Датчик уровня жидкости

 

Использование: изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к уровнемерам жидкости, и может найти применение в системах контроля и учета уровня жидкого сырья в различных отраслях промышленности . Сущность изобретения: датчик уровня содержит трубу 1 из немагнитного материала, размещенный в ней ряд магнитоуправляемых контактов 2, кольцевой поплавок 4 с магнитом 5. Поплавок выполнен с дополнительной кольцевой полостью и снабжен сильфоном кольцеобразной формы, герметично закрытым в нижней части, а верхней открытой частью прикрепленным к дну поплавка, образуя с его дополнительной кольцевой полостью компенсационную полость, заполненную полностью контролируемой жидкостью. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 6 01 Г 23/62

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4909698/10 (22) 11.02.91 (46) 15.04.93. Бюл. N 14 (71) Воронежское опытно-конструкторское бюро автоматики Научно-производственного объединения "Химавтоматика" (72) Е,Ф, Шполянский (56) Авторское свидетельство СССР

М 970120, кл. G 01 F 23/12, 1982. (54) ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Использование: изобретение относится к приборостроению, а более конкретно к уровнемерам жидкости, и может найти применение в системах контроля и учета уровня жидкого сырья в различных отраслях проИзобретение относится к приборостроению, а именно к уровнемерам жидкости, и может найти применение в системах контроля и учета жидкого химического сырья и продуктов в различных отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение эксплуатационных возможностей.

На чертеже представлена принципиальная схема конструкции датчика уровня жидкости.

Датчик уровня содержит немагнитную трубу 1, внутри которой по вертикали закреплен ряд магнитоуправляемых контактов (герконов) 2, связанных проводной связью 3 с блоком регистрации результатов измерения (на чертеже не показан). Трубу 1 охватывает полый кольцевой поплавок 4, внутри которого имеется кольцевая полость, и закреплен кольцевой магнит 5, К нижнему дну полого поплавка 4 приварены

„„. «Ц„„1809321 А1 мышленности. Сущность изобретения: датчик уровня содержит трубу 1 из немагнитного материала, размещенный в ней ряд магнитоуправляемых контактов 2, кольцевой поплавок 4 с магнитом 5. Поплавок выполнен с дополнительной кольцевой полостью и снабжен сильфоном кольцеобразной формы, герметично закрытым в нижней части, а верхней открытой частью прикрепленным к дну поплавка, образуя с

его дополнительной кольцевой полостью компенсационную полость, заполненную полностью контролируемой жидкостью. 1 ил. неподвижные торцы концентричных сильфонов 6 и 7, имеющих общее дно 8, герметично приваренное к подвижным торцам этих сильфонов. Кольцевая полость поплавка 4 и полость между концентричными сильфонами сообщены между собой и заполнены компенсационной жидкостью 9.

Труба 1 и поплавок 4 с сильфонами 6 и 7 погружены в контролируемую жидкость 10, Датчик уровня жидкости работает следующим образом.

По мере изменения измеряемого уровня жидкости Н поплавок (поплавок 4 с магнитом 5 и сильфонами 6 и 7) отслеживает этот уровень и по мере прохождения вдоль немагнитной трубы 1 коммутирует соответствующий магнитоуправляемый контакт 2, формируя информацию об измеренном уровне жидкости.

При изменении плотности контролируемой жидкости, вследствие изменения характера (концентрации, состава) самой

1809321 контролируемой жидкости 10 при .изменении ее температуры, изменяется выталкивающая сила, действующая на поплавок со стороны жидкости, изменяется глубина погружения поплавка 4 в жидкость; а следовательно и месторасположение магнита 5 относительно поверхности жидкости и геркона 2, что вызовет погрешность в измерении.

Для компенсации влияния изменения плотности контролируемой жидкости и ее температуры в предлагаемом датчике уровня принято следующее техническое решение: обеспечение постоянства погружения поплавка 4 в контролируемую жидкость. Реализуется это техническое решение следующим образом, Габариты и обьем поплавка

4, эффективные площади сильфонов 6 и 7 и количество компенсационной жидкости 9 в кольцевой полости поплавка 4 и межсильфоной полости выбирается таким образом, чтобы всегда соблюдалось условие"..

