Уровнемер

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

РесПублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 30.03.76 (21) 2339446/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Государстееиимй комитет

СССР по делам изобретений и открытий. Опубликовано 15.05.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.79

О. О. Садлаев, А. С. Данилевский, В. Т. Косюра, В. И. Касьянов и Л. Г. Колобродов (72) Авторы изобретения

Всесоюзный научно-исследовательский институт виноделия и виноградарства «Магарач» (71) Заявитель (54) УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к области приборостроения и предназначено для измерения уровня жидкостей.

Известен уровнемер, содержащий пустотелый поплавок с заключенным внутри электрическим преобразователем в виде двух параллельных изогнутых по радиусу, металлических пластин, по ребрам которых перемещается металлический шарик, изменяющий сопротивление участка пластин от их концов до точек контакта с шариком (1).

Недостатком указанного уровнемера является низкая точность измерения, вызванная колебательным движением шарика при быстром перемещении поплавка.

Известен также уровнемер, содержа ций шарнирно-укрепленный пустотелый поплавок с заключенным внутри электрическим преобразователем в виде двух параллельных, изогнутых по радиусу, металлических пластин и полого металлического шарика и демпфирующее устройство, выполненное в виде обхватывающей пластины преобразователя камеры, образующей с поверхностью шарика лимитированный зазор (2).

Недостатками этого уровнемера являются неравномерность шкалы и узкая область применения, обусловленная невозможностью измерения всего диапазона уровней в резервуарах, имеющих высоту вдвое большую, чем диаметр.

Из известных уровнемеров наиболее близким по технической сущности к изобретению является уровнемер, содержащий цилиндрический поплавок, связанный с направляющей трубкой, демпфирующее устройство и преобразователь угла поворота в электрический сигнал (3).

Недостатком прототипа является низкая точность измерения из-за погрешностей, обусловленных большими силами трения скольжения между выступами поплавка и винтообразной направляющей. Кроме того, прототип обладает низкой надежностью, так как воздействие винтообразной направляющей на поплавок вызывает его перекос, что может привести в заклиниванию поплавка.

Целью изобретения является повышение точности и надежности измерения.

Эта цель достигается тем, что известный уровнемер, содержащий цилиндрический по662811

3 плавок, связанный с направляющей трубкой, демпфирующее устройство и преобразователь угла поворота в электрический сигнал, снабжен двумя зубчатыми колесами, надетыми на поплавок и входящими в зацепление с двумя перфорированными рейками, укрепленными на направляющей трубке, с боковой поверхностью которой сопряжен ролик, установленный на валике, связанном подпружиненными тягами с осями, укрепленными на торцах поплавка.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 — вид по стрелке А (без демпфирующих чаш); на фиг. 3 — вид по стрелке Б, повернуто; на фиг. 4 — положение металлического шарика с чашами на пластинах преобразователя; на фиг. 5 — то же, вид сверху; на фиг. 6 — разрез вдоль витка преобразователя.

Описываемый уровнемер содержит цилиндрический поплавок 1, собранный из двух полуцилиндров с фланцами 2, между которыми расположена влагонепроницаемая прокладка 3. В полости поплавка 1 закреплена демпфирующая камера, представляющая собой заглушенную с торцов, изогнутую по спирали трубку 4 из изоляционного материала. По всей длине трубки 4 запрессованы две пластины 5 из металла с высоким удельным сопротивлением. На ребрах пластин 5, выступающих в полость трубки 4, свободно лежит полый металлический шарик 6 (фиг.

2, 4, 5, 6), образующий со стенками трубки

4 лимитированный зазор. Пластины 5 и 36 шарик 6 образуют преобразователь угла.поворота поплавка 1 в электрический сигнал.

