Емкостный датчик уровня

Авторы патента:

ЯМАГУТИ Хироаки (JP)

КАМИНО Юйтиро (JP)

G01F23/26 - путем измерения емкости конденсаторов или индуктивности катушек, изменяющихся в присутствии жидких или сыпучих тел

Владельцы патента RU 2539739:

МИЦУБИСИ ХЕВИ ИНДАСТРИС, ЛТД. (JP)

Заявленное изобретение относится к емкостным датчикам, использующимся в качестве топливного датчика для определения количества топлива, оставшегося в топливном баке. Емкостный датчик (15) уровня содержит колоннообразный внутренний корпус (27) из диэлектрика; полый цилиндрический наружный корпус (23) из диэлектрика, размещенный снаружи окружности внутреннего корпуса (27) по всей его окружности и на расстоянии от него; внутренний электрод (29), прикрепленный к наружной круговой поверхности внутреннего корпуса (27); и наружный электрод (25), прикрепленный к внутренней круговой поверхности наружного корпуса (23). Предложенный емкостный датчик (15) уровня измеряет электроемкость между внутренним и внешним электродами (29, 25) и выявляет уровень топлива, находящегося между внутренним и внешним электродами (29, 25). Наружный корпус (23) снабжен группой наружных сквозных отверстий (31), позволяющих электрическому заряду перемещаться с его наружной круговой поверхности к наружному электроду (25). Технический результат - обеспечение подавления электризации при работе датчика при использовании в корпусе диэлектрика. 9 з.п. ф-лы, 9 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Изобретение относится к емкостному датчику уровня.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] В транспортных средствах, например в летательных аппаратах или в других подобных транспортных средствах, емкостный датчик уровня широко используют в качестве топливного датчика для определения количества топлива, оставшегося в топливном баке.

Топливный датчик содержит два цилиндрических электрода, которые расположены так, что топливо может свободно проходить между ними, и способен определять количество оставшегося топлива путем измерения электроемкости между указанными электродами.

Из уровня техники известны электроды, например, из металла, которые выполняют также функцию корпусных элементов, см. документ Д1.

[0003] В последние годы в области транспортных средств, например в летательных аппаратах или в подобных транспортных средствах, в компонентах крыльев и фюзеляжей, с целью снижения веса и улучшения тем самым летных характеристик, стали использовать композитные материалы, такие как армированный пластик или подобные материалы. В рамках указанной задачи для снижения веса, улучшения сопротивления окружающей среде, а также решения других задач все чаще применяют топливный датчик, в котором два цилиндрических корпусных элемента изготовлены с использованием композитного пластика, на противоположных круговых поверхностях которого имеются тонкие электродные слои.

ЦИТИРУЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

[0004] Д1 - японская нерассмотренная патентная заявка №2002-31559.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА

[0005] Поскольку цилиндрические корпуса контактируют с топливом, в процессе течения топлива между топливом и цилиндрическими корпусами конструкций возникает электризация течения. Например, если в цилиндрических корпусах используется армированный стекловолокном пластик, являющийся диэлектриком, в таком диэлектрике накапливается статическое электричество, то есть происходит так называемая электризация.

Кроме того, поскольку электроды размещены на поверхностях с одной стороны цилиндрических корпусов, между ними образуется двойной электрический слой и на поверхностях цилиндрических корпусов напротив электродов возникает электризация с высоким значением статического потенциала.

[0006] Если при наличии такой электризации с высоким значением потенциала происходит электрический разряд достаточной мощности для возгорания топлива, существует риск возгорания топлива от искр, образующихся при электрическом разряде.

Следует отметить, что изготовление цилиндрических корпусов из армированного углеводородным волокном пластика, который является токопроводящим материалом, позволяет в значительной мере подавить электризацию.

[0007] Изобретение направлено на решение вышеописанных проблем для чего предлагается емкостный датчик уровня, в котором обеспечено подавление электризации даже при использовании в корпусе диэлектрика.

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ

[0008] Для решения указанной задачи предлагаются следующие технические решения.

Объектом изобретения является емкостный датчик уровня, в состав которого входит: колоннообразный внутренний корпус из диэлектрика; полый цилиндрический наружный корпус из диэлектрика, размещенный снаружи окружности внутреннего корпуса по всей его окружности и на расстоянии от него; внутренний электрод, прикрепленный к наружной круговой поверхности внутреннего корпуса; наружный электрод, прикрепленный к внутренней круговой поверхности наружного корпуса, и который выполнен с возможностью измерения электроемкости между указанными внутренним и наружным электродами и выявления уровня объекта измерения, находящегося между указанными внутренним и наружным электродами, при этом наружный корпус снабжен группой наружных коммуникационных элементов, позволяющих электрическому заряду перемещаться с его наружной круговой поверхности к наружному электроду.

[0009] В предлагаемом емкостном датчике уровня наружная круговая поверхность наружного корпуса из диэлектрика находится в непосредственном контакте с объектом измерений. В результате течения измеряемого объекта или по другой подобной причине возникает электризация, обусловленная явлением электризации течения. Кроме того, поскольку наружный электрод находится на внутренней круговой поверхности наружного корпуса, образуется двойной электрический слой, и на наружной круговой поверхности наружного корпуса может возникнуть электризация с высоким значением статического потенциала.

При этом, поскольку наружный корпус снабжен группой наружных коммуникационных элементов, позволяющих электрическому заряду переместиться с его наружной круговой поверхности к наружному электроду, электрический заряд, возникающий при электризации наружной круговой поверхности наружного корпуса, перемещается к наружному электроду путем прохождения через наружные коммуникационные элементы и покидает систему по наружному электроду.

