Поплавковый расходомер

 

Использование: при определении подачи жидкости к потребителю. Сущность изобретения: в полом поплавке размещены навески, связанные с позиционным устройством нагружения. Поплавок установлен на седле с боковыми прорезями, сообщающими полость корпуса с напорным каналом и сливным каналом с клапаном. Выход датчика положения поплавка соединен со счетчиком и входом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ .1 ЕДОМСТВО СССР (f ОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ,К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

6 (21) 4902088/10 (22) 14.01.91 (46) 30.07,93. Бюл. М 28 (71) Проектно-конструкторский и технологический экспериментальный институт машиностроения (72) М.M..Êîëîêîëîå, В.А.Кондриков, Б.M,Ôóêñøèìîâ и И.П.Палей (5б) 1, Авторское свидетельство СССР

N 129356, кл. G 01 F 9/00, 1959.

2. Авторское свидетельство СССР

М 1329330, кл. G 01 F 9/00, 1984.

3. Авторское свидетельство СССР

N 1302144, кл. G 01 F 9/00, 1984.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расхода жидкости массовым способом, в частности для определения подачи насосов.

Целью изобретения, является повышение надежности работы расходомеров.

На фиг.1 приведена схема поплавкового расходомера жидкости с поплавком в ненагруженном состоянии; на фиг.2 — поплавок в состоянии нагружения одной навеской; на фиг.3 — поплавок в состоянии нагружения двумя навесками.

Поплавковый расходомер жидкости (см,фиг.1) состоит из емкости 1, размещенного в ней поплавка 2, установленного при помощи трех направляющих стержней 3 в направляющих втулках 4, две из которых закреплены в кронштейне 5, а одна — в седЬе

6, Причем все стержни расположены на разных осях, не совпадающих между собой.

Крышка 7 поплавка 2 соединена с кронштейном 5 при помощи пружины растяжения

8. На крышке 8 установлен флажок 9 датчика положения 10. Каналом 11 емкость 1 соеди Ж 1830456 А1 (54) ПОПЛАВКОВЫЙ РАСХОДОМЕР (57) Использование: при определении подачи жидкости к потребителю. Сущность изобретения . в полом поплавке размещены навески, связанные с позиционным устройством нагружения. Поплавок установлен на седле с боковыми прорезями, сообщающими полость корпуса с напорным каналом и сливным каналом с клапаном. Выход датчика положения поплавка соединен со счетчиком и входом. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. нена с напорным каналом 12 и сливным каналом 13. На свободном конце канала 13 установлен клапан 14, соединенный с исполнительным устройством 15.

Внутри поплавка вдоль его оси через отверстие 16 (фиг.2) в кронштейне 5 и отверстие 17 (фиг.2) в крышке 7 проходит нить 18 смалой упругостью,,например,,многожильная полиамидная, на которой закреплены навески 19 и 20. Нв нижней навеске 19 выполнены центрирующие, например конические, поверхности 21 (фиг,1) и 22 (фиг.2), одна из ко орых (19) центрирует навеску 20 относительно оси поплавка 2 при ее опускании на центрирующую поверхность 23 (фиг.13 поплавка 2, а другая 22 (см.фиг.2) служит центрирующей поверхностью для навески 20. На навеске 20(см.фиг.2) выполнены центрирующие поверхности 24 и 25, одйа из которых {24) центрирует навеску 20, а другая (25) может являться центрирующей поверхностью при закреплении на нити 18 дополнительной навески. Нить 18 проходит через блок 26 и закреплена в позиционном нагрузочном устройстве 27.

1830456 (2) Fa1 =- Р + пан! я Fnð, Fa= P Fp Р1 пн1 g (4) (5) Блок управления 28 электрически связан с исполнительным устройством 15, позиционным нагрузочным устройством 27, счетчиком импульсов 29, датчиком положения 10, который в свою очередь связан со счетчиком импульсов 29, Поплавковый расходомер жидкости работает следующим образом.

