[go: up one dir, main page]

SU1030715A1 - Capacitive flow-through type pickup - Google Patents

Capacitive flow-through type pickup Download PDF

Info

Publication number
SU1030715A1
SU1030715A1 SU813366344A SU3366344A SU1030715A1 SU 1030715 A1 SU1030715 A1 SU 1030715A1 SU 813366344 A SU813366344 A SU 813366344A SU 3366344 A SU3366344 A SU 3366344A SU 1030715 A1 SU1030715 A1 SU 1030715A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
electrodes
sensor
leads
guard
capacitive flow
Prior art date
Application number
SU813366344A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Васильевич Кубышкин
Михаил Васильевич Кулаков
Александр Георгиевич Шумихин
Владлен Леонидович Михеев
Юрий Викторович Тюлин
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4567
Пермский политехнический институт
Московский Институт Химического Машиностроения
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Предприятие П/Я Г-4567, Пермский политехнический институт, Московский Институт Химического Машиностроения filed Critical Предприятие П/Я Г-4567
Priority to SU813366344A priority Critical patent/SU1030715A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1030715A1 publication Critical patent/SU1030715A1/en

Links

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Description

0000

о about

СПSP

Изобретение, относитс  к измерительной техиирсе и может быть использовано Д.ЧЯ контрол  и автоматизации и измерени  таких параметров веществ влажностго, плотность, в зкость, состав, несплоишость потока и других хруккциона. св занных --с измерением диэлектрической прони1тае юсти или удельной электропроводности, а также дл  измерени  электризации диэлектри ческих л:}1дкоотек и газов. Известен емкостной датчик, состо  rj, из .корпуса с Флан1, к чувствительного элемента (многоцилиндрового ко-аксиального конденс 1торау , вьтолнениого в виде набора полых цилиндрИческих электро7дов с чередующейс  пол рностью, в кот.ором электроды фиксируютс  с помощью заземленных металлическл.х вк.г1адьк ей и Г1 тио:;тов, злектрическ) изолированных от рабочих электро.цоз фторопластовыми проткладка пт Ul j К недостаткам такого датчика следует отнести с.пожност1-. в обеспечении наденного контакта заземленного -итиф та с э.пектродами соответствующей пол рности . Грог.ю того, на.пичие метгшлических вкладышей з межэлектродном пространст.зе увеличивает гидравличес шени  полезной нлощади электродов) и созддает siepaDi-ioMepHocTb электромаг нитного пол  датчика, которую трудно учесть при проведении точных измерений электрофизических характеристик зещестз, а присутствие диэлектрических прок.ладок в межэлектродном пространстве приводит к температурной зависимости рабочей емкости датчика. Известен также ем.костной датчик BecimomnocT-tj потока, состо гций из кор пуса с фланцами и чувствительного эле мента 1 многоцилиндрового коаксиггльного конденсаторг4; , выполненного в виде двух цельноточенных коаксиальных обкладок, взаимное положение которых фиксируетс  с помощью расположенного в центре датчика, винта с изол тором и установленных в торцовой части внеш них электродов ИЗОЛЯЦРЮННЫХ и экран . ных колец 2 . Недостатками этой конструкции  вл ютс  сложность изготовлени  цельноточенных коаксиальных обкладок .конден саторОБ. а также погрешность выходного сигнала, вызванна  вли нием температуры контролируемой и окрун аю цей сред из-за ргал.ичи  изол 7:ора в центре датчика ., непосредственно между рабочими электродами;. Конструкци  ; также не обеспечивает надлежащей устойчивости к вибраци м валедствибг того , что эле.;троды закреплены консольно . Нар ду с этим электромагнитное поле такого датчика  вл етс  неравномерным из-за наличи  краевых полей на торцах электродов. Наиболее близким по технической сущности К предлагаемому  вл етс  емКОСТНО .Й проточный да1чик, содержащий многоцилиндровый конденсатор, выпол- . .ненный в виде расположенной между крестообразными основани ми cиcтe Ы электродов с токоподводами и выводами , у которой электроды одной пол рности снабжены охранными электродами, зафиксированными наход щимис  на торцовых част х кольцевыми изол ционными прокладками Г. К недостаткам данной конструкции следует отнести наличие трудноучитываемых внутренних паразитных полей рассе ни  в рабочих межэлектродных промежутках датчика, возникающих вс-педствие того, что токоподводы к основным и охранным электрода.м, слу .жащке ,цл  обеспечени  электрической с.в зи между ними и представл ющие собой металлические штифты, закреплены в отверсти х электродов в радиальi:OM направлении и поэтому оказывак с  внесенными в поле коаксиального конденсатора , что неизбежно приводит к погрешности аналитического расчета начальной емкости датчика, а следовательно и к погрешности измерений. Нар ду с этим токоподводы такого датчика tie экранированы друг от друга и между ними образуетс  паразитна  емкость , что приводит также к погрешности измерений. Кроме того, наличие гдгткфтов приводит к уменьшению полезной площади электродов, что, в свою очередь, .