Датчик уровнемера

 

ДАТЧИК УРОВНЕМЕРА, содер ащий упругий чувствительный элемент с измерительной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повы шения надежности устройства, упругий чувствительный элемент выполнен в виде вертикально установленнойгерметичной капсулы, верхняя и нижняя части которой представляют собой сферы из упругого эластичного материала , сообщающиеся между собой посредством канала в средней части капсулы, соосно с которым расположена измерительная обмотка, причем нижняя часть капсулы заполнена ферромагнитной жидкостью, а верхняя часть -:- газом, чувствительный элемент и измерительная обмотка размещены в замкнутом цилиндрическом корпусе, выполненном из диэлектрического материала и имеющем вверху и внизу отверстия. (О со Од vl со

„„SU„„1113679

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК

Всю G 01 F 23/26

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОткРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AS7OPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3413574/18-10 (22) 23.03.82 . (46) 15.09.84.Бюл. № 34 (72) А. Ф. Кугаевский, А. E. Лукашенок и В. M. Фарбтух (71) Рижский Краснознаменный институт инженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола (53) 681.128 66 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 468098, кл. G 01 V 23/26, 1968.

2. Патент США № 4206655, кл. G 01 L 1199//0044, опублик. 1980 (прототип). (54) (57) ДАТЧИК УРОВНЕМЕРА, содер.жащий упругий чувствительный элемент с измерительной обмоткой, отяичающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности устройства, упругий чувствительный элемент выполнен в виде вертикально установленной герметичной капсулы, верхняя и нижняя части которой представляют собой сферы из упругого эластйчного матери ала, сообщающиеся между собой посредством канала в средней части капсулы, соосно с которым расположена измерительная обмотка, причем нижняя часть капсулы з апол непа фер ром агнит ной жидкостью, а верхняя часть —. газом, чувствительный эле мент и измерительная обмотка размещены в замкнутом цилиндрическом корпусе, выполненном из диэлектрического материала и имеющем вверху и внизу отверстия.

1113679 тушки 5

Изобретение отйосится к области приборостроения, а именно к устройствам контроля уровня жидкостей, и может быть исполь зовано прн дистанционном измерении в ре-, зервуарах большой высоты, например в нефтехранилищах большого объема.

Известен датчик уровнемера, содержащий поплавковый чувствительный элемент и индуктивный преобразователь перемещения, включающий в себя расположенные коаксиально вдоль измеряемого диапазона обмотку возбуждения и измерительную обмотку, состоящую из двух смежных секций, включенных встречно, при этом .измерительная обмотка выполнена ступенчато через интервалы, равные длине перемещаемого экрана, намоточные данные обмотки в пределах каждого интервала постоянны. Поплавок с электромагнитным экраном является чувствительным элементом уровня жидкости, а измерительная обмотка представляет собой индуктивность 11).

Недостаток известного устройства заключается в его контсруктивной сложности, возрастающей с увеличением диапазона измерения уровня жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является датчик уровнемера, содержащий упругий чувствительный элемент, измерительную обмотку и магнитопровод, жестко соединенный с упругим элементом и изменяющий свое положение относительно нее при изменении объема упругого чувствительного элемента 12).

Недостатками известного датчика уровнемера является сложность конструкции, обусловленная выполнением упругого чувствительного элемента в виде сйаьфона и наличием ряда последовательно сопряженных узлов, а именно чувствительного элемента, магнитопровода, и измерительной обмотки, что снижает надежность устройства, а также трудоемкость измерения на больших глубинах, так как для этого необходим специальный трубопровод.

