Устройство для измерения уровня жидкости

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 12 А Ы 2 5)5 6 01 Р 23/14 Я Е ИЗОБРЕТ ПИС АВТО МЕРЕНИЯ(088.8)свидетельство ССС6 01 Е 23/16, 1975. свидетельство ССС ф ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР У СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗУРОВНЯ ЖИДКОСТИ(57) Изобретение относится к измерению уровня и расхода жидкости. Целью является автоматизация измерений при периодических доливах или удалении жидкости из емкости, При изменении уровня жидкости давление в трубке 4 вызывает перемещение метки 6 между датчиками 13 и 14 благодаря попеременному открытию клапанов 10, 11 и 9, 12. Об уровне и расходе судят по показаниям счетчика 15. 2 ил.Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении уровня и расхода жидкости,Цель изобретения - автоматизация измерений при периодических доливах и удалении контролируемой жидкости из емкости,На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства для измерения уровня жидкости; на фиг. 2 - то же, с герметичной емкостью,Устройство содержит капиллярную измерительную трубку 1, начало и конец которой посредством трубопроводов 2 и 3 соединены между собой и к месту их соединения подсоединен датчик уровня жидкости, который может быть выполнен либо в виде вертикальной пьезометрической трубки 4 (фиг. 1), либо в виде герметичной емкости 5 (фиг. 2), Вовнутрь измерительной трубки введена жидкостная индикаторная метка 6 (капля жидкости, не смачивающая внутреннюю поверхность трубки), а начало и конец трубки через штуцеры 7 и В с эапорными клапанами 9 и 10 соединены с атмосферой. В трубопроводы 2 и 3 включено по запорному клапану 11. и 12; у концов измерительной трубки размещено по датчику 13 и 14 положения индикаторной метки 6, Устройство содержит счетчик 15 импульсов, блок 16 переключения запорных клапанов, входной 17 и выходной 18 штуцеры емкости 5, в которые включено по запорному крану 19 и 20, открытую сверху емкость 21 для жидкости (фиг, 1). Включение и выключение эапорных клапанов 9-12 производится автоматически посредством электромагнитных приводов, управляемых сигналами, поступающими с блока 16, который выполнен, например, в виде триггера со счетным входом, к выходам которого через усилители подсоединены приводы запорных клапанов 9 и 12 (к одному выходу), а также приводы клапанов 10 и 11 (к другому выходу), Все запорные клапаны 9-12 двухходовые, имеют по два положения: в первом (обесточенном) положении все они открыты, а во втором положении - при подаче на них питания - закрыты, Запорные краны 19 и 20 также двухходовые, но управляются вручную.Обозначим: и - количество импульсов, зарегистрированных счетчиком 15; - длина измерительной трубки между датчиками 13 и 14; 31 - площадь поперечного сечения трубки 1 ; 52 - площадь поперечного сечения трубки 4; Яз - площадь поперечного сечения емкости 5 или равной ей емкости 21; +О - расход жидкости,Искомый уровень жидкости определяют по формуле10 15 20 30 35 няемый жидкостью из трубки 4 воздух проходит по трубкам 2 и 1 и через трубку 8 40 выходит в атмосферу. Вместе с воздухом по 50 55 Н = Н 1 +ДН,где Н - искомый уровень жидкости;Н 1 - уровень жидкости в емкости 5 и 21перед текущим измерением приращенияуровня жидкости. В случае, если измерение уровня жидкости начинают от нуля, то уровень Н 1 будет получают в виде суммы отдельных приращений уровней жидкости; если же при вводе в эксплуатацию устройства емкость 5, 21 уже заполнена жидкостью, то уровень Н 1 измеряют любым известным способом, после чего к нему приплюсовывают измеренные предлагаемым устройством приращения + Д Н уровня жидкости в емкости 5, 21.В исходном положении при выключенном электропитании все запорные клапаны 9-12 открыты (обесточены), эапорный кран 19 открыт, запорный кран 20 закрыт, измерительная трубка и вся газовая система прибора заполнены воздухом под атмосферным давлением, индикаторная метка 6 неподвижна и находится в произвольном месте трубки 1 между датчиками 13 и 14.Рассмотрим несколько вариантов работы предлагаемого устройства. Вариант 1, Жидкость заливают в емкость 21 (фиг. 1). В этом случае устройство работает следующим образом. При подаче на схему электропитания блок 16 независимо от места нахождения метки 6 переключает клапаны 9 и 12 во второе полЬжение, т.