Такое решение позволяет подавить электризацию даже в случае использования в наружном корпусе диэлектрика, снизив тем самым вероятность электризации по причине статического электричества, вызывающего электрический разряд. Полученная возможность предотвратить возгорание даже горючего объекта измерения позволяет использовать такой емкостный датчик уровня в качестве топливного датчика, например, для топливного бака летательного аппарата.

[0010] Внутренний корпус предлагаемого датчика может иметь полую конструкцию, внутри которой находится объект измерений. Кроме того, внутренний корпус можно снабдить группой внутренних коммуникационных элементов, позволяющих электрическому заряду перемещаться с его внутренней круговой поверхности к внутреннему электроду.

[0011] Колоннообразный внутренний корпус предлагаемого датчика может иметь цельную или полую конструкцию. Если в целях снижения массы используется полая конструкция внутреннего корпуса, объект измерения находится в полой части внутреннего корпуса и поэтому электризация возникает на внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса. При этом, поскольку количество объекта измерения, находящегося в полой части внутреннего корпуса, значительно меньше его количества на наружной круговой поверхности наружного корпуса, предполагается, что электризация не достигает проблемного уровня.

Если же величина электризации достигает проблемного уровня, внутренний корпус следует снабдить группой внутренних коммуникационных элементов, позволяющих электрическому разряду перемещаться с его внутренней круговой поверхности к внутреннему электроду.

Таким образом, поскольку электрический заряд, возникший в результате электризации внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса, перемещается к внутреннему электроду путем прохождения через внутренние коммуникационные элементы и покидает систему по внутреннему электроду, это позволяет подавить электризацию даже при использовании во внутреннем корпусе диэлектрического материала. Возможность же уменьшения вероятности электризации внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса по причине статического электричества, вызывающего электрический разряд, позволяет предотвратить возгорание объекта измерения, даже если последний представляет собой горючее вещество.

[0012] Наружные коммуникационные элементы предлагаемого датчика могут быть образованы наружными сквозными отверстиями, идущими к наружному электроду с наружной круговой поверхности наружного корпуса.

Таким образом, статическое электричество, образующееся на наружной круговой поверхности наружного корпуса, не приводит к электризации наружной круговой поверхности, а перемещается к наружному электроду по наружным сквозным отверстиям; тем самым обеспечивается возможность подавления электризации наружной круговой поверхности наружного корпуса.

[0014] Наружные коммуникационные элементы предлагаемого датчика могут быть образованы наружными токопроводами, доходящими до наружного электрода с наружной круговой поверхности наружного корпуса.

Таким образом, статическое электричество, образующееся на наружной круговой поверхности наружного корпуса, не приводит к электризации наружной круговой поверхности, а перемещается к наружному электроду по наружным токопроводам; тем самым обеспечивается возможность подавления электризации наружной круговой поверхности наружного корпуса.

Наружные токопроводы можно изготовить, заполнив наружные сквозные отверстия токопроводящим материалом или же, например, путем прокола наружного корпуса токопроводящими стержнями из металла или аналогичного материала.

[0014] Внутренние коммуникационные элементы предлагаемого датчика могут быть образованы внутренними сквозными отверстиями, идущими к внутреннему электроду с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

Таким образом, статическое электричество, образующееся на внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса, не приводит к электризации внутренней круговой поверхности, а перемещается к внутреннему электроду по внутренним сквозным отверстиям; тем самым обеспечивается возможность подавления электризации внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

[0015] Внутренние коммуникационные элементы предлагаемого датчика могут быть образованы внутренними токопроводами, доходящими до внутреннего электрода с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

Таким образом, статическое электричество, образующееся на внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса не приводит к электризации внутренней круговой поверхности, а перемещается к внутреннему электроду по внутренним токопроводам; тем самым обеспечивается возможность подавления электризации внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

Внутренние токопроводы можно изготовить, заполнив внутренние сквозные отверстия проводящим материалом, или же, например, путем прокола внутреннего корпуса токопроводящими стержнями из металла или аналогичного материала.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Благодаря тому, что наружный корпус предлагаемого емкостного датчика уровня снабжен группой наружных коммуникационных элементов, позволяющих электрическому разряду перемещаться с его наружной круговой поверхности к наружному электроду, электрический заряд, возникающий в результате электризации наружной круговой поверхности наружного корпуса, перемещается к наружному электроду путем прохождения через наружный коммуникационный элемент и покидает систему по наружному электроду.

Благодаря возможности подавления электризации даже в случае использования в наружном корпусе диэлектрика получена возможность уменьшить вероятность электризации по причине статического электричества, вызывающего электрический разряд. Поскольку обеспечена возможность предотвращения возгорания даже горючего объекта измерения, предлагаемый датчик можно использовать в качестве топливного датчика для топливных баков летательных аппаратов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Фиг.1 - аксонометрическое изображение главного крыла, в котором для показа внутренней конструкции вырезана и удалена часть элементов, при этом крыло снабжено одним из вариантов осуществления предлагаемого топливного датчика.

Фиг.2 - аксонометрическое изображение, иллюстрирующее общую конфигурацию датчика с фиг.1.

Фиг.3 - вид сверху датчика с фиг.2.

Фиг.4 - аксонометрическое изображение верхней части датчика с фиг.2.

Фиг.5 - изображение продольного сечения участка датчика с фиг.2.

Фиг.6 - изображение продольного сечения участка предлагаемого топливного датчика в другой модификации.

Фиг.7 - изображение продольного сечения участка предлагаемого топливного датчика еще в одной модификации.

Фиг.8 - схематическое изображение контрольно-измерительного устройства для диагностики состояния электризации в топливном датчике с фиг.2.

Фиг.9 - график, иллюстрирующий зависимость заряда, переносимого в топливном датчике, от напряжения питания устройства электризации коронным разрядом.

ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0018] Ниже, со ссылками на фиг.1-9, приведено описание одного из вариантов осуществления предлагаемого изобретения.

Фиг.1 - аксонометрическое изображение главного крыла летательного аппарата, в котором для показа внутренней конструкции вырезана и удалена часть элементов.

Главное крыло 1 содержит верхнюю обшивку 3, нижнюю обшивку 5, передний лонжерон 7, задний лонжерон 9 и набор ребер 11.

Верхняя обшивка 3 и нижняя обшивка 5 формируют наружный контур главного крыла 1; при этом они представляют собой тонкие панели, служащие аэродинамическими поверхностями; совместно с передним лонжероном 7, задним лонжероном 9 и стрингером (не показан) они являются компонентами, несущими растягивающую и сжимающую нагрузки, действующие на основное крыло 1.

[0019] Как показано на фиг.1, передний лонжерон 7 и задний лонжерон 9 являются продольными конструкционными элементами главного крыла 1, расположенными между верхней обшивкой 3 и нижней обшивкой 5.

Между передним лонжероном 7 и задним лонжероном 9 внутренняя поверхность верхней обшивки 3 или нижней обшивки 5 снабжена набором стрингеров, представляющих собой вспомогательные элементы, проходящие в продольном направлении главного крыла 1.

[0020] Как показано на фиг.1, ребра 11 являются конструкционными элементами главного крыла 1, ориентированными в направлении ветрового потока и расположенными между верхней обшивкой 3 и нижней обшивкой 5. Другими словами, ребра 11 являются конструкционными элементами в виде планок, которые ориентированы по существу перпендикулярно переднему лонжерону 7 и заднему лонжерону 9, и форма которых соответствует поперечному сечению главного крыла 1.

[0021] Часть главного крыла 1, ограниченная передним лонжероном 7, задним лонжероном 9, верхней обшивкой 3 и нижней обшивкой 5, используется в качестве топливного бака 13 для хранения топлива. Поскольку корпусные конструкционные части выполняют функцию контейнера, топливный бак 13 называют также интегрированным баком.

Внутренняя сторона топливного бака 13 снабжена топливным трубопроводом (не показан) для приема и подачи реактивного топлива, набором датчиков 15 топлива (емкостных топливных датчиков), измеряющих уровень топлива, проводами (не показаны) датчиков 15 и другими необходимыми элементами.

[0022] Фиг.2 представляет собой аксонометрическое изображение общей конфигурации топливного датчика 15. Фиг.3 представляет собой вид сверху датчика 15. Фиг.4 является аксонометрическим изображением верхней части датчика 15. Фиг.5 представляет собой изображение участка топливного датчика 15 в продольном сечении.

Топливный датчик 15 содержит корпусную часть 17 наружного электрода по существу полой цилиндрической формы, корпусную частью 19 внутреннего электрода по существу полой цилиндрической формы, размещенную внутри указанной корпусной части 17 по существу с одной центральной осевой линией, и соединительные элементы 21 для соединения между собой указанных корпусных частей 17 и 19.

[0023] Как показано на фиг.3-4, корпусная часть 17 наружного электрода образована наружным корпусом 23 по существу полой цилиндрической формы, обеспечивающим достаточную конструктивную прочность, и наружным электродом 25, прикрепленным к внутренней круговой поверхности наружного корпуса 23 по существу на всей этой поверхности. Следует отметить, что наружный электрод 25 необходимо прикрепить только в области, в которой требуется выполнять измерения, и его можно прикрепить к участку внутренней круговой поверхности корпуса 23.

Наружный корпус 23 выполнен из армированного стекловолокном пластика (диэлектрик), имеющего изолирующие свойства. Внешний диаметр наружного корпуса 23 составляет, например, около 25 мм, при этом толщина корпуса 23 немного превышает 0,5 мм. Длина наружного корпуса 23 выбрана таким образом, чтобы по существу покрывать высоту топливного бака 13.

Наружный электрод 25 представляет собой тонкую металлическую пленку, прикрепленную к внутренней круговой поверхности наружного корпуса 23.

[0024] Как показано на фиг.3-4, корпусная часть 19 внутреннего электрода образована внутренним корпусом 27 по существу полой цилиндрической формы, обеспечивающим достаточную конструктивную прочность, и внутренним электродом 29, прикрепленным к наружной круговой поверхности внутреннего корпуса 27 по существу на всей этой поверхности. Следует отметить, что внутренний электрод 29 необходимо прикрепить только в области, в которой требуется выполнять измерения, и его можно прикрепить к участку наружной круговой поверхности внутреннего корпуса 27.

Внутренний корпус 27 выполнен из армированного стекловолокном пластика (диэлектрик), имеющего изолирующие свойства. Внешний диаметр внутреннего корпуса 27 составляет, например, чуть менее 20 мм, при этом его толщина немного превышает 0.5 мм. Внутренний корпус 27 имеет длину, сходную с длиной наружного корпуса 23.

Внутренний электрод 29 представляет собой тонкую металлическую пленку, прикрепленную к внешней круговой поверхности внутреннего корпуса 23.

[0025] Следует отметить, что армированный волокном пластик, из которого выполнены наружный корпус 23 и внутренний корпус 27, может содержать эпоксидную смолу в качестве основного материала и полиэфирные, хлопковые или нейлоновые волокна в качестве армирующих волокон, или полиамидную смолу в качестве основного материала и стекловолокно, полиэфирные, хлопковые или нейлоновые волокна в качестве армирующих волокон; конкретных ограничений не имеется.

[0026] Соединительные элементы 21 изготовлены из диэлектрика. Соединительные элементы 21 расположены в разных местах с разнесением по высоте, а также в разных местах по существу на одной высоте, например в трех местах на одной высоте по окружности.

