×
25.08.2017
217.015.c9c1

Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ВЕЩЕСТВА В ОТКРЫТОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002619401
Дата охранного документа
15.05.2017
Аннотация: Изобретение предназначено для измерения уровня жидких и сыпучих веществ в открытых емкостях, например, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла. Предлагаемое устройство для измерения уровня вещества в открытой металлической емкости, содержащее объемный резонатор в виде совокупности полости емкости и подсоединенного к его открытой поверхности отражателя электромагнитных волн, подключенный к объемному резонатору с помощью, по меньшей мере, одного элемента связи электронный блок для возбуждения в резонаторе электромагнитных колебаний и измерения его резонансной частоты. Отражатель электромагнитных волн выполнен в виде располагаемой на поверхности емкости в одной с ней плоскости решетки из совокупности нескольких, в частности от 3 до 7, металлических линий, присоединенных к емкости в точках касания, при этом форма и расположение металлических линий соответствует форме и расположению в данной плоскости силовых линий электрического поля электромагнитных колебаний возбуждаемого в объемном резонаторе типа колебаний. Техническим результатом является расширение области применения за счет обеспечения возможности проведения измерений в емкостях без необходимости увеличения их высоты, что может быть принципиально необходимым при проведении технологических операций через открытую поверхность емкости. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня различных жидких и сыпучих веществ в различных открытых металлических емкостях. В частности, оно может быть применено для определения уровня жидкого металла в открытых технологических емкостях металлургического производства.

Известны способы измерения уровня вещества в открытых емкостях, при которых осуществляют зондирование поверхности вещества в емкости направленными электромагнитными волнами - радиолокационные способы измерения (монография: Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Радиоволновые измерения параметров технологических процессов. М.: Энергоатомиздат. 1989. 208 с.). Эти способы, однако, не применимы, когда необходимо осуществлять технологические операции по заполнению емкостей веществом и их опорожнению с помощью каких-либо технологических элементов вне емкостей и невозможно обеспечить указанное зондирование и прием отраженных электромагнитных волн. В частности, это относится к металлургическому производству, когда необходимо производить непрерывные измерения уровня жидкого металла в технологической емкости ограниченных размеров при наличии струи жидкого металла, поступающей из вышерасположенной емкости в нижерасположенную емкость, например, в кристаллизатор машины непрерывного литья заготовок.

В известном устройстве для измерения уровня вещества в открытой металлической емкости - жидкого металла в кристаллизаторе установки непрерывной разливки (SU 916068, 30.03.1982) возбуждают электромагнитные колебания в волноводном резонаторе - отрезке неоднородной длинной линии, образуемом струей жидкого металла, поступающего из разливочного устройства в кристаллизатор, в совокупности с поверхностью жидкого металла в кристаллизаторе и разливочном устройством. Измеряя собственную (резонансную) частоту электромагнитных колебаний такого отрезка длинной линии, можно определить длину струи жидкого металла между разливочным устройством и поверхностью жидкого металла в кристаллизаторе и, тем самым, уровень жидкого металла в кристаллизаторе. Недостатком этого устройства является ограниченная область его применения. Оно может быть применено лишь при наличии струи жидкого металла для технологических емкостей, в том числе кристаллизаторов машин непрерывного литья заготовок (МНЛЗ) только малого сечения (с максимальным поперечным размером сечения 150 мм), когда систему "разливочное устройство-струя жидкого металла-кристаллизатора с жидким металлом" можно рассматривать как колебательную систему - отрезок неоднородной длинной линии. Для кристаллизаторов МНЛЗ и других технологических емкостей среднего сечения (150 мм≤d≤250 мм) и большого сечения (с поперечным размером d не менее 250 мм) применять данное техническое решение не представляется возможным, так как при проведении измерений в таких емкостях разливку жидкого металла ведут через защитный стакан, который является несовершенным диэлектриком по своим электрофизическим параметрам. В результате добротность резонатора, построенного согласно данному принципу, оказывается низкой, что не позволяет проводить высокоточные и надежные измерения.