е,закрывает их (клапаны 10 и 11 остаются открытыми), и сразу после включения питания в емкость 21 заливают жидкость, благодаря чему уровень жидкости в емкости и в пьезометрической трубке 4 поднимается, а вытеструбке 1 слева направо передвигается и метка 6 и при ее подходе к датчику 14 последний срабатывает и выдает сигнал на счетчик 15 импульсов, который регистрирует первый импульс, Этим же сигналом блок 16 осуществляет переключение клапанов, а именно клапаны 10 и 11 закрываются, а клапаны 9 и 12 открываются, при этом вытесненный иэ трубки 4 воздух проходит по трубкам 3 и 1 и через трубку 7 выходит в атмосферу, Вместе с воздухом передвигается справа налево и метка 6, при подходе которой к датчику 13 последний срабатывает и выдает сигнал на счетчик 15 импульсов, который регистрирует второй импульс, Этим же сигналом блок 16 производит обратное попарное переключение клапанов 10, 11 и 9, 12, после чего цикл измерений повторяется.циент.Расходжидкости вычисляют по формуле 25еС = ч ЬНЗЗ= К 2 П, (3)51 Язгде Кк =Г) - постоянный коеф.Ягфициент.Вариант 2. Жидкость удаляют из емко сти 21 (фиг. 1). В этом случае устройство работает так же, как и в первом случае, с той разницей, что после включения питания при удалении жидкости из емкости 21 в трубке 4 образуется неизбытокдавления, а вакуум, 35 под действием которого метка 6 перемещается не слева направо (что. имеет место в первом случае), а справа налево, и при ее подходе к датчику 13 происходит регистрация первого импульса с одновременным по парным переключением клапанов, и далеевсе как и в первом случае.. Приращение уровня и расход жидкости (со знаком "минус") подсчитывают соответственно по формулам (2) и (3),45Вариант 3. Жидкость заливают в емкость 5 через штуцер 17 (фиг. 2). В этом случае работа устройства ничем не отличается от его работы по варианту 1.Приращение уровня жидкости вычисля ют по формуле-ЬН - Кзп,(4) 13155 где го =Гг ( 1 - постоянный коеффнциент Таким образом, в процессе заливкижидкости происходят прямолинейно-возвратные перемещения воздуха с меткой 6по трубке 1 между датчиками 13 и 14 с одновременными попарными переключениями 5запорных клапанов 9, 12 и 10, 11 и регистрацией импульсов, поступающих с датчиков13 и 14 на счетчик 15 импульсов.Работа прибора заканчивается послеокончания заливки жидкости в емкость 21,. 10после чего метка 6 останавливается в произвольном месте трубки 1 между датчиками13 и 14,После выключения электропитания схема приходит в исходное положение, после 15чего можно начинать новый цикл измерений,Приращение уровня жидкости вычисляют по формуле+ЬН =К,п, (2) 20151где "1=1) - постоянный коэффиЗг ) Расход жидкости вычисляют по формулеа=К 4 , (5) где К = (131) - постоянный коэффициент.Вариант 4. Жидкость удаляют из емкости 5 (фиг, 2), В этом случае запорный кран 19 закрывают, а кран 20 открывают, и жидкость удаляют через штуцер 18. Работа устройства ничем не отличается от его работы по варианту 2. Приращение уровня и расход жидкости (со знаком "минус") вычисляют соответственно по формулам (4);г,5),В предлагаемом устройстве максимальная ошибка, обусловленная дискретностью измерений, пропорциональна расстоянию между соседними датчиками положения индикаторной метки 13 и 14, т.е. величине 1, для уменьшения данной ошибки измерений можно вдоль трубки 1 на равных между собой расстояниях разместить дополнительно необходимое количество аналогичных датчиков положения индикаторной метки, соединив их выходы со счетчиком 15 импульсов и сделав при этом несложную дополнительную корректировку электрической схемы. В качестве датчиков положения индикаторной метки можно применить, например, размещенные вдоль трубки 1 обкладки равных между собой по емкости конденсаторов, При попадании метки 6 между обкладками каждого из конденсаторов ре.зонансная система схемы выдает сигнал заданной частоты, который после соответствующих преобразований подается на счетчик 15, а на блок 16 подаются сигналы лишь с крайних датчиков 13 и 14,Формула изобретения Устройство для измерения уровня жидкости, содержащее четыре клапана, пьезометрическую трубку, соединенную через клапан с одним концом измерительной трубки, который через клапан связан с атмосферой, и жидкостную индикаторную метку в измерительной трубке, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью автоматизации измерений при периодических доливах и удалении контролируемой жидкости, в него введены два датчика положения, счетчик импульсов и блок переключения клапаНов, при этом выходы датчиков положения соединены с входами счетчика импульсов и блока переключения клапанов, а другой конец измерительной трубки связан через клапаны с пьезометрической трубкой и с атмосферой, причем датчики положения размещены у концов измерительной трубки с возможностью взаимодействия с жидкостной индикаторной меткой,1686312 тавитель М. Рачковед М.Моргентал Редактор А. Козориз Техр Корректор С. Черн изаодстаеггно-издательский комбинатЧТатент",г. Ужгород,ул.Гагарина, з 01 каз 3592 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5