Измеритель уровня жидкости

Авторы патента:

ГОНЧАР Игорь Иванович (RU)

КОПЫССКИЙ Сергей Петрович (RU)

ШУБАРЕВ Валерий Антонович (RU)

БОСТРИКОВА Ирина Николаевна (RU)

G01F23/24 - путем измерения сопротивления резистора, изменяющегося за счет контакта с проводящей жидкостью

Владельцы патента RU 2579542:

Открытое акционерное общество "Авангард" (RU)

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения уровня жидкостей при заполнении и опорожнении резервуаров, в частности уровня компонентов жидкого криогенного топлива в емкостях и баках при жестких механических воздействиях. Технический результат - повышение механической прочности и надежности измерителя уровня жидкости, точности его измерений, а также возможность его расположения с наклоном к вертикали, что повышает его универсальность применения для баков (емкостей) различных геометрических конфигураций. Дополнительно повышение технологичности изготовления устройства и снижение его стоимости. Измеритель уровня жидкости, содержащий корпус измерителя с размещенными по его высоте в каждой контрольной точке измеряемых уровней одним или несколькими терморезисторами «точечного» исполнения, отличающийся тем, что корпус измерителя выполнен полым трубчатым с посадочными местами для терморезисторных датчиков, выходы которых проводными линиями связи соединены с внешним измерительным прибором, при этом в контрольных точках измеряемых уровней точечные терморезисторы, установленные в нескольких датчиках, находятся в плоскости, параллельной поверхности жидкости, корпус измерителя при установке расположен вертикально или под углом к вертикали, при этом посадочные места нескольких терморезисторных датчиков установлены под соответствующими углами, зависящими от угла наклона корпуса к вертикали так, что их точечные терморезисторы расположены в контрольных точках измеряемых уровней, а в плане в каждой точке измерения терморезисторные датчики равномерно разнесены относительно друг друга. 8 ил., 2 табл.

Известны измерители уровня жидкости с полым трубчатым корпусом в виде отрезка трубы круглого сечения с размещенными в нем дискретными чувствительными элементами в виде герконов, а снаружи полого трубчатого установлен с возможностью перемещения поплавок с вставками из постоянных магнитов, например:

- патент РФ: RU 2371682 от 27.10.2009, МПК⁸ G01F 23/68, G01F 23/72, «Уровнемер для жидкостей» - [1];

- патент РФ: RU 2135961 от 27.08.1999, МПК⁶ G01F 23/7, «Датчик уровня жидкости» - [2];

- патент РФ: RU 2284482 от 27.09.2006, МПК⁷ G01F 23/74, «Датчик уровня жидкости» - [3].

Недостатком технических решений в [1], [2] и [3] является наличие в них подвижных механических частей, что существенно снижает надежность измерителя, особенно при его использовании для измерения уровня компонентов жидкого криогенного топлива в баках ракет-носителей и особенно в процессе работы их двигателей, то есть при жестких механических воздействиях.

Известны емкостные измерители уровня жидкости с полым трубчатым корпусом коаксиально расположенными электродами, например:

- патент РФ на полезную модель: RU 123942 от 10.01.2013, МПК⁸ G01F 23/26, «Емкостной датчик уровня топлива, предназначенный для эксплуатации в условиях повышенной вибрации» - [4];

- патент РФ: RU 2112931 от 10.06.1998, МПК⁶ G01F 23/26, «Емкостной датчик уровня» - [5];

- патент РФ: RU 2150088 от 27.05.2000, МПК⁷ G01F 23/26, «Измеритель уровня жидкости» - [6];

- патент РФ: RU 2156445 от 20.09.2000, МПК⁷ G01F 23/26, «Система измерения уровня жидкости» - [7].

Недостатком устройств по [4], [5], [6] и [7] является то, что при случайном смачивании электродов этих емкостных измерители уровня жидкости, например при механическом воздействии или при конденсации паров жидкости, они будут выдавать неверные результаты. Кроме того, между коаксиально расположенных электродов возможно капилярное удержание жидкости, что также будет приводить к погрешности в показаниях.

В то же время известны датчики контроля уровня жидкости с терморезисторами «точечного» исполнения, при этом в качестве корпуса в датчиках может быть использована плата с установленными на нее одним или несколькими терморезисторами, например:

- патент РФ: RU 2295115 от 10.03.2007, МПК⁷ G01F 23/00, G01F 1/68, «Датчик контроля уровня жидкости» - [8];

- патент РФ: RU 2310173 от 10.11.2007, МПК⁷ G01F 23/00, G01F 1/68, «Датчик контроля уровня жидкости» - [9];

- патент РФ: RU 2342640 от 27.12.2008, МПК⁸ G01F 23/00, «Датчик контроля уровня жидкости» - [10];

- патент РФ: RU 2456551 от 20.07.2012, МПК⁸ G01F 23/24, «Датчик контроля уровня жидкости» - [11].