ведет к потере чувствительности и росту погрешности измерений, и радиальное расположение токоподводов усложн ет процесс сборки и разборки датчика, -требует разработки специального оборудовани  дл  т.очного согласовани  отверстий в электрода .х, затрудн ет унификацию отдель-мых узлов д.атчика ( в частности электродов , создает трудности в обеспечении надежного контакта с электродами . Целью изобретени   вл етс  повьпление точности измерений электрофизических свойств жидкостей и газов и улучшение технологичности изготовлени .  емкостного проточного датчика. Цель достигаетс  тем, что в емкостном проточном датчике, содержащем корпус и многоцилиндровый коаксиальный конденсатор,,, выполненный в виде расположенной между крестообразными основани ми системы электродов с токоподводами и выводами от них, у которой электроды одной пол рности снабжены охранными э.пектродами, зафиксированн (лч1и на5год щ.имис  на торцах кольцевыми изол ционными пpoклaдкa и, ТОКОПО7ДВОДЫ ко всем группам электродов подведены к их торцовым част м и закреплены внутри изол ционных вкладышей , снабженных центрируюиими канавками и установленных в полост х металлических ребер крестообразных оснований, причем токоподводы к охран емым электродам пропущены через продольные отверсти , выполненные в охранных электродах, и изолированы от них. На фиг.1 изображен емкостной проточный датчик, общий вид,в разрезе; на фиг.2 - .схема монтажа вывода от электродов через отверсти в охранны электродах) на фиг.З - конструкци  крестообразного основани , вид на фиг.4 - сечение А-А на .фиг.1. Датчик состоит из корпуса 1 с фланцами, внутри которого закреплен коаксиальный конденсатор, состо щий из полых цилиндрических электродов 2 одной пол рности, электродов 3 дру гой пол рности и охранных электродов 4. Взаимное расположение охранных электродов и внутренних электродов фиксируетс  с помощью изол ционных прокладок 5, размещенных в канав ках этих электродов. Весь пакет элек тродов собран между двум  крестообразными основани ми б с полыми ребра ми. Основани  могут быть изготовлены путем лить , или штамповки. В полости ребер вставлены изол ционные вклады- ши 7, которые могут быть выполнены и фторопласта, стеклотекстолита, керамики или других изол ционных материа лов. Вкладыши снабжены концен.трическими центрирующими канавками дл  установки электродов и имею отверсти  8 дл  токоподводов 9, соединенных с вр.дводами 10. Каждое осн.ованйе имеет по три ребра. Стенки каждого ребра используютс  дл  экранировани  только одного вывода, т.е. через полость первого ребра проходит вывод от элек тродов одной пол рности, через полость второго ребра проходит вывод от электродов другой пол рности и через полость третьего ребра проходи вывод от охранных электродов. Основа ни  совместно с пакетом электродов скрепл ютс  между собой сборным полым стержнем 11 с резьбой на концах и гайками 12 и 13 обтекаемой формы. Гайка 13 снабжена отверстием дл  вывода проводов от термометра сопротив лени  14 и одновременно создает упло нение оболочки 15, через которую пропущены эти провода. Пробка 16 и прокладка 17 служат дл  герметизации термометра сопротивлени . На выходе из корпуса выводы датчика помещены в цилиндрические э.краны 18, укреплен ные в основани х. Герметичность вынодов создаетс  с помощью приваренных к корпусу бобымек 19, прокладок 20, уп .лотнительных муфт 21 и стекл нных проходных изол торов 22. Вывод от электродов проходит через изол тор 23, установленный в отверсти х охранного электрода. Устройство работает следующим образом . Датчик с помощью фланцев закрепл етс  на трубопроводе с контролируемой или исследуемой средой. При прохождении исследуемой среды в пространстве между электродами 2 и 3 устанавливаетс  определенное значение емкости датчика. Изменени  параметров протекаемой среды, например состава, сплошности потока, плотности, в зкости и .пругих, функционально св занных с электрическими параметрами среды,вызывает изменение емкости, которое измер етс  прибором, подключенным к выводам датчика, например мостом с тесной индуктивной св зью, позвол ющим измер ть емкость, проводимость или тангенс угла диэлектрических потерь. Предлагаемый емкостной проточный датчик позвол ет исключить из результата измерени  паразитные емкости, обр.азованные токоподводами к рабочим И охранным электродам. Такой эффект, достигаетс  благодар  тому, что все ТОКОПОДВОДЫ, проход щие в полост х ребер оснований, независимо друг от друга .оказываютс  частично кранированными металлическими стенками этих оснований, которые электрически соединены с корпусом датчика (.