Цель изобретения — упрощение устройства и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике уровнемера, содержащем упругий чувствительный элемент с измерительной обмоткой, чувствительный элемент выполнен в виде вертикальной герметичной капсулы, верхняя и нижняя части которой представляют собой сферы из упругого эластичного материала, сообщающиеся между собой посредством канала в узкой части капсулы, соосно с которым расположена измерительная обмотка, причем нижняя часть капсулы заполнена ферромагнитной жидкостью, а верхняя — - газом, чувствительный элемент и измерительная обмотка размещены в замкнутом цилиндрическом корпусе, выполненном из диэлектрического материала и имеющем вверху и внизу отверстия.

1О

На фиг. 1 представлен конструктивный вид датчика уровнемера; на фиг. 2 — сечение А — -А на фиг. 1.

Датчик уровнемера содержит чувствительный элемент в виде вертикальной герме° тичной полой капсулы 1, верхний и нижний концы которой представляют собой тонкостенные сферы 2 и 3 из упругого эластичного материала (например, в случае обычной жидкости это резина, при контактировании с производными нефти —. миканит), сообщающиеся между собой посредством узкого канала 4, и измерительную обмотку в виде тороидальной катушки 5. Нижняя часть капсулы — сфера 3 — заполнена ферромагнитной жидкостью, а верхняя ее часть— сфера 2 — воздухом. Катушка 5 имеет гидрофобное покрытие и расположена соосно с каналом 4. Все элементы датчика размещены в замкнутом цилиндрическом корпусе 6 из диэлектрического материала, в верхней и нижней частях которого имеются соответствующие отверстия 7 для выравнивания давления жидкости внутри и снаружи корпуса 6, а его основание снабжено фланцем для крепления датчика. Сферическая форма концов капсулы 1 рациональна с точки зрения получения большей площади боковой поверхности при определенных габаритах, что предопределяет высокую чувствительность датчика.

Датчик размещается на днище резервуара, уровень жидкости в котором измеряется. При этом под действием наружного гидростатического давления происходит обжатие сфер 2 и 3 из упругого эластичного материала вертикальной герметичной полой капсулы 1, в результате чего воздух в сфере 2, являющийся сжимаемой средой, сдавливается, а ферромагнитная жидкость в сфере 3, являющаяся практически несжимаемой средой, выдавливается в канал 4.

Это приводит к росту магнитной проницаемости сердцевины катушки 5 и таким образом к увеличению ее индуктивности.

По мере снижения уровня жидкости соответственно ослабевает наружное гидростатическое давление на стенки сфер 2 и 3, которые за счет упругих свойств увеличиваются в объеме, в связи с чем падает давление воздуха внутри сферм 2, а объем ферромагнитной жидкости в канале 4 уменьшается ввиду стекания (всасывания) ее внутрь сферы 3, что влечет к пропорциональному уменьшению индуктивности каКатушка 5 подключается к соответствующему электроизмерительному прибору, например измерителю добротности, отсчетное устройство которого с учетом предварительной калибровки датчика, например в гидробарокамере, по данным удельных весов определенных жидкостей градуируетlll3679

Составитель В. Аксенов

Текред И. Верес Корректор И Муска

Тираж 609 Подписное

ВНИ И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I l 3035, Москва, Ж вЂ” 35. Раушская наб.. д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор О. Колесникова

Заказ 6202j34 ся непосредственно в единицах высоты уровня.

Таким образом, данной разработке датчика уровнемера присуща черезвычайная простота устройства, предопределяющая его компактность. В его конструкции отсутствуют подвижные элементы, что повышает надежность работы. Кроме того, следует отметить высокую чувствительность измерения, так как малейшие перепады уровня, проявляющиеся в соответствующих измерениях гидростатического давления жидкости, фиксируются датчиком ввиду значительных различий магнитных проницаемостей воздуха и ферромагнитной жидкости в центральном канале катушки индуктивности, что трансформируется в пропорциональное изменение ее полного сопротивления.

Датчик не имеет ограничений по измеряемому диапаэону контролируемого уровнй жидкости. Важным приложением датчика уровнемера на практике является контроль 0 уровней бьефов гидроэлектростанций, запасов воды в водохранилищах и т. д.