Преобразователь уровня в электрический сигнал

 

(е<и -y З

> bid (13)

Союз Советскик

С оциалистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву Р 462086 (22) Заявлено 261277 (21) 2559463/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (51)м. кл.з

G 01 F 23/12.Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23.0980.Бюллетень ¹ 35 (53) УД (6 81 . 1 28 ° ! .66(088.8) Дата опубликования описания 250980 (72) Автор изобретения

A. П. Нелюбин

Завод — ВТУЗ при Ленинградском металлическом заводе им. ХХ11 съезда КПСС (71) Заявитель (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УРОВНЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

СИГНАЛ

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для измерения уровня легких жидкостей. 5

По основному авт. св. Р 462086 известен преобразователь уровня в электрический сигнал, содержащий измерительную трубку, частично заполненную неэлектропроводной жидкостью и диффе- >О ренциально-трансформаторный датчик с якорем-поплавком, выполненным из немагнитопроводящей и магнитопроводящей частей в виде целиком погруженного в жидкость полого цилиндра с наглухо закрытыми торцами, во внутренней полости которого размещен магнитопроводящий элемент. Причем, внутри якоряпоплавка расположен коаксиальный. цилиндр из немагнитопроводящего матери-2О ала, укрепленный с торцов якоря-по-. плавка и имеющий сквозное.отверстие для прохода избыточной жидкости (1J.

Однако у такого преобразователя невысокая точность измерения за счет 25 флюктуаций выходного сигнала, возникающих за счет того, что при изменении уровня жидкости якорь-поплавок колеблется вокруг нулевой поперечной линии ЗО

11åëü изобретения — повышение точности измерения.

Постигается это тем, что на внутренней образующей коаксиального цилиндра по многоэаходным, многовитковым спиральным линиям равномерно расйоложены выступы, смещенные относительно друг друга.

На фиг. 1 изображен преобразователь уровня жидкости при стабилизированном положении якоря-поплавка, на фиг. 2 — развертка внутреннего коаксиального цилиндра со спиралями для стабилизированного положения якоряпоплавка, на фиг. 3 — преобразователь уровня при движении якоря-поплавка вверх (ферромагнитные стержни и спирали не показаны); на фиг. 4 — развертка внутреннего коаксиального цилиндра со спиралями для случая ловышения уровня жидкости в измерительной трубке, на фиг. 5 — преобразователь уровня при движении якоря-по- . плавка вниз (ферромагнитные стержни и спирали не показаны); на фиг. 6— развертка внутреннего коаксиального цилиндра со спиралями для случая понижения уровня жидкости в измерительной трубке, на фиг. 7 — поперечное

765660 сечение якоря-поплавка и измерительной трубки, на фиг. 8 — фрагмент поперечного сечения активной части спирали и, стенки внутреннего коаксиального цилиндра.

Преобразователь уровня в электрический сигнал состоит из измеритель5 ной трубки 1, частично заполненной легкой неэлектропроводной жидкостью

2, в которую погружен якорь-поплавок

3, выполненный в виде цилиндрического тела, состоящего из наружного 4 и .внутреннего 5 цилиндров из немагнитного материала. Оба цилиндра коаксиально связаны друг с другом с помощью торцов б, имеющих сквозные отверстия для .установки внутреннего цилиндра. Внутренний цилиндр 5 выполняет роль центрального проходного канала для прохода избыточной жидкости. На

Ънутренней образующей коаксиального цилиндра по многозаходным, многовет- 2О ковым спиральным линиям равномерно расположены выступы 7, смещенные один относительно другого. Выступы могут быть выполнены за одно с цилиндром или укреплены на его поверхности любым известным способом.

Во внутренней полости якоря-поплавка размещен магнитопроводящий элемент, выполненный, например, в виде ферромагнитных стержней 8.

Снаружи измерительную трубку охватывает дифференциальный трансформатор.ный датчик 9, имеющий обмотку возбуждения 10 и две измерительные обмотки

11 и 12, включенные по разностной схеме. Обмотки датчика размещаются на катушке, которая охватывается магнитопроводящим корпусом (на чертеже не показаны).

Трансформаторный датчик 9 вместе с корпусом может жестко фиксироваться 4О на заданной отметке измерительной трубки 1 для регистрации заданного уровня нли свободно перемещаться вдоль трубки при работе в следящем режиме °

Габариты якоря-поплавка выбираются в зависимости от удельного веса жидкости. При этом верхний торец всегда совпадает с мениском жидкости. Тем самым между наружным цилиндром 4 якоря-поплавка и внутренними стенками измерительной трубки 1 всегда находится рабочая жидкость, выполняющая роль смазки, уменьшая силы трения между стенками измерительной трубки и телом якоря-поплавка при перемещении M последнего вдоль трубки.