Как показано на виде сверху с фиг.3, соединительные элементы 21 прикреплены в трех местах по окружности с интервалом 120 градусов, обеспечивая пространство между корпусной частью 19 внутреннего электрода и корпусной частью 17 наружного электрода и удерживая корпусную часть 19 внутреннего электрода в корпусной части 17 наружного электрода таким образом, что они имеют одну и ту же центральную осевую линию.

[0027] Как показано на фиг.4-5, корпусная часть 17 наружного электрода снабжена группой наружных сквозных отверстий (наружных коммуникационных элементов) 31, проходящих от наружной круговой поверхности наружного корпуса 23 до внутренней круговой поверхности наружного электрода 25. Благодаря наружным сквозным отверстиям 31 электрический заряд может перемещаться с наружной круговой поверхности наружного корпуса 23 к наружному электроду 25.

[0028] Как показано на фиг.5, корпусная часть 19 внутреннего электрода снабжена группой наружных сквозных отверстий (внутренних коммуникационных элементов) 33, проходящих от внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27 к наружной круговой поверхности внутреннего электрода 29.

Внутренний диаметр наружных сквозных отверстий 31 и внутренних сквозных отверстий 33 равен по существу 2 мм, при этом указанные отверстия высверлены по существу по горизонтали по существу в радиальных направлениях. Благодаря внутренним сквозным отверстиям 33 электрический заряд может перемещаться от внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27 к внутреннему электроду 29.

[0029] Расстояние между соседними наружными сквозными отверстиями 31 или внутренними сквозными отверстиями 33 составляет около 18 мм. С увеличением расстояния перемещение электрического заряда с наружной круговой поверхности наружного корпуса 23 к наружному электроду 25 или с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27 к внутреннему электроду 29 становится неполным. С уменьшением же указанного расстояния снижается прочность наружного корпуса 23 или внутреннего корпуса 27.

Внутренний диаметр, количество, расстояние и прочие характеристики наружных сквозных отверстий 31 и внутренних сквозных отверстий 33 выбирают с учетом указанных факторов.

[0030] В рассматриваемом варианте осуществления изобретения наружные сквозные отверстия 31 или внутренние сквозные отверстия 33 выполнены после изготовления корпусной части 17 наружного электрода или корпусной части 19 внутреннего электрода. По этой причине, чтобы надежно обеспечить достижение ими наружного электрода 25 или внутреннего электрода 29, указанные сквозные отверстия выполнены таким образом, что они проходят и сквозь наружный электрод 25 или внутренний электрод 29.

[0031] Если наружные сквозные отверстия 31 или внутренние сквозные отверстия 33 выполнены в наружном корпусе 23 или во внутреннем корпусе 27, например, до крепления наружного электрода 25 или внутреннего электрода 29, наружные сквозные отверстия 31 или внутренние сквозные отверстия 33 могут быть изготовлены так, чтобы проходить только сквозь наружный корпус 23 или внутренний корпус 27, см. фиг.6.

В этом случае наружный электрод 25 или внутренний электрод 29 является непрерывным и, кроме того, находится в нижней части наружных сквозных отверстий 31 или внутренних сквозных отверстий 33; тем самым облегчается выведение из системы электрического заряда, проходящего через наружные сквозные отверстия 31 или внутренние сквозные отверстия 33.

[0032] Кроме того, как показано на фиг.7, наружные сквозные отверстия 31, или внутренние отверстия 33, можно заменить наружными токопроводящими элементами 35 или внутренними токопроводами 37 в виде металлических стержней, идущих от наружной круговой поверхности наружного корпуса 23 сквозь наружный корпус 23 или от внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27 сквозь внутренний корпус 27 и достигающих соответственно наружного электрода 25 или внутреннего электрода 29.

В этом случае перемещение статического электричества, образующегося на наружной круговой поверхности наружного корпуса 23 или внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27, к наружному электроду 25 или к внутреннему электроду 29, происходит по наружным токопроводам 35 или внутренним токопроводам 37.

[0033] Наружные токопроводы 35 или внутренние токопроводы 37 можно изготовить путем заполнения наружных сквозных отверстий 31 или внутренних сквозных отверстий 33 токопроводящим материалом.

Кроме того, при изготовлении наружных токопроводов 35 или внутренних токопроводов 37 можно изготовить участки с непрерывной электропроводностью в направлении толщины.

[0034] Ниже приводится описание работы топливного датчика 15 вышеописанной конструкции.

Поскольку пространство тороидального сечения, образованное в топливном датчике 15 между корпусной частью 17 наружного электрода и корпусной частью 19 внутреннего электрода, открыто на верхнем и нижнем концах, топливо, хранящееся в баке 13, поступает в это пространство с его нижнего конца до тех пор, пока его уровень не сравняется с уровнем топлива. В силу того, что в области указанного пространства над топливом присутствует газовая среда, проводимость, которой отличается от проводимости топлива, уровень топлива можно определить путем измерения электрической емкости между наружным электродом 25 и внутренним электродом 29.

[0035] При движении или другом перемещении топлива в результате изменений курса, потребления топлива, подачи топлива или других подобных причин, связанных с полетом летательного аппарата, вследствие электризации течения или по другой подобной причине возникает статическая электризация наружной круговой поверхности наружного корпуса 23, наружного электрода 25, внутреннего электрода 29 и внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27, выполненных из диэлектриков.

Электрический заряд, возникший в результате статической электризации на внешнем электроде 25 и внутреннем электроде 29, покидает систему по наружному электроду 25 и внутреннему электроду 29.