Эти датчики могут быть установлены в баке ракеты-носителя, известного например, по статье «Терморезистивные датчики измерения уровня криогенных сред», журнале «Нано- и микросистемная техника» №8 (145), 2012 г., с. 41…45, рис. 5. - [12].

Недостатком установки в бак [12] датчиков контроля уровня жидкости [8], [9], [10] и [11] является то, что для каждого типа таких датчиков необходимо на внутренней поверхности бака устанавливать (например, при помощи сварки) посадочные места - кронштейны с заданным шагом. При этом технологически трудно обеспечить точность установки таких кронштейнов, что усложняет технологию производства и приводит к ее удорожанию. Кроме того, при измерении уровня жидкости при небольшом наклоне бака датчики, расположенные на его противоположных внутренних сторонах будут давать разные показания, что существенно снижает точность измерения, а также снижает надежность эксплуатации изделия с баком в целом.

Также известны устройства для реализации способов измерения уровня жидкости, содержащие корпус измерителя, которым является плата с размещенными по ее высоте в каждой точке измерения (в контрольных точках измеряемых уровней) одним или несколькими терморезисторами «точечного» исполнения с точностью ±1 мм:

- патент РФ: RU 2434205 от 20.11.2011, МПК⁸ G01F 23/00, «Способ контроля дискретных уровней жидкости и система (устройство), обеспечивающая его реализацию» - [13];

- патент РФ: RU 2319114 от 10.03.2008, МПК⁸ G01F 23/74, «Способ контроля дискретных уровней жидкости и система (устройство), обеспечивающая его реализацию» - [14], который является прототипом заявляемого изобретения.

Однако недостатками аналога [13] и прототипа [14] является недостаточная прочность и устойчивость платы с размещенными по ее высоте в каждой точке измерения одним или несколькими терморезисторами «точечного» исполнения. Из этого следует невозможность применения таких устройств в изделиях при их эксплуатации в условиях жестких механических воздействий.

Недостатки аналога и прототипа ставят задачи повышения механической прочности, надежности измерителя уровня жидкости, точности его измерений и технологичности изготовления.

Сущность изобретения заключается в том что измеритель уровня жидкости, содержащий корпус измерителя с размещенными по его высоте в каждой точке измерения (в контрольных точках измеряемых уровней) одним или несколькими терморезисторами «точечного» исполнения, корпус измерителя выполнен полым трубчатым с посадочными местами для терморезисторных датчиков (чувствительных элементов), выходы которых проводными линиями связи соединены с внешним измерительным прибором, при этом в контрольных точках измеряемых уровней точечные терморезисторы установленные в нескольких датчиках (чувствительных элементов) находятся в плоскости параллельной поверхности (зеркалу) жидкости (с точностью не более 2 мм). Корпус измерителя уровня жидкости при установке может быть расположен вертикально. Корпус измерителя уровня жидкости при установке может быть расположен под углом к вертикали, при этом посадочные места нескольких терморезисторных датчиков (чувствительных элементов) установлены под соответствующими углами, зависящими от угла наклона корпуса к вертикали так, что их точечные терморезисторы расположены в контрольных точках измеряемых уровней. В контрольных точках измеряемых уровней посадочные места нескольких терморезисторных датчиков (чувствительных элементов) в плане (при виде сверху) в каждой точке измерения могут быть равномерно разнесены относительно друг друга (два датчика на 180°, три датчика на 120°, четыре датчика на 90° и т.д.).

При этом датчики (чувствительные элементы), выполненные в виде платы с установленными точечными терморезисторами, должны быть установлены так, что плоскость платы должна быть перпендикулярна поверхности (зеркалу) жидкости. Это улучшает быстродействие каждого датчика, т.к. уменьшается время задержки из-за уменьшения смачивания точечного терморезистора в совокупности с платой датчика (чувствительного элемента).

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение механической прочности и надежности измерителя уровня жидкости, а также повышение точности его измерений. Кроме того, техническим результатом является возможность расположения измерителя уровня жидкости с наклоном к вертикали, что повышает его универсальность применения для баков (емкостей) различных геометрических конфигураций.

Повышение механической прочности, надежности измерителя уровня жидкости происходит из-за выполнения его в полом трубчатом корпусе, а повышения точности его измерений - за счет расположения точечных терморезисторов датчиков внутри полого трубчатого корпуса, которое исключает сильные колебания жидкости. Точность также повышается в виду точности изготовления посадочных мест на полом трубчатом корпусе для одинаковых (универсальных датчиков), что повышает технологичность изготовления измерителя уровня жидкости и снижает его стоимость.

