корпуса будет аналогична, представленной на фиг. 2.
Заявляемое техническое решение может быть использовано для всех типов многоэлектродных устройств, которые срабатывают при наличии жидкости между электродами, например, посредством измерения или регистрации наличия электрической величины между электродами (ЭДС, сопротивления, силы тока и т.д.). В частности, для концентрационных уровнемеров, потенциометрических сигнализаторов жидкости, кондуктометрических сигнализаторов жидкости и уровнемеров, дискретных конденсаторных уровнемеров и т.д.