экраном. Размещение токоподводов датчика в торцах электродов дает возможность обеспечить надежный контакт с ними исключить погрешность за счет неравномерности электромагнитного пол  в межэлектродном пространстве, создать услови  дл  равномерного распределени  контролируемого потока через датчик и улучшить технологичность изготовлени  датчика. Таким образбм, предлагаемое изобретение позвол ет повысить точность измерений электрических свойств жидких и газообразных веществ, а также улучшить технологичность изготовлени  датчика. Предлагаемый датчик также позвол ет расширить диапазон измеренной диэлектрической проницаемости путем изменени  начальной емкости, использу  набор унифицированных цилиндрических электродов разного диаметра. The invention relates to a measurement technology and can be used to control and automate and measure such parameters of substances as moisture, density, viscosity, composition, flux density and other hrukktion. associated with measurement of the dielectric constant or conductivity, as well as for the measurement of the electrification of dielectric l:} dyokotek and gases. A capacitive sensor, rj, from a housing with Flan1, is known to a sensitive element (multi-cylinder coaxial condensate, filled as a set of hollow cylindrical electrodes with alternating polarity, in which the electrodes are fixed by means of grounded metal clad. It and G1 thio:; com, electrically) isolated from the workers electro-electrical fluoroplastic coating Fri j j To the disadvantages of this sensor should be attributed to the power potential 1-. in ensuring the ground contact of the grounded ionics with e.pectrodes of the corresponding polarity. Moreover, it increases the hydraulic efficiency of the electrode area) and creates a siepaDi-ioMepHocTb electromagnetic field sensor, which is difficult to take into account when carrying out accurate measurements of the electrical characteristics of the gates, and the presence of dielectric plates of the electrodes the interelectrode space leads to a temperature dependence of the working capacity of the sensor. Also known is the capacitive flow sensor BecimomnocT-tj flow, consisting of a shell with flanges and a sensing element 1 of a multi-cylinder coaxial gas condenser; 4; , made in the form of two fully coaxial plates, the relative position of which is fixed by means of a sensor located in the center, a screw with an insulator, and an external INSULATOR and screen shield installed in the end part. rings 2. The disadvantages of this design are the difficulty of making one-piece coaxial plates of the condenser OB. as well as the error of the output signal caused by the influence of the temperature of the controlled and surrounding media due to radiation. 7: oracle in the center of the sensor, directly between the working electrodes ;. Constructions; nor does it provide adequate resistance to vibrations from the fact that ale.; the trodes are attached to the console. In addition, the electromagnetic field of such a sensor is uneven due to the presence of edge fields at the ends of the electrodes. The closest in technical essence to the present invention is a capacitive flow sensor containing a multi-cylinder condenser, run-. Installed in the form of a system of electrodes with current leads and leads located between a cross-shaped bases of electrodes, of which electrodes of one polarity are equipped with guard electrodes fixed by annular insulating gaskets located on the end portions of G. Constructive internal parasitic ones fields scattered in the working interelectrode gaps of the sensor, arising from the fact that the current conductors to the main and guard electrodes. The electrical electrical connection between them and the metal pins are fixed in the electrode holes in the radial: OM direction and therefore appear with a coaxial capacitor inserted in the field, which inevitably leads to an error in the analytical calculation of the initial capacitance of the sensor, and consequently to an error measurements. Along with this, the current leads of such a tie sensor are shielded from each other, and parasitic capacitance is formed between them, which also leads to measurement errors. In addition, the presence of gdgcfts leads to a decrease in the effective area of the electrodes, which, in turn, leads to a loss of sensitivity and an increase in measurement error, and the radial arrangement of the current leads complicates the process of assembling and disassembling the sensor, requires the development of special equipment for holes in the electrode .x, makes it difficult to unify the individual nodes of the sensor (in particular, the electrodes, makes it difficult to ensure reliable contact with the electrodes. The aim of the invention is to improve the accuracy measurements of the electrical properties of liquids