Известно также техническое решение (RU 2473054, 20.01.2013). В этом техническом решении рассмотрено устройство, которое содержит объемный резонатор с подсоединенным к нему электронным блоком. Он предназначен для возбуждения в резонаторе электромагнитных колебаний и измерения резонансной частоты возбуждаемых в резонаторе - открытой емкости - электромагнитных колебаний того или иного типа колебаний. Для обеспечения возможности возбуждения в открытой емкости электромагнитных колебаний как в объемном резонаторе устройство содержит отражатель электромагнитных волн - запредельный волновод в виде верхней части емкости с уменьшенным сечением. Недостатком устройства является ограниченная область применения, обусловленная уменьшением диапазона измерения уровня вследствие наличия незаполняемой части емкости, содержащей запредельный волновод.

Известно также техническое решение (SU 1268959, 07.11.1986), которое по технической сущности наиболее близко к предлагаемому устройству и принято в качестве прототипа. В этом техническом решении рассмотрено устройство, которое содержит объемный резонатор с подсоединенным к нему с помощью элемента связи электронным блоком. Он служит для возбуждения в резонаторе - открытой емкости -электромагнитных колебаний того или иного типа колебаний и измерения соответствующей ему резонансной частоты колебаний. Для обеспечения возможности возбуждения в открытой емкости электромагнитных колебаний как в объемном резонаторе устройство содержит отражатель электромагнитных волн - подсоединенный к верхнему краю емкости снаружи запредельный волновод, имеющий суженное сечение по сравнению с сечением емкости. Недостатком этого устройства является ограниченная область его применения. В тех случаях, когда наличие каких-либо выступающих элементов конструкции емкости недопустимо в технологических операциях по заполнению или опорожнению емкости, данный способ не может быть применен.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности проведения измерений в емкостях без необходимости увеличения их высоты, что может быть принципиально необходимым при проведении технологических операций через открытую поверхность емкости.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве для измерения уровня вещества в открытой металлической емкости, содержащем объемный резонатор в виде совокупности полости емкости и подсоединенного к его открытой поверхности отражателя электромагнитных волн, подключенный к объемному резонатору с помощью, по меньшей мере, одного элемента связи электронный блок для возбуждения в резонаторе электромагнитных колебаний и измерения его резонансной частоты, отражатель электромагнитных волн выполнен в виде располагаемой на поверхности емкости в одной с ней плоскости решетки из совокупности нескольких, в частности от 3 до 7, металлических линий, присоединенных к емкости в точках касания, при этом форма и расположение металлических линий соответствует форме и расположению в данной плоскости силовых линий электрического поля электромагнитных колебаний возбуждаемого в объемном резонаторе типа колебаний.

В устройстве у края емкости может быть расположена в той же плоскости, как и решетка, по меньшей мере, одна горизонтальная металлическая плоскость, на которой размещен элемент связи.

Предлагаемое устройство поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведен пример устройства с открытой металлической емкостью в виде прямоугольного объемного резонатора и одним элементом связи.

На фиг. 2 приведен пример устройства с открытой металлической емкостью в виде прямоугольного объемного резонатора и двумя элементами связи.

На фиг. 3 приведен пример устройства с открытой металлической емкостью в виде цилиндрического объемного резонатора и одним элементом связи.

На фигурах показаны открытая емкость 1, контролируемое вещество 2, решетка 3, металлическая линия 4, элемент связи 5, электронный блок 6, металлическая плоскость 7, струя жидкого металла 8.

Устройство работает следующим образом.

Без принятия специальных мер открытую металлическую емкость нельзя рассматривать как колебательную систему - электромагнитный объемный резонатор.

Однако, если в качестве такой специальной меры принять создание на поверхности емкости условий для отражения электромагнитных волн внутрь емкости, то реализация такого объемного резонатора принципиально возможна. Для того, чтобы вне полости металлической емкости или внутри нее не было бы необходимости располагать какие-либо дополнительные элементы конструкции резонатора (емкости), данное устройство содержит отражатель электромагнитных волн в виде располагаемой на поверхности емкости в одной с ней плоскости решетки из совокупности нескольких, в частности от 3 до 7, металлических линий. Они присоединены (закорочены) к емкости в точках касания, при этом форма и расположение металлических линий соответствует форме и расположению в плоскости решетки, т.е. в горизонтальной плоскости, силовых линий электрического поля электромагнитных колебаний того типа колебаний, который возбуждается в резонаторе.