С целью фиксации трубки 4 в определенном положении относительно поплавка. 1, на ее внешней поверхности нанесена риска 7 (фиг. 2), которая совмещается с рисками на внутренней стороне фланцев 2 (эти риски на чертеже не показаны). На внешней стороне фланцев закреплены два направляющих кольца 8, к которым крепятся два зубчатых колеса 9. 40

В резервуаре с контролируемой жидкос тью установлена направляющая трубка 10, на боковой поверхности которой приварены две перфорированные рейки 11 с отверстиями 12 по всей их длине. Поперек образующей направляющих колец 8 выполнена кольцевая проточка 13 диаметр-поперечного сечения которой равен внешнему диаметру направляющей трубки 10.

К боковым стенкам поплавка 1 крепятся два валика 14, на каждом их которых выпол- so иена кольцевая проточка 15.

К боковой поверхности трубы 10, с противоположной от поплавка 1 стороны, прилегает ролик 16, закрепленный на валике 17 с кольцевыми проточками 18 на концах.

В кольцевых проточках 15 и 18 валика закреплены зацепы 19 пружин 20 и тяг 21, соединенных между собой посредством талрепов 22, регулирующих величину натяжения пружин 20. Валики 14 и 17 могут свободно вращаться в зацепах 19 покрытых антифрикционной пленкой, например из дисульфата молибдена.

К концам 23 пластин 5 подсоединен кабель 24, выведенный наружу из поплавка 1 через отверстие в прокладке 3. Кабель 24 намотан в зазоре 25 между фланцами 2 поверх прокладки 3. Толщина зазора 25 приблизительно равна толщине кабеля, поэтому последний уложен между фланцами в один ряд. Далее кабель через неподвижный

26 и подвижный 27 блоки выведен наружу из резервуара и подсоединен к вторичному прибору, например неуравновешенному мосту, шкала которого проградуирована в единицах измерения уровня или объема. подвижный блок 27 расположен внутри трубы 10

К оси блока 27 подвешен груз 28.

На верхней части шарика 6 (рис. 4, 5, 6) свободно лежит кольцо 29 из проволоки, - окрытой антифрикционной пленкой. К нему приварено изогнутое по радиусу коромысло

30; к концам которого приварены армирующее кольцо 31 и две куполообразные демпфирующие чаши 32, обращенные выпуклыми сторонами к шарику 6. Коромысло 30 и кольцо 31 выполнены из проволоки, а чаши

32 — из электроизоляционного материала, например калрона или полиэтилена. Диаметр кольца 31 несколько больше диаметра шарика 6. Коромысло 30 уравновешено весом чаш 32 и кольца 31, поэтому в статическом состоянии коромысло, опираясь кольцом

29 на верхнюю часть шарика 6, не соприкасается с последним. Чаши 32 находятся в подвешенном на концах коромысла положении; не соприкасаясь ни с пластинами 5 преобразователя, ни со стенками трубки 4, и образуют с последними лимитированный зазор.

При монтаже уровнемера сначала устанавливают трубу 10 с перфорированными рейками 11. Затем устанавливают поплавок

1 на правый (фиг. 2) торец.

При этом шарик 6 под действием силы тяжести перемещается вместе с демлфирующими чашами 32 к правому концу трубки

4. После этого совмещают определенные отмеченные рисками, зубья колес 9, с определенными, также отмеченными рисками, отверстиями реек 11. Таким образом обеспечивается однозначность показаний уровнемера. Затем устанавливают ролик 16 (фиг.

1), регул и руют натяжение пр ужи н 20, вр ащая талперы 22, и пропускают кабель 24 через блоки 26 и 27.

Уровнемер работает следующим образом.

В крайнем нижнем положении поплавка

1 шарик 6 находится вблизи правого торца трубки 4 (фиг. 2). По мере подъема уровня контролируемой жидкости поплавок 1 поднимается, поворачиваясь вокруг своей оси, благодаря зацеплению зубчатых колес 9 с пер662811 ной с торцов трубки 4, воздух не успевает проходить через зазор из одной части трубso

5 форированными рейками 11. При этом направляющие кольца 8 поверхностью кольцевой проточки 13 перемещаются вдоль направляющей трубы 10, предупреждая смещение поплавка относительно перворированных реек 11. Одновременно ролик 16 перемещается по противоположной стороне направляющей трубки, обеспечивая посредством пружин 20 надежное зацепление зубчатых колес с перфорированными рейками. При этом валики 14 и 17 вращаются в зацепах 19 пружин