and gases and improving the manufacturability of a capacitive flow sensor. The goal is achieved in a capacitive flow sensor comprising a housing and a multi-cylinder coaxial capacitor, made in the form of an electrode system with current leads and terminals , in which electrodes of one polarity are supplied with protective e.projects, fixed (for about 5 years at the ends of the annular insulating plates and, TOKOPO-7DVODY All groups of electrodes are brought to their frontal parts and fixed inside insulating liners, provided with centering grooves and installed in the cavity of metal fins of cruciform bases, and the current leads to the protected electrodes are passed through and isolated from the protective electrodes . Figure 1 shows a capacitive flow-through sensor, a general view, in section; Fig. 2 shows the circuit for mounting the lead from the electrodes through the holes in the guard electrodes); in Fig. 3, the design of the cross-shaped base, the view in Fig. 4 is section AA in Fig. 1. The sensor consists of a housing 1 with flanges, inside which a coaxial capacitor is fixed, consisting of hollow cylindrical electrodes 2 of one polarity, electrodes 3 of another polarity and guard electrodes 4. The mutual arrangement of guard electrodes and internal electrodes is fixed using insulating gaskets 5 placed in the grooves of these electrodes. The whole package of electrodes is assembled between two cruciform bases b with hollow ribs. Bases can be made by casting, or stamping. In the cavity of the ribs, insulating inserts 7 are inserted, which can also be made of fluoroplastic, fiberglass, ceramics, or other insulating materials. The inserts are provided with concentric centering grooves for the installation of electrodes and have openings 8 for current leads 9 connected to the temporary leads 10. Each base has three edges. The walls of each edge are used to shield only one pin, i.e. the output from the electrodes of one polarity passes through the cavity of the first edge, the output from the electrodes of the other polarity passes through the cavity of the second edge, and the output from the guard electrodes passes through the cavity of the third edge. The base, together with the package of electrodes, is fastened together with a collective hollow rod 11 with threaded ends and nuts 12 and 13 of a streamlined shape. The nut 13 is provided with a hole to lead the wires from the resistance thermometer 14 and at the same time creates a flattening of the sheath 15 through which these wires are passed. The plug 16 and the gasket 17 serve to seal the resistance thermometer. At the exit from the housing, the sensor leads are placed in cylindrical e.cranes 18, reinforced in the bases. The tightness of the outlets is created by means of bobs 19, gaskets 20, an installation of sealing sleeves 21 and glass bushing insulators 22 welded to the body. The output from the electrodes passes through an insulator 23 installed in the holes of the guard electrode. The device works as follows. The sensor is fixed by means of flanges to a pipeline with a controlled or studied medium. With the passage of the test medium in the space between the electrodes 2 and 3, a certain value of the sensor capacitance is established. Changes in the parameters of a flowing medium, such as composition, continuity of flow, density, viscosity and other, functionally related to electrical parameters of the medium, cause a change in capacitance, which is measured by an instrument connected to the terminals of the sensor, such as a bridge with close inductive coupling, allowing measure capacitance, conductivity or tangent of dielectric loss angle. The proposed capacitive flow sensor makes it possible to exclude from the measurement result parasitic capacitances formed by current leads to the working AND guard electrodes. This effect is achieved due to the fact that all of the CURRENTS passing through the cavities of the base edges independently of each other are shown by partially shielded metal walls of these bases which are electrically connected to the sensor body (screen. The arrangement of the current leads of the sensor in the ends of the electrodes allows ensure reliable contact with them, eliminate the error due to the non-uniformity of the electromagnetic field in the interelectrode space, create conditions for the uniform distribution of the controlled Thus, the proposed invention improves the accuracy of measurements of the electrical properties of liquid and gaseous substances, as well as improves the manufacturability of the sensor. The proposed sensor also allows you to expand the range of the measured dielectric constant by changing the initial capacitance using unified cylindrical electrodes of different diameters.

