Устройство для определения уровня жидкости
Сущность изобретения: устройство содержит вертикально расположенные во взаимно-перпендикулярных плоскостях в цистерне трубы, совмещенные источник и приемник гамма-излучений, установленные в верхней части каждой из труб, интегрирующий блок, показывающий прибор и электрическую цепь. Внутри каждой трубы размещен поплавок с центром масс, расположенным в плоскости его погружения. Торцовая поверхность каждого поплавка покрыта слоем материала с высоким коэффициентом отражения гамма-квантов. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s G 01 F 23/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4763593/10 (22) 04.12.89 (46) 23.11.92, Бюл, М 43 (71) О.П.Куляев и В.Д,Кошеверов (56) 1. Патент ФРГ
ЛЬ 2305994, кл. 6 01 F 23/26, 1979.
2. Колесников Н.В., и др, Контроль уровня жидкости на судах. Jl., "Судостроение", 1969 r., стр.168-170. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
УРОВНЯ ЖИДКОСТИ
Изобретение относится к области измерения физических величин, в частности к измерению уровня жидких сред, и может быть использовано в судостроении при обеспечении постоянного и качественного контроля наличия и количества жидких грузов на борту судна.
Известен емкостной уровнемер (1), содержащий емкостные датчики, выполненные в виде токопроводящих пластин, . расположенных параллельно одна другой и подключенных к измерительному преобразователю.
При наличии крена судна токопроводящие пластины сохраняют вертикальное и параллельное относительно друг друга положение благодаря шарнирному креплению на кронштейнах, жестко связанных с корпусом цистерны на противоположных ее стенках, что позволяет с достаточной степенью точности определить уровень возмущенной жидкости.
Недостатком этого устройства является то, что его использование возможного толь„„Я2„„1777003 А1 (57) Сущность изобретения устройство содержит вертикально расположенные во взаимно-перпендикулярных плоскостях в цистерне трубы, совмещенные источник и приемник гамма-излучений, установленные в верхней части каждой иэ труб, интегрирующий блок, показывающий прибор и электрическую цепь. Внутри каждой трубы размещен поплавок с центром масс, расположенным в плоскости его погружения. Торцовая поверхность каждого поплавка покрыта слоем материала с высоким коэффициентом отражения гамма-квантов. 2 ил. ко в симметричных сосудах (цистернах) и в сосудах, не имеющих перегородок. Кроме того, конструктивное исполнение предполагает большие габариты, вес, неудобс во размещения в цистерне и необходимость периодической профилактической чистки.
Не исключено также влияние среды над л уровнем жидкости (пары, аэрозоли, газ) на точность измерения уровня.
Наиболее близким техническим решением из известных к предлагаемому является радиоизотопный уровнемер, например, УР-8. Конструктивно устройство выполнено С в виде трех блоков: датчика, электронного Ы блока и показывающего прибора. Датчик включает реверсивный двигатель, редуктор с червячной передачей и барабан, на кото- д рый наматываются две стальные ленты.
Свободно висящие на концах этих лент источник и приемник гамма-излучения находятся в одной горизонтальной плоскости и заключены в специальных герметиэированных относительно среды rpyG=-.x-кожухах.
Положение источника и приемника гамма1777003
40 излучения соответствует определенному положению стрелок дистанционного показывающего прибора с помощью сельсинов, а электрическая связь с подви>кным приемником гамма-излучения осущесч вляется посредством гибкого кабеля через ролик с грузом, Данное устройство принято за прототип.
Недостатками прототипа являются ниэкая скорость слежения за уровнем, большая инерционность системы для измерения неустойчивОго уровня жидкости, большие веса . и габариты, сложность конструкции и необходимость периодического профилактического обслуживания.
Цель изобретения — повышение точности и эффективности контроля уровня жидкости при ее динамическом возмущении в цистерне, например, при качке судна.
Укаэанная цель достигается тем, что в отличии от прототипа в цистерне равномерно по периметру во взаимно перпендикулярных плоскостях параллельно друг другу размещены трубы нижним срезом ниже минимально допустимого уровня жидкости при наклонах цистерны.
Каждая труба снабжена поплавком, который располагается на границе раздела жидкость-воздух во внутреннем обьеме трубы, и совмещенными источником и приемником гамма-излучения, укрепленными в . верхней части трубы. При этом поплавок выполнен в виде цилиндра, на верхней торцовой поверхности которого нанесен слой материала с высоким коэффициентом отражения гамма-квантов, а по внешним образующим на равном расстоянии расположены ребра. выполняющие функцию направляющих для ориентирования поплавка.в трубе при наклонах цистерны таким образом, чтобы слой материала с высоким коэффициентом отражения гаммаквантов был постоянно расположен нормально к источнику и приемнику гаммаизлучения. Кроме того, поплавок изготавливают таким образом, чтобы его центр массы располагался в плоскости погружения поплавка. В этом случае поплавок в жидкости занимает неустойчивое (безразличное) положение, но благодаря направляющей трубе будет всегда ориентирован вдоль ее оси, исключая положение заклинивания.
Сущность изобретения заключается в егр следующих отличительных признаках по сравнению с признаками прототипа и аналога, представленными в таблице.
Результаты проведенного сравнительного анализа показали, что признакам 4, 16 и 17 нет соответствующих признаков в прототипе и аналоге, кроме того, они выполняют разные функции в устройствах, а следовательно, являются существенными отличительными признаками.