При поступлении жидкости в расходомер при открытом клапане 14 происходит свободный вылив жидкости из сливного канала 13. Уровень жидкости в емкости 1 по закону сообщающихся сосудов находится на линии А-А, называемой "нулевым уровнем", Вследствие недостаточной падьемной силы, действующей на поплавок 2 со стороны жидкости, находящейся в емкости, он опирается на седло б, Навески 19 и 20 находятся в поднятом состоянии, Нить 18 и ее участок 30 вытянуты силой тяжести навесок 19 и 20, Пружина 8 в случае применения пружины растяжения, растянута, а в случае применения пружины сжатия — сжата под действием силы тяжести (веса) поплавка 2.

По сигналу "Замер" с блока управления

28 исполнительное устройство 15 закрывает клапан 14, Начинается наполнение емкости 1. При достижении уровня жидкости в емкости 1, соответствующей линии Б-Б, сила Г„действующая со стороны жидкости на поплавок 2, становится равной весу

Р поплавка 2 за вычетом усилия Fnp пружины 8

Поплавок 2 начинает подниматься. При этом флажок 9 пересекает зону срабатывания датчика положения 10. Датчик 10 выдает сигнал на счетчик импульсов 29, например счетчик времени или счетчик циклов, Начинается счет импульсов. Датчик 10 выдает сигнал также на блок управления

28, который в свою очередь выдает сигнал на позиционное нагруэочное устройство 27.

В зависимости от команды, поданной с блока управления 28, позиционное нагрузочное устройство 27 передвигает нить 18 на определенную позицию и нагружает поплавок 2 одной, двумя либо другим числом навесок в зависимости от поданной команды и числа закрепленный на нити 18 навесок.

При нагружении поплавка одной навеской

19 навеска 20 продолжает натягивать нить

18, а участок нити 30 между навесками 19 и

20 искривляется (см,фиг.2). При этом воздействие сил упругости на поплавок 2 со стороны участка нити ЗО не имеет места, т.к. силы упругости применяемой нити пренебрежительно малы, После нагружения поплавка 2 сила тяжести, воздействующая со стороны нагруженного поплавка 2 на жидкость, превышает выталкивающую силу, действующую со стороны жидкости, и поплавок 2, направляемый стержнями 3 оТНосительно втулки 4, садится на седло 6, Накопление импульсов в счетчике импульсов 29 продолжается, При достижении. уровня жидкости, соответствующей линии В-В, сила F, действующая со стороны жидкости на нагруженный поплавок 2, становится равной весу поплавка 2 и весу навески 19 за вычетом усилия F„p пружины 8. где m„> — масса навески 19;

g — ускорение силы тяжести.

Поплавок начинает всплывать. Флажок

9 пересекает зону срабатывания датчика 10 в том же положении, при котором произошло срабатывание-датчика 10 при подъеме поплавка 2 без нагрузки. Датчик 10 выдает сигнал на счетчик импульсов 29 на блок управления 28. Накопление импульсов прекращается. Блок управления 28 выдает сигнал в позиционное нагрузочное устройЗ0 ство 27 и на исполнительное устройство 14.

Навески 19 и 20 поднимаются в исходное положение. Клапан 15 открывается. Жидкость через каналы 11 и 13 сливается из емкости 1 до уровня А-А.

З5. Разность сил в момент всплытия поплавка 2 с нагрузкой и без нагрузки будет равна

Fa1 Ра = Р+ п н1 ° g Рпр (Р Fnp) (3)

40 или, обозначив Fa1 — Fa = hF>, имеем

Fa — зто сила действия жидкости на поплавок в объеме погруженной части поплавка по линии Б-Б без нагрузки

Fа = п 4p.g, 50 где V — объем погруженной части поплавка без нагрузки; р- удельная масса жидкости ч =s. s, (б) где S — площадь сечения поплавка;

h — глубина погружения поплавка, соответствующая уровню жидкости на линии Б-Б, 1830456 или Fa== Sn h p g; (7) {8) F-! = Чп! Р- 9, (9) Vn! = Sn h! или

Fa = п ггг р 9. (10) или Sn ð (h! — h) = mn! или Sn Atoll "p= пгн! (12) (13) где ЛЬ! = h — h.