1E

1818

2121

1212

фигЛfigl

Claims (1)

(.57) ЕМКОСТНОЙ ПРОТОЧНЫЙ ДАТЧИК, содержащий корпус и многоцилиндровый конденсатор, выполненный в виде расположенной между крестообразными ос-ч нованиями системы электродов с токоподводами и выводами, у которой электрода одной полярности снабжены охранными электродами, зафиксированными находящимися на торцовых частях кольцевыми изоляционными прокладками, отличающийся тем, что, с целью повышения точности’измерения и улучшения технологичности Изготовления, токоподвода ко всем электродам подведены к их торцовым частям и закреплены внутри изоляционных вкладышей, снабженных центрирующими канавками и установленных в полостях металлических ребер крестообразных оснований, причем токоподвода к охраня~с емым электродам пропущены через продольные отверстия, выполненные в охранных электродах, и изолированы от них.(.57) A CAPACITIVE FLOW SENSOR comprising a housing and a multi-cylinder capacitor made in the form of a system of electrodes with current leads and terminals located between the crosswise legs, in which the electrodes of the same polarity are equipped with guard electrodes fixed by ring insulating gaskets located on the end parts, characterized by the fact that, in order to increase the accuracy of measurement and improve the manufacturability of the Manufacture, the current leads to all electrodes are connected to their end parts and fixed inside When insulating bushings provided with centering grooves and mounted in the cavities of metal ribs cruciform bases, wherein current supply to the protection of a ~ emym electrodes are passed through elongated holes formed in the guard electrodes and are insulated from them.
SU813366344A 1981-12-17 1981-12-17 Capacitive flow-through type pickup SU1030715A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813366344A SU1030715A1 (en) 1981-12-17 1981-12-17 Capacitive flow-through type pickup

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU813366344A SU1030715A1 (en) 1981-12-17 1981-12-17 Capacitive flow-through type pickup

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1030715A1 true SU1030715A1 (en) 1983-07-23

Family

ID=20986892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU813366344A SU1030715A1 (en) 1981-12-17 1981-12-17 Capacitive flow-through type pickup

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1030715A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713603A (en) * 1983-11-02 1987-12-15 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. Apparatus for the measurement of the fraction of gas in a two-component fluid flow comprising a liquid and a gas in mixture
US4932243A (en) * 1985-07-12 1990-06-12 Axiomatics Corporation Moisture measurement device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР 565.241, кл. G 01 N 27/22, 1975, 2.Осадчий Е.П. и др. Проектирование Датчиков дл измерени механических величин. М., Машиностроение, 1979, с. 480. 3.Авторское свидетельство СССР № 798576, кл. Г, 01 N 27/22, 1979 (прототип). *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4713603A (en) * 1983-11-02 1987-12-15 Den Norske Stats Oljeselskap A.S. Apparatus for the measurement of the fraction of gas in a two-component fluid flow comprising a liquid and a gas in mixture
US4932243A (en) * 1985-07-12 1990-06-12 Axiomatics Corporation Moisture measurement device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4757252A (en) Probe system for measuring the condition of materials
US4611191A (en) Non-magnetic core current sensor
US4882682A (en) Apparatus for detecting position of internal fault of gas insulated bus
US3936729A (en) Conductivity measurement probe
US3523245A (en) Fluid monitoring capacitance probe having the electric circuitry mounted within the probe
US2737592A (en) Density responsive apparatus
CA2398082C (en) Voltage sensor
US5012197A (en) Apparatus and method for determining the relative percentages of components in a mixture
SU1030715A1 (en) Capacitive flow-through type pickup
JPH10153624A (en) Measuring device of high-voltage facility sealed and gas-insulated by metal
CN111273070B (en) A serial AC high-voltage bus measurement device and method
US3910118A (en) Probe for controlling the level of electrically conductive liquids
CN100443891C (en) Capacitive sensor device
US3808523A (en) Conductivity monitor
US3559048A (en) Shielded in-line electrical measuring cell
US2754457A (en) L liij
RU2765120C1 (en) Current transformer module for distribution device and corresponding distribution device
JPH05264207A (en) Measuring instrument for thickness of liquid film
RU2112931C1 (en) Capacitive level gauge
US4309661A (en) Device for measuring quantity of electric charges on electrified fluid
US4931843A (en) High voltage measurement capacitor
US4408904A (en) Temperature profile detector
US3323363A (en) Inductive flowmeter
US7532452B2 (en) Highly temperature-stable capacitor for taking measurements on a high-voltage line
US3354717A (en) Hot wire anemometers