Уровнемер

 

) ..--.Щ" - тентр

ОП ИСАНЙ

ИЗОБРЕТЕН И

Союз Советскт

Соцмьлистммеских

Республик

fQQ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТИЛЬСТВ (61) дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 03. 03..75(21) 2093117/10 с присоединением заявки №(23) Приоритет (43) Опубликовано 05.09.77Бюллетень М (45) Дата опубликования описания 10.).

Г 23/3.0

Госудерстееииый комитет

Совета Миииотрое СССР ео делам изобретений и отирытий

81. 128, еа.е} (72) Авторы изобретения

А. М. Мартынов, В. П. Либер, Ю. Б. Сухачевский и А. С. Кулев

P}) Заявитель (54) УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области измерй. тельной техники и может быть использовано для измерения уровня жидкости в емкостях,, 1 и технологических аппаратах.

Известны уровнемеры, содержащие корпус, л в котором расположен поттлавок, связанный с винтообразной осью, в верхней части которой находится указатель 11).

Известны также уровнемеры, содержашие корпус, поплавок, перемещающийся вдоль ц вертикальной оси rro направлякеиим, подвижный ходовой винт, расположенный вертикально и зафиксированный от осевого перемещения (2). В этих уровнемерах на поплавке закреплена гайка, резьба которой выполиейа )5 с большым углом подьема винтовой линии.

Резьба гайки взаимодействует с резьбой винта, установленного вертикально в подшипни ках. При изменении уровня жидкости в корпусе уровнемера поплавок, зафиксированный 20 от поворота, вместе с гайкой перемешается вертикально вдоль винта. При этом винт, зафиксированный от осевого перемещения с помощью пят, поворачивается на соответ ствуташий угол. Угол доворота винта фик,й

l сируется устройством, например стрелкой я шкалой, Однако отмечается низкая точность измерения в связи с наличием тренчя в винтовой паре, в направлякнцих, фиксирующих поплавок or поворота, н в опорах, радиальных и осевых. Трение в этих эчементех тормозит поплавок, и он не может то ьно следить за уровнем жидкости.

Известен также уровнемер, содержащий поплавок, свободно установленный на ходовом винте, преобразователь положения поплавка, направляющие и регистрирующее уст ройство (31. Однако с изменением уровня

I I жидкости поплавок стремится i следовать за уровнем. При этом гайка„закрепленная на поплавке, своей резьбой1 с большим vr лом подьема винтовой линии вовдействует на винтовую поверхность резьбы винта, который вследствие этого поворачивается на определенный угол. Недостатком известного уровнемера является низкая точность измерения уровня в связи с наличием сил грения в винтовой паре, в направляющих, воспринимающих реактивную силу, действующую на поплавок в опорах винта,,осевых и ради

571704 альных, трения ползунка оконтакты,,в также в связи с необходимостью обеспечения большого угла подьема винтовой линии пары винтгайха, так как при малом угле подъе ма винтовой линии величина силы трения в винтовой паре становится очень большой по отношению к силе, поворачивающей винт.

При изменении уровня жидкости появляется выталхиваюшая сила, действующая на поплавок. Эта сила, пропорциональная величине изменения уровня, стремится переместить поплавок в положение, соответствуклцее новому уровню жидкости. Точному следованию поплавка за уровнем жидкости препятствуют силы трения. Чем больше суммарная величина сил трения в укаэанных элементах, тем большая сила необходима для i поворота винта, а значит тем больше будет отставать поплавок от изменившегося уровня жидкости.

Цель изобретения - повышение точности измерения уровня жидкости. Это достигается тем, что преобразователь положения поплавка выполнен дифференциально-трансформаторным и жестко укреплен на поплавке, кон-2 цы П-образных магнитопроводов преобразователя входят в углубление резьбы ходового винта, а вторичные обмотки преобразователя подключены через усилитель х электродвигателю. 30

На фиг, 1 представлен описываемый уровнемер с механическими направляющими; на фиг. 2 - пример конструктивного выполнения устройства с магнитной системой цент.ровки поплавка; на фиг. 3 - электричесхая З„ схема.

Уровнемер состоит из корпуса 1, внутри которого имеется поплавок 2 с установленным на нем дифференциально-трансформаторным датчихом с трансформаторами 3 и 4, 40 закрепленным на стойхе 5. Магнитопроводы трансформаторов датчиков состоят из П-образных сердечников 6 и 7, свободные кон цы которых входят в углубление резьбы ходового винта 8, выполненного из магнито-4> проводного материала, Между концами магнитопроводов 6 и 7 .и выступами винтовой нарезки ходового винта 8 образованы зазо- ры А и A . Винт 8, вращающийся в радиальных опорах 9 и зафиксированный в осе- 50 вом направлении пятой 10, через зубчатую пару соединен с приводным реверсивным электродвигателем 11. Кроме того, ходовой винт 8 напрямую через зубчатую пару 12 и редуктор 13 кинематически связан с тре- 55 мя сельсинами 14-16, которые являются первичными датчиками вращения винта 8.

