Устройство для измерения уровня жидкости

 

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 F 23/14

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4701929/10 (22) 08.06.89 (46) 23.10.91. Бюл, М 39 (71) Государственный гидрологический институт (72) Б.К.Давыдов (53) 681.128.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

ЛЬ 605107; кл. G 01 F 23/16, 1975.

Авторское свидетельство СССР

М 1605706.

„„5lJ 1686312 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерению уровня и расхода жидкости. Целью является автоматизация измерений при периодических доливах или удалении жидкости из емкости. При изменении уровня жидкости давление в трубке 4 вызывает перемещение метки 6 между датчиками 13 и 14 благодаря попеременному открытию клапанов 10, 11 и

9, 12. Об уровне и расходе судят по показаниям счетчика l5. 2 ил.

1686312

Изобретение. относится к приборостроению и может быть использовано при измерении уровня и расхода жидкости, Цель изобретения — автоматизация измерений при периодических доливах и удалении контролируемой жидкости из емкости, На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для измерения уровня жидкости; на фиг. 2 — то же, с герметичной емкостью.

Устройство содержит капиллярную измерительную трубку 1, начало и конец которой посредством трубопроводов 2 и 3 соединены между собой и к месту их соединения подсоединен датчик уровня жидкости, который может быть выполнен либо в виде вертикальной пьезометрической трубки 4 (фиг. 1), либо в виде герметичной емкости 5 (фиг. 2). Вовнутрь измерительной трубки введена жидкостная индикаторная метка 6 (капля жидкости, не смачивающая внутреннюю поверхность трубки), а начало и конец трубки через штуцеры 7 и В с эапорными клапанами 9 и 10 соединены с атмосферой. В трубопроводы 2 и 3 включено по запорному клапану !1 и 12; у концов измерительной трубки ра.змещено по датчику 13 и 14 положения индикаторной метки 6, Устройство содержит счетчик 15 импульсов, блок 16 переключения запорных клапанов,. входной 17 и выходной 18 штуцеры емкости

5, в которые включено по запорному крану

19 и 20, открытую сверху емкость 21 для жидкости (фиг, 1). Включение и выключение эапорных клапанов 9-12 производится автоматически посредством электромагHMTHblx приводов, управляемых сигналами, поступающими с блока 16, который выполнен, например, в виде триггера со счетным входом, к выходам которого через усилители подсоединены приводы запорных клапанов

9 и 12 (к одному выходу), а также приводы клапанов 10 и 11 (к другому выходу), Все. запорные клапаны 9-12 двухходовые, имеют по два положения: в первом (обесточенном) положении все они открыты, а во втором положении — при подаче на них питания— закрыты, Запорные краны 19 и 20 также двухходовые, но управляются вручную.

Обозначим: n — количество импульсов, зарегистрированных счетчиком 15;! — длина измерительной трубки между датчиками 13 и 14; S) — площадь поперечного сечения трубки 1; Sz — площадь поперечного сечения трубки 4; Яз — площадь поперечного сечения емкости 5 или равной ей емкости

21; +Q — расход жидкости, Искомый уровень жидкости определяют по формуле

ro к нему приплюсовывают измеренные предлагаемым устройством приращения

+ Л Н уровня жидкости в емкости 5, 21.

В исходном положении при выключенном электропитании все запорные клапаны

9-12 открыты (обесточены), эапорный кран

19 открыт, запорный кран 20 закрыт, измерительная трубка и вся газовая система прибора заполнены воздухом под атмосферным давлением, индикаторная метка 6 неподвижна и находится в произвольном месте трубки 1 между датчиками 13 и 14.

Рассмотрим несколько вариантов работы предлагаемого устройства.

Вариант 1. Жидкость заливают в емкость 21 (фиг. 1). В этом случае устройство работает следующим образом. При подаче на схему электропитания блок 16 независимо от места нахождения метки 6 переключает клапаны 9 и 12 во второе положение, т.е. закрывает их (клапаны 10 и 11 остаются открытыми), и сразу после включения питания в емкость 21 заливают жидкость, благодаря чему уровень жидкости в емкости и в пьезометрической трубке 4 поднимается, а вытесняемый жидкостью из трубки 4 воздух проходит по трубкам 2 и 1 и через трубку 8 выходит в атмосферу. Вместе с воздухом по трубке 1 слева направо передвигается и метка 6 и при ее подходе к датчику 14 последний срабатывает и выдает сигнал на счетчик 15 импульсов, который регистрирует первый импульс. Этим же сигналом блок

16 осуществляет переключение клапанов, а именно клапаны 10 и 11 закрываются, а клапаны 9 и 12 открываются, при этом вытесненный иэ трубки 4 воздух проходит по трубкам 3 и 1 и через трубку 7 выходит в атмосферу. Вместе с воздухом передвигается справа налево и метка 6, при подходе которой к датчику 13 последний срабатывает и выдает сигнал на счетчик 15 импульсов, который регистрирует второй импульс.

