Уровнемер

(5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВ ЕЛЬСТ носится и куст- жидких ием порые моуровня вных и ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57) Использование. изобретение отк измерительной технике, в частностройствам для измерения уровнясред в резервуарах с использованплавков и магнитных средств, котогут использоваться для измеренияжидких сред, в том числе агресси взрывоопасных, в химической и других отраслях народного хозяйства, где требуется измерение уровня с высокой разрешающей способностью. Изменение уровня жидкости в резервуаре 1 в любую сторону вызовет перемещение поплавка 6 по коло 11 ке 3, а вместе с ним синхронно будут перемещаться поверхности выпячивания на магнитодеформируемых поверхностях 4 и 5, Перемещение поверхностей выпячивания изменяет расстояние, проходимое потоком света внутри колонки 3, которое измеряется устройством 14 и отображается как изменяющийся уровень жидкости, 1 э.п,ф-лы, 2 ил,55 Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам для измерения уровня жидких сред в резервуарах с использованием поплавков и магнитных средств, которые могут использоваться для измерения уровня жидких сред, в том числе агрессивных и взрывоопасных, в химической и других отраслях народного хозяйства, где требуется измерение уровня с высокой разрешающей способностью.Известна конструкция устройства для измерения уровня жидкости в резервуаре, которое содержит погружную трубку с крепежным фланцем и поплавок с управляющим кольцевым магнитом, перемещающийся по погружной трубке вверх и вниз, внутри погружной трубки установлена головка и держатель для яэычковых магнитоуправляемых контактов, распределенных по длине держателя и соединенных проводниками с электронной памятью,Недостатком этого известного устройства является низкая разрешающая способность, обусловленная последовательной расстановкой по держателю магнитоуправляемых контактов, имеющих значительные размеры. Кроме этого устройство имеет низкую точность измерения уровня, т.к. магнитоуправляемые контакты имеют определенную зону перемещения управляющего кольцевого магнита от замыкания до размыкания контакта,Наиболее близким известным техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является уровнемер с высокой разрешающей способностью, содержащий колонку из равномерно расставленных датчиков Холла, составную перемещающуюся магнитную сборку, первое приспособление для поддержания колонки в вертикальном положении, второе приспособление для направления магнитной сборки при ее перемещении вдоль колонки и поддержания на заданном расстоянии от нее, третье приспособление для удержания магнитной сборки на поверхности жидкости. Это решение имеет следующие недостатки:низкую разрешающую способность, обусловленную конечными размерами магнитов магнитной сборки и датчиков Холла,низкую точность измерения уровня,обусловленнуо наличием определенного участка вдоль колонки, на протяжении которого датчик Холла, обладающий высокой чувствительностью, начинает выдавать достаточный электрический сигнал под дейст 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 вием магнитного поля перемещающейся магнитной сборки.Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является создание уровнемера для измерения уровней жидкостей в резервуарах с использованием поплавка, магнитных и оптических средств.Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение разрешающей способности и точности измерений уровня,Указанный технический результат достигается тем что в уровнемере, содеркащем погружную колонку с крепежным фланцем, поплавок с управляющим магнитом, установленный с воэможностью перемещения вдоль погружной колонки, измерительный блок и блок индикации, согласно изобретению, погружная колонка выполнена прямоугольного сечения, на двух ее противоположных внутренних сторонах по всей длине установлены магнитодеформируемые поверхности, выполненные в виде пластинок магнитотвердого эластомера. на которые нанесен слой магнитной жидкости, контактирующий с эластичной пленкой с зеркальной поверхностью, управляющий