20 и тяг 21. 1О

Шарик 6, перемещаясь по пластинам 5 преобразователя, изменяет электрическое сопротивление участков пластин 5 от их концов 23 до шарика 6. Вторичный прибор, подключенный к концам 23 пластин, измеряет это сопротивление, показывая величину уровня жидкости в резервуаре. Кабель 24 наматывается на прокладку 3 в зазоре 25 между фланцами 2. Блоки 26, 27 и груз 28 поддерживают кабель в натяжении, предупреждая образование на нем колец и захват io кабеля зубьями колес 9.

В уровнемере применено комплексное демпфирование колебаний шарика, в котором участвуют сопротивление воздуха, силы вязкого и сухого трения.

Перемещение шарика 6 (фиг. 4, 5, 6) с коромыслом 30 и чашами 32 по пластинам 5 преобразователя происходит сравнительно медленно. При этом кольцо 29, покрытое антифрикционной пленкой, скользит по поверхности шарика. Воздух, вытесняемый демпфи- зр рующими чашами 32 и шариком, проходит через зазор между ними и стенками трубки из одной ее части в другую.

При быстрых хаотических перемещениях шарика, возникающих, например, при образовании волн на поверхности контролируе35 мой жидкости, происходит следующее. Например, при быстром движении шарика справа на лево левая чаша 32 испытывает сопротивление воздуха большее,чем правая, поскольку она обращена вогнутой стороной 4в навстречу движению. В, результате этого левая чаша прижимается давлением воздуха к пластинам преобразователя, а правая— к стенкам трубки 4, в результате чего происходит быстрое торможение шарика силами сухого трения, величина которых тем больше, чем выше скорость шарика.

Кроме того, при быстрых перемещениях шарика, ввиду малого зазора между демпфирующими чашами 32 и стенками заглушенки в другую. Происходит разрежение воздуха в одной части трубки и сжатие — в другой. Потеря энергии при этом приводит к демпфированию колебаний. Преодоление демпфирующими чашами и шариком сил вязкого трения о воздух также способствует гашению колебаний шарика. Сильное трение демпфирующих чаш 32 о пластины преобразователя и стенки трубки 4 происходит лишь при быстрых перемещениях шарика 6, поэтому этот фактор является полезным.

Вредной является только сила трения опорного кольца 29 по поверхности шарика. Однако, ввиду малого веса проволочного коромысла, колец 29 и 31 и тонкостенных пластмассовых демпфирующих чаш 32, а также благодаря антифрикционному покрытию опорного кольца, эта сила трения незначительна.

Использование зубчатых колес, надетых a поплавок, направляющих реек и ролика в совокупности с изогнутым по спирали электрическим преобразователем позволяет получить линейную зависимость сопротивления пластин преобразователя от высоты подъема поплавка, что повышает точность измерения.

Кроме того, по сравнению с прототипом описываемый уровнемер обладает повышенной надежностью, так как в нем отсутствует возможность заклинивания поплавка.

Формула изобретения

Уровнеме, содержащий цилиндрический поплавок, связанный с направляющей трубкой, демпфирующее устройство и преобразователь угла поворота в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, ой снабжен двумя зубчатыми колесами, надетыми на поплавок и входящими в зацепление с двумя перфорированными рейками, укрепленными на направляющей трубке, с боковой поверхностью которой сопряжен ролик, установленный на валике, связанном подпружиненными тягами с осями, укрепленными на торцах поплавка.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 392344, кл. G 01 F 23/10, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР № 521470, кл. G 01 F 23)10, 1974.

3. Патент США № 2564676, кл. 73 — 320, опублик. 1951.

662811

jg

18 гп

<Рог. г

Рие.3

Pge. 5

РедакторЛ. Бибер

Заказ 2683 43

Составитель Л- Массальская

Техред О. Луговая Корректор Г; Решетник

Тираж 865 Подписное

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4