Внутри такой емкости возможно возбуждение электромагнитных колебаний, как в объемном резонаторе. Измеряя резонансную частоту ƒp электромагнитных колебаний такой полости, можно определить уровень вещества в емкости. Эти электромагнитные колебания существуют в полости в соответствии с их возбуждаемым типом Hmnp или Emnp, где m, n, р - целые числа, равные числу полуволн поля стоячей волны, укладывающихся вдоль поперечных координат (индексы m, n) и высоты (индекс р) емкости, соответственно.

Отражатель электромагнитных волн - решетка, располагаемая на торце емкости, изготавливается из тонких металлических линий (проволоки), по форме и расположению соответствующих силовым линиям электрического поля возбуждаемого в объемном резонаторе - емкости - типа колебаний в области расположения этой решетки. Вместе с полостью открытой емкости данная решетка образует объемный резонатор; она предназначена для замены сплошной металлической стенки резонатора. Некоторые вопросы применения рассматриваемых решеток - поляризационных решеток - в СВЧ-трактах освещены, например, в (монография: Саусворт Д.К. Принципы и применение волноводной передачи. М.: Советское радио. 1955. 352 с.).

Для обеспечения возможности измерения уровня вещества в открытой металлической емкости, например, жидкого металла, в частности жидкой стали, в кристаллизаторе установки непрерывной разливки жидкого металла указанная решетка накладывается сверху на поверхность емкости (например, кристаллизатора). Она выполняет функцию стенки образуемого таким путем объемного резонатора. При этом обеспечивается возможность проведения необходимых технологических операций через открытую поверхность емкости, например, беспрепятственное истечение жидкого металла из промежуточной емкости в кристаллизатор. Оптимизация конструкции решетки производится с точки зрения как обеспечения достаточно высокой добротности такого резонатора, так и удовлетворения требованиям, диктуемым спецификой технологического процесса: по возможности, меньшее количество металлических линий в решетке, их расположение в области, достаточно удаленной от струи жидкого металла, поступающего в кристаллизатор, и т.п. Эксперименты показывают, что при наличии всего 3÷7 металлических линий в решетке резонатор имеет добротность порядка 100 и более, что вполне достаточно для съема и дальнейшего преобразования полезного сигнала с целью измерения резонансной частоты данного резонатора, являющейся информативным параметром. В качестве металлических линий могут служить тонкие провода, имеющие форму и расположение, соответствующие указанным силовым линиям электрического поля, возбуждаемого в объемном резонаторе - емкости - типа колебаний в области расположения этой решетки.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображен схематично прямоугольный объемный резонатор - открытая емкость 1, в частности, кристаллизатор в технологической установке металлургического производства, с контролируемым веществом 2. На поверхности емкости 1 расположена решетка 3, металлические линии 4 которой соответствуют силовым линиям электрического поля волны типа Н10 в поперечном сечении прямоугольного волноводного резонатора - емкости (кристаллизатора) 1, содержащей контролируемое вещество 2 (монография: Семенов Н.А. Техническая электродинамика. М.: Связь. 1973. 480 с. С. 189-195, 266-269). Здесь один элемент связи 5 (фиг. 1) или раздельные элементы связи 5 (фиг. 2) для возбуждения и съема электромагнитных колебаний служат для подсоединения к резонатору (емкости 1) электронного блока 6. С помощью электронного блока 6 осуществляют возбуждение в данном резонаторе электромагнитных колебаний и измерение его резонансной частоты. Для выполнения этого в состав электронного блока 6 входят генератор электромагнитных колебаний и блок для измерения резонансной частоты электромагнитных колебаний резонатора. Данная резонансная частота электромагнитных колебаний является информативным параметром, ее измеряемое значение соответствует текущему значению уровня вещества в емкости 1. Элементы связи 5 располагаются в той же плоскости, как и решетка 3, на горизонтальной металлической плоскости 7, занимающей относительно небольшую область, например, такую, как это показано на данных рисунках. В емкость 1 может свободно поступать контролируемое вещество, например, жидкий металл в виде струи жидкого металла 8 в технологической установке металлургического производства.

