Устройство измерения уровня жидкости

(71) Московский институт инженеровсельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкина(56) Авторское свидетельство СССР Р 230447, кл. С 01 Р 23/14, 1968.Авторское свидетельство СССРВ 447569., кл. 6 01 Р 23/16, 1972., (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть применеио для измерения уровня жидкос Целью изобретения является повышети. ГОСУД СТЕННй КОМИТЕГЮ ИЗОБ ЕТЕНИЯМ И ОТНЕЬВПРИ ГКНТ СССР ние точности измерения. При перемещении дна 5 сильона 4 вследствиеизменения уровня контролируемой жидкости точка отбора давления, расположенная в плоскости дна 5, перемещается. Для фиксации точки отборадавления ее соединяют с подвижнымштоком Ь, соединенным с поршнем 7и камерон постоянного объема 3. Хежду сильфоном и поршнем 7 заливаетсябалластная жицкость 10 для компенсации воздействия на тело сильона4 архимедовых сил, вызывающих егоизгиб. При изменении уровня контроли-.руемой жидкости изменение объема,занимаемого балластной жидкостью 10при перемещении дна 5, равно изменению объема сильФона что не вызываетизменение уровня балластной жидкости10, 1 ил. 6Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения уровня жидкости, и может быть применено в различных отрас.5 лях промышленности и сельского хозяйства.Цель изобретения - повышение точности измерения.На чертеже изображено устройство 10 изиерения уровня жидкости.устройство содержит измерительный преобразователь 1 давления, соединенный с импульсной трубкой 2, другой конец которой опущен в исследуемую жидкость и соединен с камерой 3 постоянного объема, герметично закрытой сильфоном 4, с внутренней стороны 5 которого присоединен шток б, 20Шток 6 с поршнем 7 перемещаются в камере 3 постоянного объема, соединенной с импульсной трубкой 2 посредством трубки 8 и крана 9. Камера .3 постоянного объема установлена соосно с чувствительным элементом 4, причем форма и размеры ее поперечного сечения идентичны поперечному сечению чувствительного элемента 4 в месте его закрепления, Между чувствительным элементом и поршнем 7 находится балластная жидкость 10 с плотностью, большей плотности исследуемой жидкости и массой М, удовлетворяющей соотношению35М- О 8 югде- плотность исследуемой жидкости;Ы - поперечное сечение чувствительного элемента 4;401 - длина штока б.Устройство работает следующим образом.При перемещении дна 5 чувствительного элемента 4 вследствие сжа тия газовой среды в нем и в трубке 2 под действием давления жидкости в баке или вследствие объемного расширения газа (в отличие от прототипа) точка отбора давления, располо женная в плоскости дна 5 чувствительного элемента (сильфона), перемещается на одном уровне, принимаемом за нулевой, а уровень жидкости относительно нулевого определяется 55 по формулеР + ХБНй где Н - измеряемый уровень жидкостив баке относительно нулевого;К - коэффициент жесткости сильфона 4;Б - площадь дна чувствительногоэлемента 5 сильфона 4;Р - давление в импульсной трубке 2;Х - перемещение точки отборадавления;- плотность жидкости в баке;я - ускорение свободного падения.11 ри отсутствии температурных изме" нений существует однозначная зависимость между Х и Р, вследствие чего можно было бы говорить об однозначной зависимости Н и Р (в отличие от прототипа). Однако температурные влияния исключают такую связь и вносят элемент случайности в изменение Х, следовательно, создают ошибку измерений, для ликвидации которой необходимо максимально уменьшить влияние величины Х при измерении уровня Н за счет уменьшения коэффициента жесткости чувствительного элемента 4, Это достигается, например, применением сверхмягких сильфонов и вялых мембран.Однако такого рода чувствительные элементы будут подвергаться воздействию архимедовых сил, создающих изгибающий момент, относительно их соединения с камерой 3 постоянного объема, деформирующих чувствительные элементы и смещающих точку отбора давления в вертикальной плоскости.Для ликвидации этого явления необходимо зафиксировать точку отбора давления на одном уровне и исключить воздействие сил в вертикальной плоскости. Для этого можно соединить точку отбора давления с подвижным штоком 6, соединенным с поршнем 7 и камерой 3 постоянного объема, что обеспечивает перемещение точки отбора давления по направляющей, расположенной в горизонтальной плоскости. Тогда пренебрегая коэффициентом жесткости сильфона К=О, определяют уровень жидкости по формулеРНаТаким образом, при правильномподборе объема сильфона полностьюисключается влияние температуры напоказания устройства, а уровень жид14482 кости прямопропорционален показаниям измерительного преобразователя 1 давления.Между чувствительным элементом 4 и поршнем 7 задувается балластная5 жидкость 1 О для компенсации воздействия на тело сильфона архимедовых сил, распределенных равномерно по длине сильфона 4, действующих вер тикально вверх, и вызывающих изгиб сильфона относительно его закрепления и вертикальное смещение точки отбора давления, что вызывает ошибку в измерении уровня, 15Условие компенсации ошибки заключается в том, чтобы изгибающий момент относительно мест закрепления сильфона 4 был равен нулю1, 120я 8 ) я Я - ,- -(я+шт шш , и+ --- ) я 1+Е 1=02Ч й где 58- площадь дна чувствительного 25элемента 5 (сильфона), смоченного балластной жидкостью10;- масса дна 5 сильфона 4; - масса тела сильфона 4;З 0 - масса штока 6;- переменная длина сильфона 4; - сила, создающаяся балансировочным элементом 11, действующая на дно 5 сильфона 4; - плечо силы,этом выбирают 4 Б ш 1 7 1 П ПриТогда условия компенсации определяют смачиваемую балластной жидкостью площадь дна 5 сильфона 4 Отсюда масса балластной жидкости М, необходимая для компенсации архимедовых сил, определяется из соот- ношения М=5 1 =.Ь,При перемещениях дна 5 чувствительного элемента сильфона 4 в гори Произв.-полигр. пр-тие,Ов4зонтальной плоскости, вызываемых изменением уровня исследуемой жидкости,температуры газа в сильфоне 4 или абсолютного давления газа над зеркаломисследуемой жидкости, уровень балластной жидкости в сильфоне 4 не изменяется. Это обеспечивается тем, чтоизменение объема, занимаемого балластной жидкостью 10 при перемещениидна 5 сильфона 4 в камере 3 постоянного объема, равно изменению объемасильфона 4, поскольку камера 3 постоянного объема установлена сооснос дном 5, причем форма и размеры еепоперечного сечения идентичны поперечному сечению дна чувствительногоэлемента в месте его закрепления,Целесообразно балластную жидкость10 выбирать со свойствами смазки дляоблегчения перемещения поршня 7 вкамере 3 постоянного объема,Формула изобретения Устройство измерения уровня жидкости, содержащее снльфон, погруженный в контролируемую жидкость, ось которого расположена в горизонтальной плоскости, измерительный преобразователь давления, о т л и ч а - ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, соосно с сильфоном присоединена камера постоянного объема, внутри которой размещен шток, одним концом жестко связанный с дном сильфона, а другимс поршнем, на второй стороне которого закреплен стержень с балансировочным грузом, при этом размеры поперечного сечения камеры постоянного объема идентичны размерам поперечного сечения сильфона, а объем, ограниченный стенками сильфона и поршнем, заполнен балластной жидкостью с плотностью, большей плотности контролируемой жидкости, и массой М, удовлетворяющей соотношению- плотность контролируемойжидкости;- поперечное сечение сильфона;- длина штока.