Также известен датчик уровня жидкости по патенту Японии: JP 2006329734(A) от 07.12.2006, МПК⁷ G01F 23/22 - [15], содержащий расположенные вертикально две коаксиальные трубы, внешняя металлическая труба с боковыми отверстиями служит корпусом, а на внутренней из полимерного материала закреплены измерительные резисторы.

Недостатком аналога [15] является невозможность его установки под наклонном к вертикали, большая инерционность закрепленных на внутренней трубе терморезисторов, низкая надежность из-за гибкости внутренней трубы.

Введение в формулу изобретения признака «корпус измерителя выполнен полым трубчатым с посадочными местами для терморезисторных датчиков» необходимо для существенного увеличения прочности и устойчивости измерителя уровня жидкости с размещенными по его высоте в каждой точке измерения одним или несколькими терморезистивными датчиками с терморезисторами «точечного» исполнения. При этом расположение точечных терморезисторов внутри полого трубчатого корпуса повышает точность измерения из-за снижения влияния колебаний жидкости внутри резервуара.

Введение признака «выходы (терморезисторных датчиков) проводными линиями связи соединены с внешним измерительным прибором» необходимо для повышения надежности работы устройства, так как его внешний измерительный прибор вынесен из бака (емкости) и не подвергается воздействию криогенных температур.

Введение признака «в контрольных точках измеряемых уровней точечные терморезисторы установленные в нескольких датчиках находятся в плоскости параллельной поверхности жидкости» необходимо для обеспечения снятия показаний измерения и повышения безотказности за счет «горячего резервирования», а расположение точечных терморезисторов в плоскости параллельной поверхности жидкости существенно повышает точность измерения.

Признак «корпус измерителя при установке расположен вертикально» необходим для того, чтобы максимально упростить конструкцию устройства, и технологию ее изготовления в случае, когда это позволяет конфигурация бака или емкости.

Введение признака «корпус измерителя при установке расположен под углом к вертикали, при этом посадочные места нескольких терморезисторных датчиков установлены под соответствующими углами, зависящими от угла наклона корпуса к вертикали так, что их точечные терморезисторы расположены в контрольных точках измеряемых уровней» необходимо для того, чтобы использовать заявленный измеритель уровня жидкости в том случае, когда его вертикальное расположение не возможно из-за конфигурация бака или емкости.

Введение признака «в контрольных точках измеряемых уровней посадочные места нескольких терморезисторных датчиков в плане (при виде сверху) в каждой точке измерения равномерно разнесены относительно друг друга», например, два датчика на 180°, три датчика на 120°, четыре датчика на 90° и т.д. необходимо для того, чтобы обеспечить технологичность изготовления устройства и возможность «горячего резервирования».

При использовании измерителя уровня жидкости для недиэлектрических или агрессивных жидкостей датчики должны иметь защитную оболочку, например печатная плата с установленным точечным терморезистором и проводами может быть покрыта одним или несколькими защитными слоями (лакам, краской, суспензией и т.д.).

На фиг. 1 представлены некоторые из возможных сечений полого трубчатого корпуса с установленными терморезистивными датчиками: а) круглого сечения - 2 датчика, б) треугольного сечения - 3 датчика, в) четырехугольного сечения - 4 датчика. На фиг. 2 - схемы вариантов расположения измерителя уровня жидкости с установленными в них датчиками: а) вертикальная установка, б) установка под углом к вертикали. На фиг. 3 - чертеж с разрезом устройства измерителя уровня жидкости для вертикальной установки с полым трубчатым корпусом выполненным в виде круглой трубы и с тремя датчиками в каждой контрольной точке измеряемых уровней. На фиг. 4 - фотография готового изделия по фиг. 3. На фиг. 5 - датчик (терморезисторный чувствительный элемент) с «точечным» терморезистором. На фиг. 6 - экспериментальная подложка с двумя пленочными резисторами, используемыми в качестве «точечных» терморезисторных чувствительных элементов датчиков контроля уровня. На фиг. 7 - осциллограмма изменения сигнала при пересечении жидким азотом границы жидкость - газ двумя «точечными» терморезисторами, представленными на фиг. 6. На фиг. 8 - графики изменения сопротивлений датчиков измерителя контроля уровня при заправке бака жидким кислородом.