[0036] С другой стороны, поскольку наружный корпус 23 и внутренний корпус 27 выполнены из диэлектриков, в результате явления электризации течения или по другой подобной причине возникает электризация наружной круговой поверхности наружного корпуса 23 и внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27. Кроме того, поскольку корпусная часть 17 наружного электрода и корпусная часть 19 внутреннего электрода образуют двойной электрический слой, на наружной круговой поверхности наружного корпуса 23 и внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27, может возникнуть электризация с высоким значением статического потенциала.

Электрический заряд, возникший в результате электризации наружной круговой поверхности наружного корпуса 23, перемещается к наружному электроду 25 путем прохождения через наружные сквозные отверстия 31 и покидает систему по наружному электроду 25. При этом электрический заряд, возникший в результате электризации внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27, перемещается к внутреннему электроду 29 путем прохождения через внутренние сквозные отверстия 33 и покидает систему по внутреннему электроду 29.

Полученная возможность подавления электризации даже в случае изготовления наружного и внутреннего корпусов 23, 27 из диэлектриков позволяет снизить вероятность электризации по причине статического электричества и возникновения электрического разряда и таким образом предотвратить возгорание топлива.

[0037] Пользуясь фиг.8-9, можно сравнить рассматриваемый топливный датчик 15 и датчик 15 без наружных сквозных отверстий 31 с точки зрения интенсивности разряда.

Фиг.8 представляет собой схематическое изображение общей конфигурации контрольно-измерительного устройства 41. Посредством коронного разряда контрольно-измерительное устройство 41 сначала заряжает закрепленный в держателе 43 испытательный образец 42, имитирующий топливный датчик 15, а затем обеспечивает электрический разряд испытательного образца 42 с измерением при этом интенсивности разряда.

Контрольно-измерительное устройство 41 снабжено устройством 45 электризации коронным разрядом, электризующим испытательный образец 42 путем передачи ему электрического заряда посредством коронного разряда, а также устройством 47 измерения интенсивности разряда, обеспечивающим электрический разряд наэлектризованного образца 42 для измерения интенсивности разряда.

[0038] Устройство 45 электризации коронным разрядом электризует наружный корпус 23 топливного датчика 15 посредством электрического разряда от высоковольтного источника 49 питания в виде коронного разряда с точечного электрода 51.

В устройстве 47 измерения интенсивности разряда имеется: сферический электрод 53, который подводят близко к наружному корпусу 23 топливного датчика 15 для передачи ему электрического разряда; вольтметр 55 для измерения разности потенциалов до и после конденсатора 57; и регистратор 59 для фиксации результата. На основании измеренной разности потенциалов рассчитывают интенсивность разряда.

[0039] Фиг.9 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость заряда, переносимого в топливном датчике, от напряжения питания устройства электризации коронным разрядом.

Кривая A с фиг.9 характеризует заряд, переносимый в топливном датчике 15 без наружных сквозных отверстий 31, а кривая B - заряд, переносимый в рассматриваемом топливном датчике 15.

Электризация наружного корпуса 23 вызвана коронным разрядом, напряжение при коронном разряде составляет от 5 до 30 кВ.

[0040] Согласно кривой A, результатом электризации коронным разрядом при напряжении питания 30 кВ является интенсивность разряда около 1500 нКл, что соответствует значительной электризации верхней поверхности наружного корпуса 23, достаточной для воспламенения топлива в случае возникновения электрического разряда.

При этом, согласно кривой В, результатом электризации коронным разрядом при напряжении питания 30 кВ является интенсивность разряда около 50 нКл, что составляет лишь 1/30 по сравнению с кривой А и указывает на отведение электризации внешней поверхности наружного корпуса 23 из системы по наружным сквозным отверстиям 31 и на успешное подавление электризации.

[0041] Следует отметить, что в рассматриваемом варианте осуществления изобретения внутренний корпус 27 имеет полую конструкцию, и электризацию внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса 27 можно отвести к внутреннему электроду 29 посредством внутренних сквозных отверстий 33; при этом в случае, когда внутренний корпус 27 имеет сплошную конструкцию, внутренние сквозные отверстия 33 естественно не предусмотрены.

Кроме того, без внутренних сквозных отверстий 33 можно обойтись даже в случае полой конструкции внутреннего корпуса 27, если имеется лишь малое количество топлива в полой части внутреннего корпуса 27, и если величина электризации вследствие электризации течения не достигает проблемного уровня.

[0042] Следует также отметить, что объем правовых притязаний данной патентной заявки не ограничивается описанным выше вариантом осуществления изобретения и охватывает различные модификации в рамках его технической сущности.

Так, хотя выше рассматривается один из вариантов использования изобретения в топливном датчике 15 летательного аппарата, область применения изобретения не ограничивается летательными аппаратами, изобретение можно использовать в топливном датчике автомобиля или другого транспортного средства.

Кроме того, изобретение применимо в различных видах баков для внутреннего хранения горючих материалов, то есть не ограничивается топливными баками.

[0043] СПИСОК НОМЕРОВ ПОЗИЦИЙ

15 - топливный датчик (емкостный датчик уровня)

23 - наружный корпус

25 - наружный электрод

27 - внутренний корпус

29 - внутренний электрод

31 - наружное сквозное отверстие (наружный коммуникационный элемент)

33 - внутреннее сквозное отверстие (внутренний коммуникационный элемент)

35 - наружный токопроводящий элемент (наружный коммуникационный элемент)

37 - внутренний токопроводящий элемент (внутренний коммуникационный элемент).

1. Емкостный датчик уровня, содержащий:
колоннообразный внутренний корпус из диэлектрика;
полый цилиндрический наружный корпус из диэлектрика, размещенный снаружи окружности внутреннего корпуса по всей его окружности и на расстоянии от него;
внутренний электрод, прикрепленный к наружной круговой поверхности внутреннего корпуса;
наружный электрод, прикрепленный к внутренней круговой поверхности наружного корпуса, причем указанный емкостный датчик уровня выполнен с возможностью измерения электроемкости между указанными внутренним и внешним электродами и выявления уровня объекта измерения, находящегося между указанными внутренним и внешним электродами, при этом указанный наружный корпус снабжен группой наружных коммуникационных элементов, позволяющих электрическому заряду перемещаться с его наружной круговой поверхности к указанному наружному электроду.