На фиг. 3 - схематичное изображение цилиндрического объемного резонатора - открытой емкости (кристаллизатора) 1 - с решеткой 3 для колебаний типа H11n (n=1,2,…), расположенной на торце этого резонатора. Решетка 3 изготавливается из тонких металлических линий (проводов), по форме и расположению соответствующих силовым линиям электрического поля колебаний типа H11n в этой плоскости цилиндрического объемного резонатора (монография: Семенов Н.А. Техническая электродинамика. М.: Связь. 1973. 480 с. С.206-211, 269-270). Здесь один элемент связи 5 для возбуждения и съема электромагнитных колебаний, располагаемый на металлической плоскости 7, служит для подсоединения электронного блока 6 к цилиндрическому резонатору (емкости 1). Схема построения устройства с двумя элементами связи для данного резонатора аналогична схеме для прямоугольного резонатора на фиг. 2.

Рассмотренное устройство может быть применено на практике для емкостей, в том числе кристаллизаторов, любых типоразмеров. Использование той или иной конструкции определяется спецификой технологического процесса, конструкцией емкости.

Таким образом, данное устройство достаточно просто реализуемо. Оно может найти применение на практике там, где требуется производить измерение уровня жидкости или сыпучего вещества в открытой металлической емкости при проведении над поверхностью вещества каких-либо технологических операций. Так, оно может быть применено для измерения и, на его основе, регулирования (поддержания заданного значения) уровня жидкого металла в различных открытых технологических емкостях металлургического производства, в том числе при наличии струи жидкого металла, поступающего в емкость из разливочного устройства.


УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ВЕЩЕСТВА В ОТКРЫТОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ВЕЩЕСТВА В ОТКРЫТОЙ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ЕМКОСТИ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 211-220 of 304 items.
29.05.2018
№218.016.57c3

Способ измерения вектора путевой скорости транспортного средства

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к способам измерения путевой скорости транспортных средств с использованием эффекта Доплера для электромагнитных волн. Технический результат - повышение точности измерения путевой скорости достигается тем, что в способе измерения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654931
Дата охранного документа: 23.05.2018
29.05.2018
№218.016.57f0

Устройство для измерения малых значений токов

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники. Сущность заявленного технического решения заключает в том, что устройство для измерения малых значений тока содержит первичный преобразователь, выполненный в виде неподвижной катушки и подвижного сердечника, микроволновой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002654911
Дата охранного документа: 23.05.2018
09.06.2018
№218.016.5c88

Способ измерения длины металлической трубы

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве на металлургических, машиностроительных предприятиях. Сущность заявленного технического решения заключается в том, что в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656007
Дата охранного документа: 30.05.2018
09.06.2018
№218.016.5cac

Устройство для измерения длины протяженного металлического изделия

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины протяженных металлических изделий, в частности металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656021
Дата охранного документа: 30.05.2018
09.06.2018
№218.016.5d0f

Способ измерения длины протяженного металлического изделия

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения длины протяженных металлических изделий, в частности металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656016
Дата охранного документа: 30.05.2018
09.06.2018
№218.016.5d10

Способ определения длины протяженного металлического изделия

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного определения длины протяженных металлических изделий, в частности металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве на металлургических, машиностроительных предприятиях. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656023
Дата охранного документа: 30.05.2018
09.06.2018
№218.016.5d15

Способ определения длины протяженного металлического изделия

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного определения длины протяженных металлических изделий, в частности металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве на металлургических, машиностроительных предприятиях. Сущность...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656012
Дата охранного документа: 30.05.2018
09.06.2018
№218.016.5edf

Способ и система выполнения распределенных операций счета и суммирования чисел с применением аналого-цифровых преобразователей уровня оптических сигналов

Изобретение относится к средствам выполнения поиска и обработки информации. Технический результат заключается в повышении скорости распределенных операций счета и суммирования чисел в компьютерных кластерах. Способ выполнения распределенных операций счета и суммирования чисел характеризуется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656738
Дата охранного документа: 06.06.2018
09.06.2018
№218.016.5f03