Измеритель уровня жидкости содержит полый трубчатый корпус (1) с посадочными местами (2) для терморезисторных датчиков (3) с точечными терморезисторами (4), выходы которых проводными линиями связи в виде изолированных проводов (5) соединены с внешним измерительным прибором (на фигурах не показан). В контрольных точках измеряемых уровней точечные терморезисторы (4) установленных нескольких датчиков (3) находятся в плоскости параллельной поверхности (6) жидкости (7). В сечении корпус (1) измерителя уровня жидкости может быть выполнен в различных вариантах, например представленных на фиг. 1: а) круглого сечения, б) треугольного сечения, в) четырехугольного сечения (и т.д.), и иметь в контрольных точках измеряемых уровней один или несколько датчиков (3). Выбор сечения корпуса (1) зависит от конструктивных особенностей и прочностных требований самого измерителя, применяемых терморезистивных датчиков (чувствительных элементов) и самого бака или емкости. При этом корпус измерителя (1) при установке может быть расположен вертикально, когда это позволяет конфигурация бака или емкости и при этом максимально упрощается конструкцию устройства, и технологию ее изготовления см. фиг. 1а) и фиг. 3. В том случае, когда вертикальное расположение корпуса (1) измерителя уровня жидкости не возможно из-за конфигурации бака или емкости он может быть расположен под углом «α» к вертикали. При этом посадочные места (2) нескольких терморезисторных датчиков установлены под соответствующими углами «β» и «γ» см. фиг. 2б), зависящими от угла наклона корпуса «α» к вертикали так, что их точечные терморезисторы (4) расположены в контрольных точках измеряемых уровней в плоскости параллельной поверхности (зеркалу) жидкости (6). В контрольных точках измеряемых уровней посадочные места (2) нескольких терморезисторных датчиков (3) в плане (при виде сверху) в каждой точке измерения могут быть равномерно разнесены относительно друг друга, как показано на фиг. 1а), б) и в).

Представленный на чертеже по фиг. 3 и на фотографии по фиг. 4 готовый измеритель уровня жидкости дополнительно содержит верхнюю крышку (8), боковые отверстия (9) для газовой фазы (паров жидкости или газа наддува), нижнюю крышку (10) со сквозными отверстиями (11) для прохождения жидкости (7) и центральным болтом (12) с помощью которого устройство крепится к днищу бака или емкости. По внешней поверхности корпуса (1) изолированные провода линий проводной связи (5), соединены с контактами гермовывода, расположенного в стенке в верхней части бака или емкости, и, далее электрическим кабелем к внешнему измерительному прибору (на фигурах не показаны). Провода линий проводной связи (5) могут быть, как представлено на фиг. 4 для обеспечения компактности измерителя и повышения его надежности, прикреплены (примотаны) жгутом или лентой (13) к внешней поверхности корпуса (1).

Заявленный измеритель уровня жидкости может быть применен как для систем заправки бака (емкости), так и для систем контроля расходования жидкости. В частности для наземных систем заправки изделия компонентами топлива так и для систем контроля управления расходованием этих компонентов при эксплуатации изделия.

Работает измеритель уровня жидкости следующим образом. Корпус (1) измерителя уровня жидкости в рабочем состояния установлен, например, в баке криогенной жидкости изделия, при помощи центрального болта (12) и других установочных приспособлений, например оттяжек, прикрепленных к стенкам бака. При заправки жидкостью (7) бака, последняя через отверстия (11) в нижней крышке (10) поступает во полость трубчатого корпуса (1), при этом поверхность (зеркало) (6) жидкости (7) начинает подыматься вверх. Все установленные в посадочных местах (2) «точечные» терморезисторы (4) датчиков (3) (чувствительных элементов) находятся в нагретом состоянии. При достижении зеркалом жидкости (6) первых снизу терморезисторов (4), последние охлаждаются жидкостью (7) и меняют свое электрическое сопротивление, значение которого по изолированным проводам (5) через гермовывод передается на внешний измерительный прибор, который анализирует все датчики (3) и выдает сигнал потребителю о достижении зеркалом жидкости (6) первой снизу контрольной точки измеряемого уровня. При этом вытесняемая из полого корпуса (1) газовая фаза выходит из него возле верхней крышки (8) через боковые отверстия (9). Далее, при продолжении заправки зеркало жидкости (6) достигает вторых, третьих и т.д. «точечных» терморезисторов (4) датчиков (3) и весь процесс повторяется до полной заправки бака. О завершении процесса заправки будет получен сигнал от «точечных» терморезисторов (4), расположенных в контрольных точках соответствующих номинальному уровню заправки (расположенных в верхней части бака). После этого внешний измерительный прибор выдает команду на остановку процесса заправки бака.

В процессе работы (эксплуатации) изделия - опорожнения бака, уровень жидкости (7) постоянно уменьшается и зеркало жидкости (6) поочередно проходит через «точечные» терморезисторы (4) датчиков (3) от верхних до нижних. При этом терморезисторы (3) из жидкостной фазы переходит в газовую, «теплосъем» от них уменьшается, что приводит к увеличению температуры и сопротивления, значение которого передается на внешний измерительный прибор, из которого информация об уровне (определяющим количество жидкости) поступает в систему управления работой изделия.

