Способ определения уровня жидкости
Изобретение относится к способам изм рения уровня жидкости. Сущность изобретения заключается в том, что производят два измерения FI и F2 натяжения тросика при остановке буйка, который выполнен цилиндрической формы длиной L, при частичном погружении последнего в жидкость, положения, при которых производят измерения , отстоят друг от друга на А которая не менее чем в два раза меньше высоты буйка, а уровень жидкости определяют по формуле h2 H -i +(L- A(F0 - Fi)/(Fi - F2)), где Н - высота точки отсчета длины мерного тросика. 5 ил..
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
У (! 9) (1() 1
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (1ОСПАТЕНТ СССР) (я)ю G 01 F 23/60
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! (21) 4951159/10 (2 ) 28,06,91 (4 ) 07.02.93, Бюл. ¹ 5 (7 ) В.И.Логинов и Е, Ю, Куперман (5 ) Авторское свидетельство СССР
N 1538052, кл. G 01 F 23/00, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ж1ИД КОСТИ (5l) Изобретение относится к способам измерения уровня жидкости, Сущность изобретения заключается в том, что производят
1
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости.
Известны способы определения уровня жидкости, основанные на использовании п()плавка в виде тонких дисков для непосре цственного слежения за уровнем жидкостй, f
Известен способ измерения уровня, закл очающийся в том, что при зондировании уровня и последующем слежении за ним чу ствительным элементом, выполненным в виде поплавка, натяжение гибкого звена производится с помощью электродвигателя, имеющего мягкую характеристику, зонди )ование уровня и последующее слежение за,ним осуществляют из жидкой среды путей подъема чувствительного элемента, имеющего отрицательную плавучесть от заданной отметки, определяемой длиной гибкого звена. до поверхности жидкости электродвигателем, момент короткого замыкания которого предварительно устанавливают равным моменту, создаваемому два измерения F1 и Fz натяжения тросика при остановке буйка, который выполнен цилиндрической формы длиной L, при частичном погружении последнего в жидкость, положения, при которых производят измерения, отстоят друг от друга на А которая не менее чем в два раза меньше высоты . буйка, а уровень жидкости определяют по формуле hz = Н -(! +(1 — Л (Ро — F))/(Р1 — Fz))), где Н вЂ” высота точки отсчета длины мерного тросика. 5 ил. силой, возбуждающей этот элемент при его частичном погружении в жидкость, Недостатком известных способов является определение уровня в режиме слежения, что влечет за собой дополнительные погрешности, вносимые самой следящей системой.
Целью изобретения является повышение точности измерения уровня и расширение функциональных возможностей за счет определения раздела фаз двух несмешивающихся жидкостей.
Цель достигается тем, что по способу определения уровня жидкости, основанному на измерении силы натяжения мерного тросика длиной I до буйка весом F<, в воздухе, производят два измерения F и Fz натяжения тросика при остановке буйка, который выполнен цилиндрической формы длиной L, при частичном погружении последнего в жидкость, а положения, при которых производят измерения, отстоят друг от друга на А которая не менее чем в два
1793253 раза меньше высоты буйка. уровень раздела фаз определяют по формуле
Е1 Е2 а уровень жидкости — по формуле
Ьг= Н-(1+(- ЛР 1)), 10
F1 - x R2(- Х) р д+ m RгХ(р - p )g = д(рг р-) F-Vgp* . (1) г X X
50 где рж — плотность жидкости, Опускают буек еще на величину b, (см,фиг. 1 б) и измеряют силу F2, ля которой можно записать равенство 55
F2- XR Lg(pg- — р)=
2 . Х+Л
Х+Л
=F-Vg — (—. (2) где Н вЂ” высота точки отсчета длины мерного тросика.
Измерение два раза с шагом Ь необходимо для одновременного определения
15 плотности жидкости и границы раздела.
Измерение при остановке буйка позволяет снять все погрешности, связанные с гидродинамическим сопротивлением движению буйка, Цилиндрическая форма буйка удобна для последующих вычислений. Следовательно, все отличительные признаки являются существенными, так как участвуют в достижении цели.
Предложенный способ предполагает использование удлиненного буйка. Предположим, что он имеет цилиндрическую форму длиной L, радиусом R и плотностью рд, Буек удерживается тросиком и известно расстояние 1, на котором он находится от точки привязки.