2. Датчик по п.1, в котором указанный внутренний корпус имеет полую конструкцию, внутри которой находится объект измерения, причем внутренний корпус снабжен группой внутренних коммуникационных элементов, позволяющих электрическому заряду перемещаться с его внутренней круговой поверхности к указанному внутреннему электроду.

3. Датчик по любому из пп.1 или 2, в котором наружные коммуникационные элементы образованы наружными сквозными отверстиями, идущими к наружному электроду с наружной круговой поверхности наружного корпуса.

4. Датчик по любому из пп.1 или 2, в котором наружные коммуникационные элементы образованы наружными токопроводами, доходящими до наружного электрода с наружной круговой поверхности наружного корпуса.

5. Датчик по п.2, в котором внутренние коммуникационные элементы образованы внутренними сквозными отверстиями, идущими к внутреннему электроду с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

6. Датчик по п.2, в котором внутренние коммуникационные элементы образованы внутренними токопроводами, доходящими до внутреннего электрода с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

7. Датчик по п.3, в котором внутренние коммуникационные элементы образованы внутренними сквозными отверстиями, идущими к внутреннему электроду с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

8. Датчик по п.4, в котором внутренние коммуникационные элементы образованы внутренними сквозными отверстиями, идущими к внутреннему электроду с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

9. Датчик по п.3, в котором внутренние коммуникационные элементы образованы внутренними токопроводами, доходящими до внутреннего электрода с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

10. Датчик по п.4, в котором внутренние коммуникационные элементы образованы внутренними токопроводами, доходящими до внутреннего электрода с внутренней круговой поверхности внутреннего корпуса.

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Технический результат, достигаемый от осуществления изобретения - расширение области применения при одновременном увеличении точности измерения уровня и упрощении конструкции.

Индуктивный уровнемер // 2536835

Изобретение относится к области контроля уровня электропроводных сред, преимущественно жидкометаллических теплоносителей реакторных установок атомных станций.

Устройство для измерения температуры и уровня продукта // 2521752

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к измерителям уровня путем измерения емкости конденсаторов, и предназначено для измерения температуры и уровня продукта, заполняющего хранилище.

Способ изготовления и сборки емкостного датчика уровня жидкости // 2520961

Способ относится к конструированию и изготовлению контрольно-измерительной техники и может быть применен относительно проектируемых емкостных датчиков с металлическими коаксиально расположенными трубчатыми электродами для работы в диэлектрических жидкостях.

Датчик и способ измерения уровня поверхности металла в жидкой фазе // 2517771

Изобретение относится к датчику (1) для измерения уровня поверхности металла в жидкой фазе для установки непрерывной разливки, содержащей кристаллизатор, имеющий верхнюю сторону (3), куда выходит отверстие (4), в которое втекает жидкий металл, характеризующемуся тем, что этот датчик содержит: катушку возбуждения (7) с воздушным сердечником, ориентированную перпендикулярно к верхней стороне (3) кристаллизатора и питаемую током для создания магнитного поля, силовые линии которого распространяются вдоль верхних силовых линий (14), которые отходят от кристаллизатора, и вдоль нижних силовых линий (15), которые перекрывают верхнюю сторону кристаллизатора и поверхность расплавленного металла, - нижнюю приемную катушку (8) с воздушным сердечником, параллельную катушке возбуждения, в которой генерируется наведенное напряжение в результате действия нижних силовых линий (15), изменяющихся при изменении уровня поверхности расплавленного металла, и верхнюю приемную катушку (9) с воздушным сердечником, параллельную катушке возбуждения (8), наложенную непосредственно на нижнюю приемную катушку (8) и имеющую одинаковые с ней геометрию и характеристики, в которой генерируется наведенное напряжение в результате действия верхних силовых линий (14), которые, по существу, не претерпевают возмущений, обусловленных поверхностью расплавленного металла.

Способ определения массы сжиженного углеводородного газа в резервуаре // 2506545

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения массы сжиженного углеводородного газа, содержащегося в резервуаре.

Устройство для измерения уровня диэлектрического вещества // 2499232

Изобретение относится к электроизмерительной технике, а конкретно к измерению электрических параметров двухполюсников, используемых в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники.

Устройство для измерения уровня диэлектрического вещества // 2499231

Способ измерения уровня жидкости при изменении положения резервуара и устройство для его осуществления // 2491517

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам и средствам для измерения уровня и массы жидкостей в резервуарах, и может найти применение, в частности, в устройствах для измерения запаса топлива в баках транспортных средств и уровня жидких продуктов, наполняемых в танкеры при волнениях на море.

Способ определения уровня диэлектрического вещества // 2488783

Изобретение относится к электроизмерительной технике, в частности к системам измерения уровня заправки ракетно-космической техники. .