По применяемым в измерителе уровня жидкости датчикам (чувствительным элементам) с точечными терморезисторами можно отметить следующее. Точечные терморезисторы построены на эффекте изменения сопротивления резистора при пересечении резистором границы жидкость - газ. Для уменьшения времени задержки, определяемого изменением сопротивления и достижения им пороговой величины, условно соответствующей границы жидкость газ, необходимо увеличить температуру нагретого тела резистора и уменьшить его габаритные размеры.

Использование микроэлектронной технологии для изготовления пленочных резисторов на тонких теплоизоляционных подложках позволяет значительно уменьшить размеры резистора и реализовать повышение температуры нагретого тела более 40°C относительно температуры окружающей среды при токе нагрева не более 10 мА, что позволяет их использовать и в взрывоопасной зоне. Так как на величину сопротивлений тонкопленочных резисторов существенное влияние оказывают погрешности формирования рисунка, поэтому при изготовлении пленочных резисторов были использованы прецизионные фотошаблоны.

На фиг. 6 представлена экспериментальная подложка с пленочными резисторами, изготовленные на тонкой подложке, которая установлена на печатной плате. Для измерения изменений сопротивлений терморезисторных чувствительных элементов удобно использовать балансную схему, в одно из плеч которой включается чувствительный элемент. По изменению напряжения в диагонали балансного моста можно определить чувствительность и быстродействие терморезисторных чувствительных элементов и оценить возможность их использования для измерений изменений уровня в контрольной точке месте установки элемента. Резисторы в такой схеме выбирались из условия обеспечения потребления малой мощности. Для снижения влияния смачивания на быстродействие пленочный резистор на тонкой подложке смещен к краю подложки.

В результате испытаний в жидком азоте устройства по фиг. 6 установлено, что «точечные» терморезисторы имеют большую величину задержки сигнала, в среднем на 40% несмотря на большую температуру нагрева и потребляемую мощность, за счет влияния смачивания и образования капли в глухом отверстие под пленочным резистором. На фиг. 7 представлена осциллограмма изменения сигнала в диагонали балансного моста при пересечении границы жидкость - газ в азоте двумя «точечными» терморезисторами, расположенными на расстоянии друг от друга 1 мм.

Время задержки, определяемое по уровню 0,63 изменения напряжения относительно максимальной величины, при токе нагрева 8 мА в воздухе при нормальной температуре окружающей среды составляет не более 0,2 с.

Для испытаний был использован сосуд Дьюара с двумя вертикальными окнами для визуального наблюдения положения чувствительных элементов относительно уровня жидкого компонента. Перемещение чувствительных элементов прикрепленных к штанге осуществлялась с использованием микрометрического механизма. Результаты испытаний приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1
Результаты испытаний в жидком азоте (01…05 датчики - чувствительные элементы датчика изготовлены на подложке с титановыми резисторами)
№ ЧЭ	R_o, Ом	I_в, мА	U_в, мВ	R_в, Ом	I_n, мА	U_n, мВ	R_n, Ом	I_h, мА	U_h, мВ	R_h, Ом
01	156	5,7	986	173	8,4	704	84	7,0	857	122
02	157	5,7	986	173	8,4	707	84	7,4	820	111
03	157	5,7	987	174	8,4	706	84	7,2	832	115
04	156	5,7	985	174	8,4	705	84	7,2	838	117
05	144	5,9	956	162	7,8	678	78	7,8	777	100

В табл. 1 использованы следующие обозначения:

R_o - сопротивление чувствительного элемента при температуре 20°C; I_в, U_в, R_в - ток нагрева, напряжение на чувствительном элементе и его сопротивление в воздухе; I_n, U_n, R_n - ток нагрева, напряжение на чувствительном элементе и его сопротивление в жидкости; I_h, U_h, R_h - ток нагрева, напряжение на чувствительном элементе и его сопротивление в парах над зеркалом жидкости.

Изменение напряжения на сопротивление «точечного» терморезистора при пересечении им границы жидкость - газ в азоте при токе нагрева не более 10,5 мА в жидкости составляет не менее 110 мВ, а при токе нагрева не более 8,5 мА в жидкости - не менее 130 мВ.

Таблица 2
Результаты испытаний в жидком водороде (01…05 датчики - чувствительные изготовлены на подложке с титановыми резисторами)
№ ЧЭ	R_o, Ом	I_n, мА	U_n, мВ	R_n, Ом	I_h, мА	U_h, мВ	R_h, Ом
01	156	8,7	671	77,1	9,2	623	68
02	157	8,78	668	75,9	9,2	624	68
03	157	8,4	665	75,8	9,2	624	68
04	156	8,4	662	75,1	9,4	625	68
05	144	7,8	636	70,2	9,4	595	63

В табл. 2 использованы те же обозначения, что и в табл. 1.