магнит выполнен в виде двух стержневых элементов, установленных на поплавке напротив стенок колонки с пластинками с воэмокностью их перемещен ия в горизонтальной плоскости, а колонка герметично закрыта сверху крышкой, на которой установлен измерительный блок, выполненный в виде изучающего и приемного световодов. торцы которых расположены перпендикулярно вертикальной оси колонки, а их оптические оси параллельны зеркальной поверхности пленки, при этом вход излучающего и выход приемного световодов оптически соединены с блоком индикации. Пластинки магнитотвердого зластомера имеют поперечное намагничивание.Как видим, все отличительные признаки заявляемого изобретения находятся в причинно-следственной связи с указанным техническим результатом, т,к. непосредственно влияют на его достижение, и являются существенными. Кроме указанных достигаемых технических результатов заявляемое изобретение позволяет достигнуть еще один вид технического результата, который заключается в обеспечении полной взрывобезопасности при его эксплуатации, т.к. в нем отсутствуютэлектрические цепи.На фиг, 1 представлено продольное сечение уровнемера; на фиг. 2 - поперечное.магнитотвердого эластомера, например в ин нашем случае северным полюсом к стенке ни Уровнемер содержит резервуар 1 с контролируемой жидкостью 2, погружную коО лонку 3, две магнитодеформируемые поверхности 4, 5, поплавок 6, управляющий магнит в виде двух стеркневых элементов 5 7, 8, два настроечных элемента 9, 10, крышку 11 с измерительным блоком в виде подводящего излучение световода 12, отводящего излучение световода 13 и блока 3 индикации 14. 510 Погрукная колонка 3 изготовлена из полипропилена в виде двух прямоугольных продольных половинок, которые герметически соединяются после установки в них магнитодеформируемых поверхностей 4 и 5. В 15 нашем случае высота колонки 750 мм, размеры внутренних сторон колонки 30 х 20 мм,О а толщина стенок 2 мм,Магнитодеформируемые поверхности 4, 5 включает в себя пластинку толщиной 2 20 мм из магнитотвердого эластомера на основе силоксановых каучуков СКТВ - 1 и феррита бария с удельной силой притяжения 4 55-60 г/см, на которую нанесен слой маг,5гнитной жидкости толщиной 3 мм на основе 25 турбинного масла Тпс частицами магнетита, стабилизированными олеиновой кислотой, которая имеет намагниченность насыщения 18,2 кА/м, на магнитной жидкости в контакте установлена эластичная 530 пленка с зеркальной поверхностью из хромированного фторопластатолщиной 20 мкм, Пластинка магнитотвердого эластомера надежно удерживает на себе равномерно распределенную магнитную жидкость с 35 пленкой, т,к. ее сила притяжения более чем на порядок превосходит их суммарный вес.5Поплавок 6 изготовлен пустотелым из 5 латуни толщиной 0,2 мм в виде основного корпуса с элементами установки стержней 40 7, 8 управляющего магнита и герметически соединяемой крышки.Стержневые элементы 7, 8 управляющего магнита выполнены из феррита бария размером 20 х 15 х 15 мм с коэрцитивной си лой 150 кА/м, Они установлены в поплавке 6 с возможностью их перемещения в горизонтальной плоскости относительно стенок колонки 3, в которых установлены магнитодеформируемые поверхности 4, 5, с по мощью настроечных элементов 9, 10, например в нашем случае обычных микро- винтов.Для обеспечения работы уровнемера пластинки магнитотвердого эластомера 55 имеют поперечное намагничивание, поэтому полюса магнитных стержней 7 и 8 установлены согласно с намагниченностью колонки 3, С помощью настроечных элементов 9 и 10 магниты 7 и 8 выставлены так,чтобы угол деформируемого ими участка поверхностей 4 и 5 был равен 45 относительно оптической оси световодов 12, 13. Внашем случае это достигается при высотедеформированного участка в 4 мм,Поплавок 6 с элементами 7, 8 управляющего магнита перемещается вдоль колонки 3 так, что расстояние между ними имагнитно-деформируемой поверхностью 4и 5 не изменяется,Крышка 1 выполнена иэ полипропилена, а светсводы 12 и 13 установлены так, чтоих торцы расположены перпендикулярновертикальной оси колонки 3, а их оптические оси параллельны зеркальной поверхнос и пленки магнитодеформируемыхповерхностей 4, 5.