Индуктивный уровнемер жидкометаллического теплоносителя // 2558010

Изобретение относится к области контроля уровня жидкометаллических теплоносителей реакторных установок атомных станций и исследовательских стендов. Уровнемер содержит обмотку возбуждения, питаемую переменным током звуковой частоты, и измерительную обмотку, заключенные в герметичный защитный чехол, погружаемый в контролируемую среду. Обмотка возбуждения выполнена в виде двух продольных седлообразных катушек индуктивности, навитых на металлическом трубном каркасе протяженностью не менее диапазона измерения уровня. Измерительная обмотка выполнена одновитковой короткозамкнутой и является стенкой трубного каркаса, на котором расположены катушки возбуждения. На стенке каркаса с заданной дискретностью по высоте, равной абсолютной погрешности измерения, диаметрально-противоположно один к другому в промежутках между катушками возбуждения установлены электрически соединенные со стенкой трубного каркаса потенциальные электроды (токосъемники), образующие измерительные пары для вывода индуцированных полем возбуждения разностей потенциалов в стенке каркаса, являющихся мерой погружения уровнемера в жидкометаллический теплоноситель. Потенциальные электроды соединены с входом многоканального вторичного прибора. Технический результат: упрощение конструкции, повышение надежности работы и снижение стоимости изготовления уровнемера. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Индуктивный уровнемер электропроводных жидкостей // 2558144

Изобретение относится к устройствам измерения уровня электропроводных сред и может использоваться для контроля уровня жидкометаллических теплоносителей в атомной энергетике. Предложенный уровнемер содержит обмотку возбуждения, соединенную с генератором переменного тока постоянной частоты и измерительную обмотку, подключенную к дискретно-аналоговому вычислителю уровня. Обе обмотки выполнены в виде ряда соленоидов, изготовленных из многожильного кабеля и закрепленных внутри защитного чехла. Часть жил каждого соленоида образует обмотку возбуждения, а остальные - измерительную обмотку. В качестве многожильного кабеля может быть использован жаростойкий, термопарный или нагревательный кабель в стальной герметичной оболочке с минеральной изоляцией жил. По сравнению с известными уровнемерами жидких металлов предлагаемый уровнемер имеет более простую конструкцию при сохранении высоких метрологических характеристик и длительного ресурса работы. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ измерения уровня диэлектрического вещества // 2567018

Предлагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при измерении уровня диэлектрической жидкости в системах контроля и диагностики технических объектов, а также в системах измерения уровня заправки ракетно-космической техники компонентами топлива. В способе измерения уровня диэлектрического вещества используется емкостной датчик уровня и компенсационный конденсатор, на которые поочередно подают синусоидальные напряжения двух частот. На этих частотах измеряют токи емкостного датчика уровня и компенсационного конденсатора. По величине токов определяют приращение емкости датчика уровня и относительное значение уровня диэлектрической жидкости, заполняющей межэлектродное пространство датчика. Технический результат заключается в повышении точности измерения уровня диэлектрического вещества, повышение степени автоматизации процесса измерений и его технологичности за счет учета текущего значения относительной диэлектрической проницаемости контролируемого вещества, определяемого непосредственно в процессе измерений. 2 ил.

Электростатический емкостный датчик уровня текучей среды // 2567088

Раскрыт электростатический емкостный датчик уровня текучей среды, в котором герметичный вывод включает в себя металлическую пластинку и электропроводящие контактные штырьки, вставленные сквозь металлическую пластинку так, чтобы они были герметично изолированы и закреплены, а также два электрода с электроизолирующими разделителями, фиксирующие взаимное расположение между электродами. Указанный датчик содержит, по меньшей мере, один соединительный вывод, посредством которого электроды неподвижно соединены с электропроводящими контактными штырьками, выполненный с возможностью быть деформируемым более слабой силой, чем сила, которая вызывает деформацию упомянутого электрода. При этом в результате деформации соединительного вывода механическое напряжение, действующее на электроды, рассредоточено и/или демпфировано и, таким образом, может быть предотвращена деформация электродов. Представленный датчик прост по конструкции, легок в изготовлении и использовании. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство для мониторинга расхода топлива и режима движения транспортного средства // 2569908

Устройство для мониторинга расхода топлива и режима движения транспортного средства относится к дистанционной контрольно-измерительной технике, устройство предназначено для измерения уровня диэлектрических жидкостей, находящихся в баках, резервуарах, иных емкостях, в том числе в топливных баках транспортных средств, и автоматической, в реальном масштабе времени передаче на диспетчерский пульт информации о степени наполненности емкости и месте ее нахождения. Устройство включает в себя емкостные чувствительные элементы в виде коаксиально выполненных трубчатых электродов, соединенных с корпусом, плату электронного генератора, соединенную с элементами и размещенную внутри корпуса, провод выходного сигнала, новым является то, что сигнал генератора подается на микроконтроллер, который соединен с акселерометром, портом ввода-вывода, модемом, блоком хранения информации, приемником спутниковой связи, включающим усилитель и антенну, а модем соединен с антенной сотовой связи и картой хранения информации, провод представляет собой двунаправленную пару, а корпус выполнен из пластика. В моноблочном исполнении устройства данные об уровне топлива, остановках, стоянках транспортного средства, переданные на сервер, позволяют автоматически, в реальном масштабе времени производить их эффективную обработку и получать достоверную информацию о расходе, местах заправок, возможных сливах топлива, а также о маршруте и режиме движения транспортного средства при фискальном архивировании всех данных. Компактность и моноблочность выполнения устройства снижает его себестоимость и повышает эксплуатационную надежность. 3 ил.