Способ организации взаимодействия клиента с сервером приложений с использованием сервис-браузера

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к средствам обмена данными между клиентом и сервером. Техническим результатом предложения является повышение скорости обработки информации при функционировании в защищенной среде. Способ организации взаимодействия клиента по крайней...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656735
Дата охранного документа: 06.06.2018
09.06.2018
№218.016.5f43

Способ и система выполнения распределенного аналого-цифрового суммирования и управления его выполнением

Группа изобретений относится к области вычислительной техники и может быть использована в устройствах, выполняющих операции суммирования сигналов, одновременно генерируемых многими источниками. Техническим результатом является повышение скорости распределенных операций суммирования чисел в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002656741
Дата охранного документа: 06.06.2018
Showing 211-220 of 228 items.
20.03.2019
№219.016.e777

Способ определения физических свойств жидкостей или газов

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использованы для высокоточного определения различных физических свойств (плотности, концентрации, смеси веществ, влагосодержания и др.) веществ (жидкостей, газов), находящихся в емкостях (технологических резервуарах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002415409
Дата охранного документа: 27.03.2011
10.04.2019
№219.017.07bf

Устройство для измерения давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения статического и динамического давления. Техническим результатом изобретения является расширение границ области применения датчика давления и повышение его чувствительности. Устройство для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002408856
Дата охранного документа: 10.01.2011
29.04.2019
№219.017.4377

Устройство для определения содержания спирта и сахара в вине

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного определения концентрации различных водосодержащих растворов, в частности концентрации спирта и сахара в вине. Предлагается устройство, содержащее первый и второй чувствительные элементы в виде,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002413218
Дата охранного документа: 27.02.2011
09.05.2019
№219.017.50ab

Способ определения влагосодержания вещества

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения влагосодержания, а также других физических свойств (концентрации смеси, плотности) различных материалов и веществ, перемещаемых по ленточным конвейерам, транспортерам. В частности, оно может быть применено при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002468358
Дата охранного документа: 27.11.2012
09.06.2019
№219.017.7628

Датчик давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения избыточного давления высокотемпературных сред в широком диапазоне его изменения. Датчик давления выполнен в виде совокупности первого коаксиального резонатора, содержащего цилиндрический корпус,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690971
Дата охранного документа: 07.06.2019
13.06.2019
№219.017.809e

Устройство для измерения давления

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для высокоточного измерения статического и динамического давления. Устройство содержит металлическую полость в виде предельного волновода, для которого частота возбуждаемых в нем электромагнитных волн выбрана ниже...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691283
Дата охранного документа: 11.06.2019
13.06.2019
№219.017.80a0

Способ измерения внутреннего диаметра металлической трубы

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для бесконтактного измерения внутреннего диаметра металлических труб как готовых изделий, так и при их производстве. Сущность заявленного решения заключается в том, что в предлагаемом способе измерения внутреннего диаметра...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691288
Дата охранного документа: 11.06.2019
19.06.2019
№219.017.88d0

Устройство для измерения физических свойств жидкости

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройству для измерения физических свойств жидкости, и может быть использовано, например, в пищевой промышленности. Предлагаемое устройство для измерения физических свойств жидкости содержит размещаемый в контролируемой жидкости...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002412432
Дата охранного документа: 20.02.2011
01.09.2019
№219.017.c548

Способ измерения положения границы раздела двух веществ в резервуаре

Использование: для высокоточного измерения положения границы раздела двух веществ. Сущность изобретения заключается в том, что способ измерения положения границы раздела двух веществ в резервуаре, при котором в емкости с веществами, одно над другим, образующими плоскую горизонтальную границу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698575
Дата охранного документа: 28.08.2019
12.10.2019
№219.017.d54f

Способ измерения положения границ раздела между компонентами трехкомпонентной среды в емкости

Изобретение может быть использовано для определения положения границ раздела трехкомпонентной среды, например воздуха и жидкостей с разной плотностью. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей. В способе размещают два отрезка длинной линии, возбуждают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702698
Дата охранного документа: 09.10.2019
+ добавить свой РИД