Пусть буек может перемещаться вертикально дискретными шагами длиной А
После каждого перемещения буек останав- . ливают и измеряют силу натяжения троси-. ка. Весом тросика пренебрегаем. При положении буйка выше уровня жидкости си- . ла натяжения тросика равна весу буйка:
F= V р;д = В Lp На очередном шаге, когда буек частично на величину Х йогружается в жидкость (см.фиг, 1 а), натяжение тросика уменьшается и становится равным величине F1, которую можно записать в виде Выразив из уравнений (1) и (2) рж и приравняв получение выражения, определяют величину Х рж = (Р - Fi) — из уравнения (1) VgX p* = (F - F1) — из уравнения Чд Х+Л (2) Приравнивают 1 1 (Р-Р1) ЧдХ (2) Чд(Х+ или (F - Р1)(Х + Л) = (F - F2)X, откуда Fo Р1 О (3) F1 F2 Уровень жидкости (см.фиг. 2) определяют по формуле Ьг= Н -(+(- Х)). (а) Из условий проведения измерений следует, что при погружении буйка на X + Л уровень жидкости не должен быть выше верхней точки, т.е. длина буйка должна быть больше" 2 А т.е. 0 < X < Л. Аналогичные рассуждения можно провести для измерений с использованием поплавка, всплывающего снизу (см. фиг, 3 а,б), F1 = Vg р (1 - — ) — F; Х Х+А F2= ×ä р, (1- — >- F X=L- Ь F1 — Рг Уровень жидкости (см. фиг, 4) Ь1 = 1+(1 - Х) = 1 + Л F1 — F F1 — F2 Этим же способом можно воспользоваться для определения уровня раздела фаз двух несмешивающихся жидкостей. Рассмотрим поплавок, который может перемещаться вертикально дискретными шагами А После каждого перемещения поплавок останавливают и измеряют силу натяжения тросика, При положении буйка ниже урОвня раздела фаз сила натяжения тросика равна - г з (р „1 - р.)д = Ч . 1 - р.)д где рж1- плотность нижней жидкости; рп — плотность поплавка. На очередном шаге, когда буек частично пересекает границу раздела фаз (см. фиг. 5 а); натяжение тросика уменьшается, поскольку p,à < р 1, и становится равным величине F1, которую можно записать в виде .F1= лй (-Х)(р„,1- р.)д+ + mR2Х(р„.г - p„)g 1793253 Выразим из уравнений (4) и (5) Vg Лр и приравняем ) Х (Е - Р2) Х+., L (5 откуда (F — Р!)(Х+ Л ) =(F - F2)X или Х Ь 10 Уровень раздела фаз (см. фиг. 5,а) определяют по формуле F — F! h! =! +(L - Х) = 1 + i - A F! — г Формула изобретения Способ определения уровня жидкости, 20 п и котором осуществляют подъем чувствите ьного элемента от фиксированной отметки, определенной длиной гибкого звена 1, дс поверхности жидкости и регистрируют изменение силы натяжения гибкого звена, 25 ! о r л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, дополните ьно определяют вес Fo чувствительного эл мента, выполненного в виде удлиненного цилиндра длиной L. при регистрации из- 30 м нения силы натяжения гибкого звена =л R Lg(1 — )(p! - р.)+ 2 Х + — (P2 — /Ъ)) = Х 2 2 =лR Lg(p< - рл) — л R Lg(p !— -P 2) = - Я Р Х Х где Ap= рж! - р„2 — разность плотностей жидкостей, На следующем шаге (см. фиг.5,6) натяж ние тросика становится равным величине F2, которую можно записать в виде F2= F-Vg ЛР— — (5) Х+Л измеряют ее значение F !. поднимают чувствительный элемент на величину Ь, которая не мейее чем в два раза меньше L. производят повторное измерение силы натюкения F2 гибкого звена, а уровень h определяют из выражения Fî 1 !+ о ! 2 где Н вЂ” расстояние, равное сумме максимальной длины гибкого звена при касании чувствительного элемента дна контролируемой емкости, и L. 1793253 %п 5 Составитель В, Логинов Редактор С. Кулакова Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор Н. Слободяник Заказ 490 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101