S»

Пгж2 = (гтгн! + mn2) —

Sn (17) Для навесок, закрепленных на нити, (14) 30 измеренная масса жидкости будет составлять:

m =Чж р

$к Al p = пгж! (15) к гтгж! = mn! —

F — это сила действия жидкости на поплавок в объеме погруженной части поплавка с нагружением навеской 19; где Чп! — объел» нагруженной части поплавка по линии В-В с нагружением навеской 19

Подставляя (7) и (10) в (4),получаем

Sn гг p- g Sn гг p g = пгн - 9 (1 1) 3а период замера между уровнями Б-Б и В-В в емкость была залита масса жидкости

m®! равная где Чж — объем залитой жидкости между уровнями Б-Б и В-В,Чж = Sn М1г, S — площадь кольцевой поверхности жидкости между наружной поверхностью поплавка 2 и внутренней поверхностью емкОсти 1.

Выражая Чж через Як и Ьг, получим

Разделим выражение (13) на (15) и после преобразований получим

Из выражения (16) следует,. что масса взвешенной жидкости m за период изменения при нагружении поплавка одной навеской равна произведению массы навески

mH! на отношение площади кольцевой поверхности, находящейся между наружной поверхностью поплавка 2 и внутренней поверхностью емкости 1, к площади сечения поплавка 2, Для вычисления расхода испытуемого объекта, например подачи насоса, необходимо измеренную мессу гггж! .отнести к HB копленному в счетчике импульсов 29 времени либо количеству циклов.

Для случая замера расхода при нагрузке поплавка двумя навесками блоком управ5 ления задается команда на нагружение поплавка двумя навесками. В остальном работа расходомера аналогична его работе при замере расхода одной навески.

После первого всплытия поплавка 2 на10 вескэ 19 (см.фиг.3) по команде из блока управления Я8 опускается на центрирующую поверхность 23 поплавка 2, а навеска 20 своей центрирующей поверхностью 24 садится на центрирующую поверхность 22 на15 вески 19. Участок нити 30 между навесками

19 и 20 искривляется, а нить 18 между блоком 26 и нэвеской 20 провисает. После второго всплытия поплавка при заполнении жидкостью объема до уровня Г-Г блока уп20 равления 28 дает команду на подьем навесок 19 и 20 в исходное положение, а клапан

14 открывается. Масса жидкости, измеренная расходомерол» двух навесок, по аналогии с формулой (16) будет составлять

Sê. лгжп = (лгн! + пгн2 + ". + пгнп ) — (18)

Sл

Подача испытуемого насоса для и навесок вычисляется как отношение измерен ной массы к накопленному времени или накопленным циклам.

Применение расходометра поэволитупростить его конструкцию, расширить диапазон измерения, а также уменьшить габариты емкости, Формула. изобретения

1. Поплавковый расходомер жидкости, содержащий напорный канал, разветвленный на сливной канал с клапаном, исполнительным органом и блоком управления и на полость резервуара, внутри которого на направляющих установлен полый поплавок, снабженный грузовыми навесками, сопряженными с устройством нагружения. связанным с блоком управления, бесконтактный датчик положения поплавка и счетчик импульсов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности работы, грузовые навески установлены внутри полого

1830456 поплавка на отрезках нити последовательно и с зазором между собой, поплавок днищем установлен на введенном седле, направляющие выполнены в виде параллельных стержней, при этом напорный канал сообщен с полостью резервуара через его днище и прорези в седле, выход датчика положения соединен со счетчиком импульсов и входом блока управления, а навески, поплавок и седло снабжены центрирующими элементами, причем устройство нагружения выполнено позиционным с числом рабочих позиций, равным числу грузовых навесок.

5 2. Расходомер по п.1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что поплавок связан с резервуаром упругим элементом, компенсирующим вес поплавка, и выполненным в виде пружин сжатия и растяжения, 1830456

РУ

Юб

34 Ю

Составитель Е. Подымов

Техред M.Моргентал Корректор M. Петрова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2519 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета.по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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