Устройство для измерения уровня жидкости работает следующим образом.

На обмотку возбуждения 10 трансформаторного датчика подается переменное що напряжение. Когда якорь-поплавок 3 стабилизирован по уровню жидкости в измерительной трубке 1.(см. фиг. 1), то его магнитопроводящие. стержни 8 располагаются по своей длине одинако во по отношению к измерительным обмоткам 11 и 12, включенным по раэност ной схеме. Измерительные обмотки охватывают равные магнитные потоки, наводящие в них равные ЭДС. На выходе измерительных обмоток при раэностном включении в этом случае выходной сигнал ь U,„ áóäåò равен нулю.

Если уровень жидкости в измерительной трубке изменился, например увеличился (см. Фиг. 3), то стабилизация якоря-поплавка 3 по уровню нарушается его положение относительно обмоток трансформаторгого датчика 9 также меняется. Магнитные потоки, охватывающие измерительные обмотки 11 и 12, будут разными. Например, поток, охватывающий обмотку 12, будет больше потока, охватывающего обмотку 11. В измерительных обмотках наводятся разные по амплитуде ЭДС.

Выходной сигнал трансформаторного датчика 9 пропорционален степени отклонения якоря-поплавка 3 от нулевого стабилизированного положения, а фаза выходного сигнала определяется направлением смещения якоря-поплавка 3 относительно нулевого положения.

При повышении уровня жидкости в измерительной трубке 1 якорь-поплавок

3 поднимается вверх, стремясь занять стабилизированное положение.

При малом зазоре между внутренни-. ми стенками измерительной трубки 1 и наружным цилиндром 4 якоря-поплавка

3 избыточная жидкость переходит из одной полости трубки в другую через внутренний цилиндр 5 (центральный проходной канал якоря-поплавка), на внутренйей образующей которого по многоэаходным многовитковым спиральным линиям равномерно расположены выступы 7, смещенные один относительно другого. За счет подъемной силы якорьпоплавок 3 стремится занять нулевое положение. Наличие расположенных по спиральным линиям выступов 7, выступающих над гладкой поверхностью внутреннего цилиндра 5, обеспечивает в дополнение к поступающему движению якоря-поплавка 3 относительно измерительной трубки 1 также и радиальные движения — якорь-поплавок 3 вращается вокруг своей продольной оси. Магнитопроводящие стержни 8 устойчиво располагаются относительно измерительных обмоток трансформаторного датчика 9.

При этом поток жидкости, срываясь с одного выступа 7., проходит интервал между выступами и на своем пути встречает препятствие в виде другого выступа 7, за счет чего поток жидкости, протекающий через внутренний цилиндр

5, становится турбулентным. Равнодействукицая реактивных сил в каждый момент времени меняет свое направление, якорь-поплавок 3 дополнительно к поступательному и вращательному движе765660 фиг.4 пням испытывает вибрации. В совокупности повышается динамика якоря-поплавка 3.

При понижении уровня жидкости в измерительной трубке 1 (см. фиг. 5) часть якоря-поплавка 3 может оказаться над поверхностью мениска жидкости.

Под действием собственной силы тяжести якорь-поплавок, вращаясь, стремит-. ся занять нулевое стабилизированное положение. Радиальные перемещения обеспечиваются проходом жидкости через внутренний коаксиальный цилиндр за счет реактивных сил, возникающих при взаимодействии потока с винтовыми спиралями (см. фиг. 6). Срывы потока с выступов 7 создают турбулентное течение потока, равнодействукщая сил которого в каждый момент времени меняет свое направление, создавая вибрации якорю-поплавку и уменьшая тем самым силы сцепления части якоряпоплавка, оказавшейся над поверхностью мениска рабочей жидкости, с внутренними стенками измерительной трубКие

Винтовое вращательно-поступательное движение якоря-поплавка при работе в следящем режиме повышает точность измерения за счет уменьшения флюктуаций выходного сигнала, так как

» . повышается устойчивость якоря-поплавка в продольно-осевом направлении и уменьшается его вращение относительно нулевой поперечной линии. Вибрация якоря-поплавка 3 повышает его чувст10

Формула изобретения

Преобразователь уровня в электрический сигнал по авт. св. В 462086, отличающийся тем, что, с .1» целью повыйения и точности измерения, на внутренней образующей коаксиальиого цилиндра по многозаходным, многовитковым спиральным линиям равномерно расположены выступы, смещенные

20 один относительно другого.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 462086, кл. G 01 F 23/12, 1973 °

Составитель Л. Массальская

Редактор E. Гончар Техред Н. Граб Корректор М. Демчик

Заказ 6493/39 Тирам 801 Подписное

ВНИИПИ Государственного «омитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

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