Сельсины .14-16 электричесхи связаны с вторичныл и приборами - сельсинами - приемниками 17-19, сблокированнъ1ми с показы- 60

j ваюшими приборами. Первичные Ф обмотки

Tpénoôo Mé торов 3 п 4 сoegnиеlnn последовательноо и подключены к источнику питания, а вторичные обмотки 7/ подключены встре пю (дифференциально и подсоединены к усилителю 20. Для центровки поплавка 2 служат напрарляюшие ? 1. B случае ислользования магнитной системы центровки на поплавке 2 устанавливается кольцевой мат нит 22, ориентированный одноименными полюсами относительно кольцевого магнита 23, укрепленного на ходовой гайке 24, зафиксированной от поворота направляющими тягами 25. При вращении винта 8 одновременно с движением поплавка 2 вдоль оси перемешается гайка 24 с магнитом 23. Благодаря тому, что магниты 22 и 23 ориентированы друг к другу одноименными полюсами, поплавок 2 постоянно находится v отцентрованном положении.

Уровнемер работает следующим образом, При повышении уровня жидкости в корпусе íà величину 11 поплавок 2, а вместе с ним и дифференциально- трансформаторный датчик поднил1ак)тся на эту же величину..

При этом зазор A между концами П-образного сердечника 6 и верхней поверхнс -.тью витка резьбы увеличивается на величину4Ии становится равным Д z + ЬЪ . В то же время зазор А„между .концами сердечника

7 и нижней поверхностью витка резьбы винта 8 уменьшается на величину и Й и ста новится равным А„- 5f), При этом сопротивление магнитопровода трансформатора 3 увеличивается, а сопротик ление магнитопровода трансформатора 4 уменьшается. В связи с этим напряжение на вторичной обмотке трансформатора 3 умен шается, а напряжение вторичной обмотки трансформатора 4 увеличивается, Результирующее напряжение во вторичной пепи трансформаторов становится не равным нулю. Оно подается на усилитель, управляющий электродвигателем привода ходового винта, Электро, двигатель включается и вращает ходовой винт 8 до тех пор, пока зазоры Л„ и Л не станут равными. При этом сопротивление магнитных цепей выравнивается, выравнивается напряжение во вторичных обмотках трансформаторов 3 и 4, суммарное напряжение вторичных обмоток трансформаторов становится равным нулю и электродвигатель привода ходового винта выключается, Таким образом, система приходит в новое устойчивое положение. При этом винт поворачивается в новое положение, которое фиксируется вторичными приборами.

Сельспн 14 соединен с Винтом напрямую и является датчиКом точного отсчета. Сельсин 15, соединенный с валом 8 через пони57 17,04 жаюшую зубчатую пару 12, дает средние показания, а сельсин .LG, соединенный с винтом через редуктор, дает грубые показания. При опускании поплавка 2 фаза резуль тируюшего тока, возникающего в цепи вто- 5 ричных обмоток трансформаторов 3 и 41меняется В результате электродвигатель .1 1 врашает винт 8 в противоположную сторону.

С каждого сельсина показания приходят на свой вторичный прибор. Например, сельсин 10 точного отсчета 14, связанный с ходовым винтом 8 напрямую, фиксирует доли миллиметра перемешения поплавка, сельсин 15миллиметры, а сельсин 16 - сантиметры.

При этом передаточное число зубчатой пары 15

12 будет десять, а редуктора - 13-100.

Точность поплавкового уровнемера зависит от точности следования поплавка эа уровнем жидкости и точности слежения за положением поплавка, Точность слежения 0 поплавка за уровнем жидкости в большой степени зависит от сопротивления движения поплавка, вызываемого силами трения. Она тем выше, чем меньше суммарная сила трения, воздействуюшая на поплавок. За счет 25 отсутствия пары "винт-гайка отсутствует полностью трение о винт, и поплавок свободно следует за уровнем жидкости. Кроме того, так как поплавок не поворачивает ходовой винт, наличие трения в опорах хода- 30 вого винта также не влияет на перемешение поплавка. ХОЦОВОЙ Винт поеГОРдчив11О Гс11 электродвигателем, крутящий момент когс» рого всегда может быть Выбран достаточно большим с тем, чтобы трение в Опорах не окаэь1вало сушественного вгп1я11ия на точность с:лежеиия эа поплавком.

Формула изобретения

Уровнемер, содержаший поплавок, свободно установленный на ходовом винте, преобразователь положения поплавка, напрввляюшие и регистрируюшее устройство, о т л ич аюш и йс я тем, что, с пельюповышения точности измерений, преобразователь положения жестко укреплен на поплавке, выполнен дифференциально-трансформа т орны м с П-образными магнитопровсиц1ми, кон10. которых Входят Г "уГ11уб1тние "(-.Ç,б. . i(пОВОго Винта, а Вторичные О61.1РтKH I) 1 ; 16;.><1. )0 " тели подклкм1ены 1ере усилитол1, к:-.,: ектродвигателю.

Источники инфо11ма1В1И, 11р11ня Г е мание при экспертизе:

1. Лкп. заявка ФРГ 1;:. 21 1. . ",91, кл. 42 е 31(01. 24,05,73Ä

AKH. заявка ф ранцин, (: 1 0; и у. (, кл. С 01 $ 23/00„1.,)72

3. Патент С111Л Ио 3 (090:,кл. 7 . - .1.".., 1973, Ф

571704

Составитель Л. Массальская

Редактор О. Филиппова Техред ц. круговая Корректор C. Щекмар ..

Заказ 3019!28 Тираж 907 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35„Рауисхая наб„д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4