Таким образом, анализ предлагаемого изобретения на новизну показал, что предло>кение соответствует критерию
"существенные отличия", так как из известного перечня информации, установленного нормативным документом (п.127 Э3-1-74), технические решения с признаками, подобными заявленным, не обнаружены, На фиг.1 изображено устройство для определения уровня жидкости в цистерне с сечением по ее продольной оси; на фиг.2— сечение А-А, на котором показано взаимное расположение труб.
Устройство для определения уровня жидкости состоит из нескольких труб 1, каждая из которых снабжена источником гамма-излучения 2, приемником 3 отраженного сигнала, экраном 4, поплавком 5 с направляющими ребрами 6 и со слоем материала 7 с высоким коэффициентом отражения гамма-квантов.
Каждый приемник 3 отраженного сигнала соединен электрической цепью 8 с электронным интегрирующим блоком 9 и показывающим прибором 10. Трубы 1 размещены в цистерне 11 вертикально равномерно по ее периметру во взаимно перпендикулярных плоскостях параллельно друг другу по вертикали, Устройство работает следующим образом.
При крене судна уровень жидкости в цистерне 11 сохраняет практически горизонтальное положение. При этом в каждой трубе 1 положение уровня изменяется, что способствует перемещению поплавка 5 вдоль оси трубы 1. В зависимости от положения поплавка 5 увеличивается или уменьшается расстояние, которое должен преодолеть сигнал от источника 2 до отражаемого слоя 7 на поплавке 5 и обратно до его приемника 3, а соответственно ослабляется или усиливается величина регистрируемого импульса, который по электрической цепи 8 в преобразованном виде поступает в электронный интегрирующий блок 9. В электронном блоке 9 импульсы от всех приемников 3 труб 1 интегрируются, а полученный потенциал оказывается пропорциональным фактическому уровню жидкости в цистерне и фиксируется показывающим прибором
10.
П ри отсутствии расхода жидкости из цистерны величина потенциала сохраняется постоянной независимо от угла наклона цистерныы.
1777003
Прототип
h приз- Изобретение пака
Аналог
Устройство для контроля уровня жидкости
Емкостной уровнсмер
Радиоизотопный уровнсмер а) по совокупности конструктивных элементов
Источник радиоактивного излучения
Источник радиоактивного излучения
Источник электропитания
2 Приемник сигнала Приемник сигнала
3 Трубы Трубы-кожухи
Пластины смкасти
Коонютсйн
Поплавок с отражаюжим споем
5 Экран
Экран
Ревсрсиеный двигатель барабан
Перфорированная лента
ЗубчатMI ролик
Сельсин-датчик
Сепьсин-приенник
Ролик с грузо
Ориентирующий груз
Изнеритсльньй грсобразоеатсль
Электронный интегрирующий блок
Электронный интсгрируюа ий l, Glîê
Показыааюпий грибор
Покаэыеаююнй прибор
Показыеаюций прибор
6) по взаимному расположению узлов (деталей) Пластины расположены симнетрично и параллельно в вертикальной fUlocKocTH
Источник и приемник автономны и размсг1сны в ОднОЙ ГОРизонтпльной плоскости
Источник и приемник совмещены
Кронжтейны пластин размецены по оси внутри цистернн на протисоположньк ее стенках на одном уровне
Трубы размсцены в цистерне вертикально равномерно по периметру во взаимно-. перпендикулярных плоскостях параллельно дРуг другу по вертикали
Трубы-кожухи размещены внутри или снаружи цистерны параллельно друг другу по вертикали
В устройсгве предусмотрена биологическая защита в виде экрана 4, выполненным из конструкционного материала, например, свинца, В качестве источника излучения обычно использу)от изотоп ко- 5 бальта Со, а в качестве отражающего ма-териала, например, железо или свинец, как име)ощих большое альбедо, Работа устройства проверена на модельной установке с учетом наибольших 10 углов наклона корпуса судна, допускаемых на практике (до 45 в динамике и до 15 в статике). В результате установлено, что поплавок предлагаемой конструкции качественно и надежно отслеживает уровень 15 жидкости при наклонах направляющей тру,бы в указанном диапазоне углов наклона и даже за его пределами.
Технико-зкономическая эффективность описываемого устройства для измерения 20 уровня жидкости по сравнению с прототипом обусловлена повышением точности и качеством контроля уровня жидкости при ее гидродинамическом возмущении, вызванным наклонами цистерны, например, при 25 качке судна. В отличие от прототипа предлагаемое устройство проще и может быть использовано в перегороженных цистернах любой конструкции или в группа сообщаю7 Рспуктор щихся емкостей и может гарантировать предотвращение снижения уровня >кидкости н наклонной цистерне ниже минимально-допустимого, если использовать критический потенциал электронного блока на автоматическое отключение расхода жидкости из цистерны.
Формула изобретения
Устройство для определения уровня жидкости, содержащее вертикально расположенные в цистерне трубы, источник и приемник радиоактивного излучения, интегрирующий блок, показывающий прибор и электрическую цепь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности:и эффективности контроля уровня жидкости п ри ее гидродинамическом возмущении, трубы размещены во взаимоперпендикулярных плоскостях, их нижние срезы расположены ниже минимально допустимого уровня жидкости, источник и приемник гамма-излучений совмещены и установлены в верхней части каждой из труб, внутри каждой из которых размещен поплавок, с центром масс, расположенным в плоскости его погружения, а торцовая поверхность каждого поплавка покрыта слоем материала с высоким коэффициентом отражене)я гаммаквантов, 1777003
T
5 Риг. 2
Составитель О, Куляев
Редактор .М. Кузнецова Техред М,Моргентал Корректор Э. Лончакова
Заказ 4116 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям ори ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/S
Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101
