Датчик уровня жидкости

(51)5 6 01 Г 23/62 ТЕН Б ЛЬСТВУ ОМУ СВИ АВТ конструктороиэводстватика" кое ноство СССР2, 1982.ИДКОСТИретение отноолее конкреможет найтиоля и учета урных отраслях сится но к приовня промой тер ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Воронежское опытнбюро автоматики Научного объединения "Химавто(57) Использование: изобк приборостроению, а буровнемерам жидкости, именение в системах контржидкого сырья в различ Изобретение относится к приборостроению, а именно к уровнемерам жидкости, и может найти применение в системах контроля и учета жидкого химического сырья и продуктов в различных отраслях промышленности,Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение эксплуатационных возможностей.На чертеже представлена принципиальная схема конструкции датчика уровня жидкости.Датчик уровня содержит немагнитную трубу 1, внутри которой по вертикали закреплен ряд магнитоуправляемых контактов (герконов) 2, связанных проводной связью 3 с блоком регистрации результатов измерения (на чертеже не показан), Трубу 1 охватывает полый кольцевой поплавок 4, внутри которого имеется кольцевая полость, и закреплен кольцевой магнит 5, К нижнему дну полого поплавка 4 приварены 5 О 1809321 А 1 мышленности. Сущность изобретения; датчик уровня содержит трубу 1 иэ немагнитного материала, размещенный в ней ряд магнитоуправляемых контактов 2, кольцевой поплавок 4 с магнитом 5. Поплавок выполнен с дополнительной кольцевой полостью и снабжен сильфоном кольцеобразной формы, герметично закрытым в нижней части, а верхней открытой частью прикрепленным к дну поплавка, образуя с его дополнительной кольцевой полостью компенсационную полость, заполненную полностью контролируемой жидостью. 1 неподвижные торцы концентричных силь- фонов 6 и 7, имеющих общее дно 8, герметично приваренное к подвижным торцам этих сильфонов, Кольцевая полость поплавка 4 и полость между концентричными силь- фонами сообщены между собой и заполнены компенсационной жидкостью 9. Труба 1 и поплавок 4 с сильфонами 6 и 7 погружены в контролируемую жидкость 10,Датчик уровня жидкости работает следующим образом.По мере изменения измеряемого уровня жидкости Н поплавок (поплавок 4 с магнитом 5 и сильфонами 6 и 7) отслеживает этот уровень и по мере прохождения вдоль немагнитной трубы 1 коммутирует соответствующий магнитоуправляемый контакт 2, формируя информацию об измеренном уровне жидкости.При изменении плотности контролируежидкости, вследствие изменения харак- а (концентрации, состава) самойконтролируемой жидкости 10 при.изменении ее температуры, изменяется выталкивающая сила, действующая на поплавок со стороны жидкости, изменяется глубина погружения поплавка 4 в жидкость; а следовательно и месторасположение магнита 5 относительно поверхности жидкости и геркона 2, что вызовет погрешность в измерении,Для компенсации влияния изменения плотности контролируемой жидкости и ее температуры в предлагаемом датчике уровня принято следующее техническое решение: обеспечение постоянства погружения поплавка 4 в контролируемую жидкость. Реализуется это техническое решение следующим образом, Габариты и обьем поплавка 4, эффективные площади сильфонов 6 и 7 и количество компенсационной жидкости 9 в кольцевой полости поплавка 4 и межсильфоной полости выбирается таким образом, чтобы всегда соблюдалось условие". Рвыт = Рпогр,где Рвыт - выталкивающая сила, действующая нэ погруженную в жидкость часть поплавка 4 и сильфонную часть поплавка;Рпогр погружающая сила, действующая на контролируемую жидкость со стороны поплавка,Рвыт= Нп Р9(2) где Нп -погруженный в жидкость объем поплавка 4 совместно с наружным объемом, ограниченным сильфонами 6 и 7 и дном 8;р - пло 1 ность контролируемой жидкости;д - ускорение силы тяжести;(3) а Гпогр= п 1 п 9+ гп к.ж 9 Нп Р9 = Оп 9+ як.ж. 9 (4)Но п 1 к.ж. =.Нк.ж,рк.ж. (5) где Нк.ж, - объем компенсационной жидкости в кольцевой полости поплавка 4 и в межсильфонной полости поплавка; р к.ж - плотность компенсационной жидкости. где ап - масса поплавка 4, магнита 5, силь- фонов б и 7 и дна;гпк.ж. - масса компенсационной жидкости в кольцевой полости поплавка 4 и в межсильфонной полости поплавка.Подставив (2) и (3) в равенство (1), получим:(6) Нп р = п 1 п+ Нк.ж.р к.ж5 Уравнение(6) является основным аналитическим выражением условия постоянства уровня погружения поплавка в контролируемую жидкость, а следовательно и условия 10 обеспечения высокой точности измеренияуровня. Из выражения (6), после преобразований, определяем объем компенсационной жидкости, необходимый для обеспечения компенсации изменения плотности контролируемой жидкости: О п 1 пНк.ж. =Нпрк.ж, рк.ж(7) Если компенсационную полость поплавка заполнить самой контролируемой жидкостью(т.е, при р к.ж. = О), то выражение (7) примет вид 25 Нк.ж. = Нп - р(8) Для конкретного поплавка, для которого известен объем, погруженный в жидкость, и масса, зная плотность жидкости, уровень которой требуется контролировать, определяют по формуле (8) расчетное количество жидкости, которым необходимо заполнить кольцевую полость поплавка 4 и межсильфонную полость поплавка, Т.к, деформация сильфонов возможна в значительных пределах, то в межсильфонную полость поплавка всегда помещается необходимое количество компенсационной жид кости.При изменении температуры контролируемой жидкости 10 одновременно изменяется на такую же величину и температура компенсационной жидкостью 9 в кольцевой полости поплавка 4 и межсильфонной полости. Т.к. в качестве компенсационной жидкости использована сама контролируемая жидкость, то температурное расширение сильфонной части поплавка будет точно соответствовать температурному изменению объема контролируемой жидкости, вытесненной погруженной в эту жидкость частью поплавка, и при этом сохранится первоначальный уровень погружения поплавка, а следовательно и первоначальное значение измеренного уровня.При этом обеспечивает и незначительная инерционность уровнемера от изменения температуры, что обеспечивается1809321 Состав Техред ь А.ЛифшицМоргентал. Реда Корректор М.Куль аз 1280 Тираж ПВНИИПИ Государственного комитета по изобретения113035, Москва, Ж, Раушская наб одписноем и открытиям при ГК роиэводственно-изд ьский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 тонким слоем компенсационной жидкости в кольцевой и межсильфонной полостях поплавка.Формула изобретения 5Датчик уровня жидкости, содержащий немагнитную трубу с размещенными в ней магнитоуправляемыми контактами и кольцевой поплавок, охватывающий немагнитную трубу, во внутренней полости которого 10 расположен магнит, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерЕния и расширения эксплуатационных возможностей, поплавок выполнен с дополнительной кольцевой полостью и снабжен сильфоном кольцеобразной формы, герметично закрытым в нижней части, а верхней открытой частью прикрепленным к дну поплавка, образуя с его дополнительной кольцевой полостью компенсационную полость, заполненную полностью контролируемой жидкостью,