Устройство для измерения и индикации предельного уровня жидких масел, сжиженных природных газов, находящихся в непрозрачных емкостях // 2597067

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения и индикации предельного уровня диэлектрических жидкостей, например уровня жидких масел, сжиженных природных газов, в частности, находящихся в непрозрачных емкостях. Технический результат - расширение области использования известного устройства и повышение безопасности измерения при одновременном увеличении точности измерения и технологичности конструкции, а также упрощении конструкции. Устройство содержит электрически соединенные между собой самовозбуждающийся кварцевый генератор импульсных колебаний высокой частоты на транзисторе, измерительную схему, выполненную на транзисторе, представляющем собой усилитель, в измерительную схему включены диод в обратном направлении и параллельно диоду сопротивление, емкостные электроды, измерительный прибор, источник питания, диодный стабилизатор напряжения. В качестве емкостных электродов использованы катушки индуктивности, намотанные медным проводом на изоляционные основания в один слой бифилярным методом, причем две обмотки каждой своей катушки индуктивности соединены параллельно. Устройство содержит четырехкаскадный усилитель постоянного тока, выполненный на транзисторах, диоды, включенные последовательно. Один емкостный электрод датчика соединен с коллектором транзистора усилителя измерительной схемы, второй емкостный электрод датчика соединен с катодом одного и анодом второго диода. Анод первого диода «заземлен». Катод второго диода через переключатель и последовательно включенное сопротивление соединен с базой транзистора усилителя постоянного тока первого каскада. В третий каскад усилителя постоянного тока включены последовательно два диода, причем диоды включены в обратном направлении, один вывод диодов соединен с базой транзистора усилителя постоянного тока третьего каскада, второй вывод диодов «заземлен». В качестве измерительного прибора использован световой индикатор, выполненный на светодиоде. Один вывод светодиода соединен с коллектором транзистора усилителя постоянного тока четвертого каскада, второй вывод светодиода через сопротивление соединен с источником питания, который выполнен с низким уровнем напряжения питания. 1 ил.

Измерение уровня в металлургических резервуарах // 2604481

Настоящее изобретение относится к способам электромагнитного измерения вертикального уровня наполнения ванной с электропроводным материалом, содержащимся в металлургическом резервуаре. Система измерения по настоящему изобретению содержит: передающий проводник (5) для генерирования электромагнитного поля при присоединении к источнику питания переменного тока, принимающий проводник (6), который установлен для обнаружения электромагнитного поля для генерирования выходного сигнала в зависимости от вертикального уровня наполнения, при этом передающий и принимающий проводники (5, 6) расположены внутри металлического кожуха (2), отстоят друг от друга на разделяющем расстоянии (d) и образуют разделительную область (7), которая обращена в сторону вмещающей емкости (3) и проходит вдоль внутренней поверхности вмещающей емкости (3), в по существу, закрытом контуре, при этом разделяющее расстояние (d) выбрано так, чтобы на изменения в выходном сигнале влияли изменения электромагнитного поля, вызванные локальными изменениями в количестве проводящего материала, прилегающего к указанной разделительной области (7), и при этом часть разделительной области (7) определяет область измерения по вертикали, в которой разделительная область (7) наклонена по глубине вмещающей емкости (3), отклоняясь от горизонтального и вертикального направлений резервуара (1). Цель изобретения заключается в том, чтобы обеспечить установку датчика для измерения уровня, независимо от формы металлургического резервуара, а также предоставить датчик для измерения уровня, направленный на увеличение разрешения сигнала в вертикальном направлении и улучшение качества сигнала. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 11 ил.

Устройство для измерения микровозмущений водной поверхности, вызванных процессами в стратифицированной по плотности среде // 2606203

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров поверхностного волнения жидкостей. Данное устройство может быть применено для исследования волновых процессов на поверхности жидкости, как в натурных, так и в лабораторных условиях, например для определения микро возмущений (порядка десятков микрон) водной поверхности при наличии низкочастотных волн значительной амплитуды (порядка пяти-десяти сантиметров). В предлагаемом устройстве в качестве датчика поверхностного волнения (возмущения) использован бесконтактный емкостной датчик, представляющий собой конденсатор. Одна обкладка конденсатора выполнена в виде пластины из проводящего материала (например, в виде металлического диска), а второй обкладкой является проводящая жидкость (например, вода), волнение (возмущение) поверхности которой измеряется. Пластина бесконтактного емкостного датчика закреплена на подвижной относительно поверхности жидкости штанге подъемно-опускного механизма. В подъемно-опускном механизме обеспечивается поддержание постоянного заданного расстояния между пластиной датчика и поверхностью жидкости за счет применения отрицательной обратной связи. Технический результат заключается в возможности измерения высокочастотных микро колебаний водной поверхности при наличии низкочастотных возмущений большой амплитуды. Устройство может быть использовано для определения корреляции между данными, полученными радиолокационными методами исследованиями водной поверхности и ее реальным состоянием. 1 ил.

Частотный способ измерения уровня жидкости // 2624979

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидких продуктов в резервуарах с нефтью, нефтепродуктами, сжиженными газами и др. Способ измерения уровня жидкости путем измерения электрического параметра, функционально связанного с измеряемым уровнем, заключается в том, что верхнюю пластину конденсатора располагают на плавающей крыше, а нижнюю - на дне резервуара и соединяют с тремя внешними сопротивлениями и двумя конденсаторами, образующими фазирующую цепочку генератора, частоту которого устанавливают в соответствии с измеренным электрическим параметром. При этом через функциональный преобразователь частота-код результат подают на индикатор уровня. Техническим результатом является упрощение непрерывного измерения уровня жидкости с возможностью дистанционной передачи измерительной информации в частотном виде по двухпроводной линии связи, что обеспечивает высокую надежность и помехоустойчивость. 4 ил.

Емкостной датчик уровня // 2629540

Изобретение относится к емкостному датчику уровня текучей среды. Датчик уровня жидкости содержит сосуд (10) для приема жидкости, имеющий основание, компоновку (12) конденсатора для измерения уровня жидкости в сосуде на основе диэлектрической проницаемости жидкости и высоты жидкости в сосуде и отклонитель (14) внутри сосуда, проходящий вверх от основания, имеющий наибольшую площадь в плоскости, перпендикулярной высоте сосуда, в основании и уменьшающийся по площади по направлению к вершине отклонителя. Техническим результатом является возможность измерения небольшого уровня жидкости, а также уменьшения ошибки, возникающей вследствие наклона сосуда. 13 з.п. ф-лы, 2 ил.