Гвыт = погр, где F»> — выталкивающая сила, действующая нэ погруженную в жидкость часть поплавка 4 и сильфонную часть поплавка;

Fnorp погружающая сила, действующая на контролируемую жидкость со стороны поплавка. (2) Рвыт =Vn р g где Vn -погруженный в жидкость объем поплавка 4 совместно с наружным объемом, ограниченным сильфонами 6 и 7 и дном 8; р — пло1 ность контролируемой жидкости; д — ускорение силы тяжести; э Fnorp = mn 9+ m к.y. g

Vn p g = mn g+ пт».ж. g (4)

1- о m к.ж. ==V».ж. р».ж. (5) где V».æ, — объем компенсационной жидкости в кольцевой полости l1oflllBBK3 4 и в межсильфонной полости поплавка; р к.ж, — плотность компенсационной жидкости. где ап — масса поплавка 4, магнита 5, сильфонов 6 и 7 и дна;

m». . — масса компенсационной жидкости в кольцевой полости поплавка 4 и в межсильфонной полости поплавка.

Подставив (2) и (3) в равенство (1), получим:

Подставив (5) в (4) и сократив в обеих частях равенства д, получим:

Vn p =mn+V».ж. p к.ж

5 (6) Уравнение(6) является основным аналитическим выражением условия постоянства уровня погружения поплавка в контролируемую жидкость, а следовательно и условия

10 обеспечения высокой точности измерения уровня. Из выражения (6), после преобразований, определяем объем компенсационной жидкости, необходимый для обеспечения компенсации изменения плотности контролируемой жидкости:

О mn

Ч».ж. = Vn р».ж. р».ж (7) Если компенсационную полость поплавка заполнить самой контролируемой жидкостью (т.е. при р».ж = О), То Bblp3>Ke ние (7) примет вид

V».ж. = Vnp (8) Для конкретного поплавка, для которого известен объем, погруженный в жидкость, и масса, зная плотность жидкости, уровень которой требуется контролировать, определяют по формуле (8) расчетное количество жидкости, которым необходимо заполнить кольцевую полость поплавка 4 и межсильфонную полость поплавка, Т.к, деформация сильфонов возможна в значительных пределах, то в межсильфонную полость поплавка всегда помещается необходимое количество компенсационной жид40 кости.

При изменении температуры контролируемой жидкости 10 одновременно изменяется на такую же величину и температура компенсационной жидкостью 9 в кольцевой полости поплавка 4 и межсильфонной полости. Т.к. в качестве компенсационной жидкости использована сама контролируемая жидкость, то температурное расширение сильфонной части поплавка будет точно соответствовать температурному изменению объема контролируемой жидкости, вытесненной погруженной в эту жидкость частью поплавка, и при этом сохранится первоначальный уровень погружения поплавка, а следовательно и первоначальное значение измеренного уровня.

При этом обеспечивает и незначительная инерционность уровнемера от изменения температуры, что обеспечивается

1809321 тонким слоем компенсационной жидкости в кольцевой и межсильфонной полостях поплавка.

Формула изобретения

Составитель А.Лифшиц

Техред М.Моргентал. Корректор М.Куль

Редактор

Заказ 1280 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

Датчик уровня жидкости, содержащий немагнитную трубу с размещенными в ней магнитоуправляемыми контактами и кольцевой поплавок, охватывающий немагнитную трубу, во внутренней полости которого расположен магнит, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерЕния и расширения эксплуатационных возможностей, поплавок выполнен с дополнительной кольцевой полостью и

5 снабжен сильфоном кольцеобразной формы, герметично закрытым в нижней части, а верхней открытой частью прикрепленным к дну поплавка, образуя с его дополнительной кольцевой полостью компенсационную по10 лость, заполненную полностью контролируемой жидкостью.