Этим же сигналом блок 16 производит обратное попарное переключение клапанов

10, 11 и 9, 12, после чего цикл измерений повторяется.

Н = Н1 ":ЛН..., где Н вЂ” искомый уровень жидкости;

Н! — уровень жидкости в емкости 5 и 21 перед текущим измерением приращения уровня жидкости.

В случае, если измерение уровня жидкости начинают от нуля, то уровень Н! будет, получают в виде суммы отдельных приращений уровней жидкости; если же при вводе в

10 эксплуатацию устройства емкость 5, 21 уже заполнена жидкостью, то уровень Н1 измеряют любым известным способом, после че1686312 циент.

Расход жидкости вычисляют по формуле 25 Q= ЛНS3= К2п, (3)

° I S S3 где Kf =f () — постоянный коефЗг фициент.

Вариант 2. Жидкость удаляют из емко- 30 сти 21 (фиг. 1). В этом случае устройство работает так же, как и в первом случае, с той разницей, что после включения питания при удалении жидкости из емкости 21 в трубке

4образуется неизбытокдавления, а вакуум, 35 под действием которого метка 6 перемещается не слева направо (что. имеет место в первом случае), а справа налево, и при ее подходе к датчику 13 происходит регистрация первого импульса с одновременным по- 40 парным переключением клапанов, и далеевсе как и в первом случае.

Приращение уровня и расход жидкости (со знаком "минус") подсчитывают соответственно по формулам (2) и (3).

Вариант 3. Жидкость заливают в емкость 5 через штуцер 17 (фиг. 2). В этом случае работа устройства ничем не отличается от его работы по варианту 1.

Приращение уровня жидкости вычисля- 50 ют по формуле h, Н - Кзп..., (4) 1$1 55 где Ка =Гг (1 — постоянный коеффн5з i циент..

Таким образом, в процессе заливки жидкости происходят прямолинейно-возвратные перемещения воздуха с меткой 6 по трубке 1 между датчиками 13 и 14 с одновременными попарными переключениями 5 запорных клапанов 9, 12 и 10, 11 и регистрацией импульсов, поступающих с датчиков

13 и 14 на счетчик 15 импульсов.

Работа прибора заканчивается после окончания заливки жидкости в емкость 21,. 10 после чего метка 6 останавливается в произвольном месте трубки 1 между датчиками

13 и 14.

После выключения электропитания схема приходит в исходное положение, после -15 чего можно начинать новый цикл измерений.

Приращение уровня жидкости вычисляют по формуле

+ЛН =К,п..., (2) 20 IS) где К = fi () — постоянный коэффи(Sz) Расход жидкости вычисляют по формуле а=к ..., (5) где К = f(IS>) — постоянный коэффициент.

Вариант 4. Жидкость удаляют из емкости 5 (фиг. 2). В этом случае запорный кран

19 закрывают, а кран 20 открывают, и жидкость удаляют через штуцер 18. Работа устройства ничем не отличается от его работы по варианту 2. Приращение уровня и расход жидкости (со знаком "минус") вычисляют соответственно по формулам (4) и (5).

В предлагаемом устройстве максимальная ошибка, обусловленная дискретностью измерений, пропорциональна расстоянию между соседними датчиками положения индикаторной метки 13 и 14, т.е. величине I, для уменьшения данной ошибки измерений можно вдоль трубки 1 на равных между собой расстояниях разместить дополнительно необходимое количество аналогичных датчиков положения индикаторной метки, соединив их выходы со счетчиком 15 импульсов и сделав при этом несложную дополнительную корректировку электрической схемы. B качестве датчиков положения индикаторной метки можно применить, например, размещенные вдоль трубки 1 обкладки равных между собой по емкости конденсаторов. При попадании метки 6 между обкладками каждого из конденсаторов резонансная система схемы выдает сигнал заданной частоты, который после соответствующих преобразований подается на счетчик 15, а на блок 16 подаются сигналы лишь с крайних датчиков 13 и 14.

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня жидкости, содержащее четыре клапана, пьезометрическую трубку, соединенную через клапан с одним концом измерительной трубки, который через клапан связан с атмосферой, и жидкостную индикаторную метку в измерительной трубке, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью автоматизации измерений при периодических доливах и удалении контролируемой жидкости, в него введены два датчика положения, счетчик импульсов и блок переключения клапанов, при этом выходы датчиков положения соединены с входами счетчика импульсов и блока переключения клапанов, а другой конец измерительной трубки связан через клапаны с пьезометрической трубкой и с атмосферой, причем датчики положения размещены у концов измерительной трубки с возможностью взаимодействия с жидкостной индикаторной меткой.

1686312

Составитель M. Рачков

Техред М.Моргентал Корректор С. Черни

Редактор А. Козориз

Произаодстаеггно-издательский комбинат 1Татент". r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3592 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5