На основании экспериментальных результатов были разработаны и изготовлены датчики измерения изменений уровня криогенных жидкостей.

Датчик (чувствительный элемент датчика) содержит печатную плату, подложку с «точечным» терморезистором, соединительные провода. В печатной плате у края одной из сторон выполнено отверстие, над которым размещена подложка с терморезистором.

При проведении пробной заправки изделия терморезистивные датчики срабатывали поочередно по мере заполнения бака компонентом. При штатной заправке изделия датчики срабатывали в соответствии с графиками, приведенными на рис. 8. На графике четко видна последовательность срабатывания датчиков DPU в соответствии с их размещением в измерителе уровня жидкости.

Использование терморезисторных датчиков измерения уровня позволяет не только обеспечить высокую точность определения уровня в контрольной точке при снижении массогабаритных параметров по сравнению с емкостными, индуктивными и поплавковыми аналогами, но и значительно упростить схему измерения параметров.

Разработанные датчики с «точечными» терморезисторами успешно прошли испытания на функционирование в криогенных средах: азоте и кислороде. Малые габаритные размеры низкий уровень потребляемой мощности, высокая чувствительность и быстродействие позволяют их использовать в представленном в настоящей заявке измерителе уровня жидкости.

Полагаем, что заявляемый измеритель уровня жидкости обладает всеми критериями изобретения, так как:

- измеритель уровня жидкости в совокупности с ограничительными и отличительными признаками формулы изобретения является новым для конструирования жидкостных уровнемеров с термоэлектрическими датчиками и, следовательно, соответствует критерию "новизна";

- совокупность признаков формулы изобретения - измеритель уровня жидкости неизвестна на данном уровне развития техники и не следует общеизвестным правилам создания новых конструкций жидкостных уровнемеров с термоэлектрическими датчиками, что доказывает соответствие критерию "изобретательский уровень";

- реализация предложенного измерителя уровня жидкости не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей апробирования при проведении экспериментальных работ, откуда следует соответствие критерию "промышленная применимость".

Литература

1. Патент РФ: RU 2371682 от 27.10.2009, МПК⁸ G01F 23/68, G01F 23/72, «Уровнемер для жидкостей».

2. Патент РФ: RU 2135961 от 27.08.1999, МПК⁶ G01F 23/7, «Датчик уровня жидкости».

3. Патент РФ: RU 2284482 от 27.09.2006, МПК⁷ G01F 23/74, «Датчик уровня жидкости».

4. Патент РФ на полезную модель: RU 123942 от 10.01.2013, МПК⁸ G01F 23/26, «Емкостной датчик уровня топлива, предназначенный для эксплуатации в условиях повышенной вибрации».

5. Патент РФ: RU 2112931 от 10.06.1998, МПК⁶ G01F 23/26, «Емкостной датчик уровня».

6. Патент РФ: RU 2150088 от 27.05.2000, МПК⁷ G01F 23/26, «Измеритель уровня жидкости».

7. Патент РФ: RU 2156445 от 20.09.2000, МПК⁷ G01F 23/26, «Система измерения уровня жидкости».

8. Патент РФ: RU 2295115 от 10.03.2007, МПК⁷ G01F 23/00, G01F 1/68, «Датчик контроля уровня жидкости».

9. Патент РФ: RU 2310173 от 10.11.2007, МПК⁷ G01F 23/00, G01F 1/68, «Датчик контроля уровня жидкости».

10. Патент РФ: RU 2342640 от 27.12.2008, МПК⁸ G01F 23/00, «Датчик контроля уровня жидкости».

11. Патент РФ: RU 2456551 от 20.07.2012, МПК⁸ G01F 23/24, «Датчик контроля уровня жидкости».

12. Журнал: Нано- и микросистемная техника №8 (145), 2012 г., «Терморезистивные датчики измерения уровня криогенных сред» с. 41…45, рис. 5.

13. Патент РФ: RU 2434205 от 20.11.2011, МПК⁸ G01F 23/00, «Способ контроля дискретных уровней жидкости и система (устройство), обеспечивающая его реализацию».

14. Патент РФ: RU 2319114 от 10.03.2008, МПК⁸ G01F 23/74, «Способ контроля дискретных уровней жидкости и система (устройство), обеспечивающая его реализацию» - прототип.

15. Патент Японии: JP 2006329734(A) от 07.12.2006, МПК⁷ G01F 23/22, «Датчик уровня».