В качестве световодов 12 и 13 использовался волоконно-оптический жгут полимерных волокон диаметром 50 мкм, собранныхна введенных в колонку 3 концах в торецкруглой формы диаметром 3 мм. Оба торцаотшлифованы, причем торец отводящегосветовода 13 может быть снабжен линзойдля улучшения ввода в него отраженногосветового потока. Торцы световодов 12 и 13установлены на расстоянии 0,5 мм от магнитодеформируемых поверхностей 4 и 5,В качестве блока индикации 14 могутиспользоваться любые спектрометрическиеоптические измерители перемещений и расстояний, В нашем. случае использовался лазерный интерферометр Ы 3002.Предлагаемый уровнемер работает следующим образомПри любом уровне жидкости 2 в резервуаре 1 поплавок 6 занимает на погружнойколонке 3 положение, соответствующее этому уровню, Магнитные поля стержневыхэлементов 7 и 8 управляющего магнитаскладываясь с полями пластин магнитотвердого эластомера магнитодеформируемыхповерхностей 4 и 5, вызывают перемещениемагнитной жидкости в область с большейнапряженностью магнитного поля. По осимагнитного потока стержневых элементов 7и 8 происходит подъем магнитной жидкости, т,е. лакал ьное вы пяч иван ие поверхностей 4 и 5, Так как предварительностержневые элементы 7 и 8 выставлены так,что фронтальная плоскость выпячивания всредней ее части имеет наклон 45 относительно оптической оси световодов 12, 13, топоток света отразится от зеркальных фронтальных поверхностей выпячивания и черезприемный световод 13 возвратится в блокдикации 14, который, измеряя расстояе пройденное световым потоком.опреде 1ляет уровень жидкости 2 в резервуаре 1, высвечивает его непосредственное значение,При изменении уровня жидкости 2 в резервуаре 1 в любую сторону вызовет перемещение поплавка 6 по колонке 3, а вместе с ним синхронно перемещаются поверхности выпячивания на магнитодеформируемых поверхностях 4 и 5. Перемещение поверхностей выпячивания изменяет расстояние, проходимое потоком света внутри колонки 3, которое измеряется блоком индикации 14 и отображается как изменяющейся уровень жидкости 2,Перемещение поверхности выпячивания, отражающей поток света, происходит одновременно с изменением уровня жидкости 2, т.к, время релаксации взятой магнитной жидкости равно 7,6 10 с. 3 поэтому-7предлагаемый уровнемер обладает высокой разрешающей способностью, которая в основном определяется разрешающей способностью блока индикации 14, По сравнению с прототипом разрешающая способность увеличивается почти на три порядка. Значительно возрастает и точность измерений, например в нашем случае изменение уровня жидкости 2 в резервуаре 1 от 0,6 м до 0,05 м измерялось с точностью не нижеф 1 мкм.Это подтверждает достижение указанного технического результата заявляемым изобретением. Формула изобретения 1. Уровнемер, содержащий погружнуюколонку с крепежным фланцем, поплавок с управляющим магнитом, установленный с 5 возможностью перомещения вдоль погружной колонки, измерительный блок и блок индикации,отличающийся тем,что,с целью повышения разрешающей способности и точности измерений, погружная ко лонка выполнена прямоугольного сечения,на двух ее противоположных внутренних сторонах по всей длине установлены магнитодеформируемые поверхности, выполненные в виде пластинок магнитотвердого 15 эластомера, на которые нанесен слой магнитной жидкости, контактирующий с эластичной пленкой с зеркальной поверхностью, управляющий магнит выполнен в виде двух стержневых элементов, ус тановленных на поплавке напротив стенокколонки с пластинками с воэможностью их перемещения в горизонтальной плоскости, а колонка герметично закрыта сверху крышкой, на которой установлен измерительный 25 блок, выполненный в виде излучающего иприемного световодов, торцы которых расположены перпендикулярно вертикальной оси колонки. а их оптические оси параллельны зеркальной поверхности пленки, при 30 этом вход излучающего и выход приемногосветоводов оптически соединены с блоком индикации.2.Уровнемер поп.1,отличающийсятем, что пластинки магнитотвердого эласто мера имеют поперечное намагничивание,