Измеритель уровня жидкости, содержащий корпус измерителя с размещенными по его высоте в каждой контрольной точке измеряемых уровней одним или несколькими терморезисторами «точечного» исполнения, отличающийся тем, что корпус измерителя выполнен полым трубчатым с посадочными местами для терморезисторных датчиков, выходы которых проводными линиями связи соединены с внешним измерительным прибором, при этом в контрольных точках измеряемых уровней точечные терморезисторы, установленные в нескольких датчиках, находятся в плоскости, параллельной поверхности жидкости, корпус измерителя при установке расположен вертикально или под углом к вертикали, при этом посадочные места нескольких терморезисторных датчиков установлены под соответствующими углами, зависящими от угла наклона корпуса к вертикали так, что их точечные терморезисторы расположены в контрольных точках измеряемых уровней, а в плане в каждой точке измерения терморезисторные датчики равномерно разнесены относительно друг друга.

Изобретение относится к технике измерения уровня потока жидкости, протекающего по открытому каналу. Техническим результатом является повышение надежности измерения уровня.

Кондуктометрический способ измерения уровня жидкости // 2559117

Изобретение относится к области контроля уровня электропроводных сред, преимущественно жидких металлов в атомно-энергетической промышленности. Кондуктометрический способ позволяет измерять уровень жидкого металла без введения каких-либо элементов конструкции уровнемера внутрь резервуара, где находится жидкий металл.

Способ определения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером // 2548579

Изобретение относится к области криогенной техники. Способ измерения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером с точечным резистивным датчиком температуры марки ТВО и контроллером управления процессом измерения отличается тем, что датчик устанавливается на разных уровнях и определяется разброс показаний значений сопротивления датчика: стабильный и малый разброс указанных значений характеризует расположение датчика в жидкой среде гелия, несколько худший разброс указанных значений характеризует расположение датчика в газообразной среде, наибольший разброс указанных значений соответствует положению датчика у поверхности жидкого гелия, и по итогу анализа разброса показаний сопротивления определяют уровень жидкого гелия.

Сигнализатор уровня жидкого азота // 2523085

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости и может быть использовано в автоматических системах автоматики и аварийной сигнализации для измерения уровня жидкого азота.

Датчик границы сред (дгс) для нефтеводяной фильтрующей установки (нвфу) // 2509985

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для контроля и сигнализации границы раздела сред нефтепродукт-вода в установках для очистки воды от нефтепродуктов или обводненных нефтепродуктов от воды.

Устройство для измерения электропроводности и устройство для обработки жидкости // 2507485

Описывается устройство (1) для измерения электропроводности, по меньшей мере, для определения уровня наполнения электропроводных жидкостей. Предусмотрен измерительный элемент (10), по меньшей мере, с одним несущим корпусом (12) и, по меньшей мере, двумя, имеющими первый (42) и второй (44) концы и проходящими в вертикальном направлении электродами (40а, b), причем электроды (40а, b) в зоне первого конца (42) имеют, по меньшей мере, одну экранированную зону (22), и каждый электрод (40а, b) имеет, по меньшей мере, одну первую и одну вторую соответственно граничащую с экранированной зоной (22) свободную контактную поверхность (46, 52).

Способ определения уровня раздела фаз в каналах // 2506544

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при определении раздела фаз в парогенерирующих установках. Способ заключается в том, что устанавливают датчик, выполненный, например, в виде электропроводной проволоки, в канале по направлению силы тяжести нагревают датчик путем пропускания тока через датчик, измеряют электрическое сопротивление датчика R, отличающийся тем, что измеряют ток I, проходящий через датчик, определяют приращение температуры датчика на участках датчика, контактирующих с паровой и жидкой фазами Δtп=I2R/πdLαп, Δtж=I2R/πdLαж, определяют удельное электрическое сопротивление датчика, контактирующего с паровой и жидкой фазами ρп=ρ0(1+βΔtп), ρж=ρ0(1+βΔtж), определяют толщину парового hп и жидкостного слоя hж:hп=(RS-ρжL)/(ρп-ρж), hж=L-hп, где ρж и ρп - удельное электрическое сопротивление датчика, находящегося в жидкой ρж и паровой фазе соответственно; R - электрическое сопротивление датчика; I - ток через датчик; L - длина датчика; S - поперечное сечение датчика, β - термический коэффициент сопротивления, d - диаметр датчика, ρ0 - удельное электрическое сопротивление материала датчика при t=20°C, αп, αж - коэффициенты теплоотдачи на поверхности датчика при взаимодействии с паровой и жидкой фазами.

Измеритель уровня сжиженного гелия // 2505789

Изобретение относится к устройствам для определения уровня криогенной жидкости и может быть применено как в криогенерирующих установках, так и в системах, потребляющих криопродукцию.

Датчик контроля уровня жидкости // 2456551

Изобретение относится к приборостроению, а именно к дискретным датчикам контроля уровня, и может быть использовано в системах и приборах для контроля уровня топлива при хранении, заправке, а также в процессе работы двигателей на криогенном топливе при жестких механических воздействиях.

Емкостный способ измерения уровня жидкостей и устройство для его осуществления // 2407993

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для измерения уровня диэлектрических и токопроводящих жидкостей, например в резервуарах с нефтью или нефтепродуктами.

Способ определения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером // 2579774

Изобретение относится к области криогенной техники и может быть использовано в различного рода накопительных сосудах. Предложен способ измерения уровня жидкого гелия дискретным уровнемером с точечным датчиком, содержащим резистивный датчик температуры марки ТВО и контроллер управления процессом измерения. Новым является то, что анализируют изменение значений сопротивления датчика при запитке его поочередно током 0,1 и 3 мА и по величине скачка сопротивления судят о фазе вещества. Технический результат - определение уровня жидкого гелия точечным датчиком без предварительной калибровки. 2 ил.

Динамический датчик уровня жидкости // 2615910

Изобретение может быть использовано для контроля уровня жидкости в различных сосудах. Динамический датчик уровня жидкости, содержащий мостовую схему с включенным в ее плечо измерительным резистором, выполненным по длине контролируемого столба жидкости, с последовательно подключенными операционным усилителем, аналого-цифровым преобразователем, бортовым компьютером, в котором имеется пластмассовый корпус трубчатого сечения, на внешней поверхности которого выполнена резьба для крепления, на всей внутренней поверхности напыление оксидным порошком, с нижнего торца закрыто пластмассовым диском с отверстиями, покрытым снизу сеткой, а сверху корпус закрыт навинчивающейся пластмассовой крышкой, имеющей контакты на внешней поверхности, со сквозными отверстиями и пластмассовым стержнем, равным по длине с корпусом и установленным соосно с зазором от внутренней поверхности корпуса, имеющим снаружи по всей длине напыление оксидным порошком. Техническим результатом является постоянный контроль уровня жидкости, в любой емкости проводящей и непроводящей, повышение точности показания прибора. 2 ил.

Способ реализации датчика уровня // 2619314

Изобретение может использоваться для контроля уровня как нагреваемых, так и ненагреваемых электролитов, растворов и/или промывной воды в ваннах гальванических линий. Способ реализации датчика уровня включает изготовление основания и размещение через расположенные в нем отверстия чувствительных элементов, включая общий электрод и/или электрод для контроля наличия жидкости в ванне, подключенных к устройству для контроля уровня. Размещение чувствительных элементов выполняют с возможностью их вертикального перемещения и фиксации их положения внутри соединяемых с нижней поверхностью основания датчика уровня и/или кронштейна для размещения последнего проходных втулок, выполненных с резьбой и цапфовыми зажимами или соединенных с резьбовыми элементами, оснащенными цапфовыми зажимами, используемыми для фиксации выбранного положения электродов с помощью гаек, фиксирующих выбранные положения чувствительных элементов. При этом металлические электроды размещают либо в трубках из неэлектропроводного материала, либо в общем экране. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей способа при регулировке положения электродов датчика уровня и снижение вероятности ложных срабатываний. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Зонд для контроля поверхностного уровня текучей среды в сосуде и способ для установки зонда в сосуде // 2645127

Настоящее изобретение относится к способу установки зонда для контроля поверхностного уровня текучей среды в сосуде, установленного внутри сосуда с его внешней стороны, а также к сосуду для использования в указанном способе. Указанный сосуд (2) имеет боковую стенку (6) и первое отверстие (22) в боковой стенке (6) для установки зонда (20, 120) внутрь сосуда (2) для контроля уровня текучей среды, при этом зонд (20, 120) имеет первый конец (24'), второй конец (24") и детектор (24), расположенный между ними. При этом детектор (24) имеет множество датчиков (38) вдоль его длины и средство (40) для передачи, при его использовании, связанной с поверхностным уровнем информации от датчиков на средство управления. При этом зонд (20) снабжен первым средством (28) и по меньшей мере вторым средством (36) для прикрепления зонда (20). Передающее средство (40) установлено в соединении с первым или вторым средствами (28; 36) закрепления, при этом первое отверстие (22) имеет такие размеры, что обеспечивается возможность введения второго средства (34, 36; 136) закрепления зонда (20, 120) внутрь сосуда (2). Техническим результатом является возможность легкой установки и обслуживания, поскольку зонд устанавливается снаружи сосуда. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.