Способ определения уровня жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 253 А 1)5 601 Е 23 ИСАНИ Б К АВТО измерительльзовано ля этот элемент при его и в жидкость, стных способов являвня в режиме слежебой дополнительные ые самой следящей ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(1 ОСПАТЕНТ СССР) МУ СВИДЕТЕЛЬСТ 1 (21) 4951159/10 (22) 28,06,91 (4 ) 07,02,93, Бюл, М 5 (7 ) В.И.Логинов и Е,Ю,Куперман (5 ) Авторское свидетельство СССР Мя 1538052, кл. С 01 Е 23/00, 1983,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯж 1 ИДКОСТИ(517) Изобретение относится к способам измерения уровня жидкости, Сущность изобретения заключается в том, что производят Изобретение относится кн 1 й технике и может быть исподиэмерения уровня жидкости.Известны способы определения уровняжидкости, основанные на использованиипоплавка в виде тонких дисков для непосрецственного слежения за уровнем жидкостй,Известен способ измерения уровня, заклочающийся в том, что при зондированииуровня и последующем слежении за нимчу ствительным элементом, выполненным ввиде поплавка, натяжение гибкого звенапроизводится с помощью электродвигателя, имеющего мягкую характеристику, зонди)ование уровня и последующее слежениеза,ним осуществляют из жидкой среды путем подьема чувствительного элемента,имеющего отрицательную плавучесть от заданной отметки, определяемой длиной гибкого звена. до поверхности жидкостиэлектродвигателем, момент короткого замыкания которого предварительно устанавливают равным моменту, создаваемому Е 2 натяжения тросика который выполнен цидлиной , при частичследнего в жидкость, рых производят измет друга на А которая раза меньше высоты дкости определяют по - Ь (Ео - Е 1)/(Е 1 - Е 2 тсчета длины мерного два измерения Е 1 и при остановке буйка, линдрической формы ном погружении по положения, при кото рения, отстоят друг о не менее чем в два . буйка, а уровень жи формуле Ь 2 = Н -( +( где Н - высота точки о тросика. 5 ил. силой, возбуждающей частичном погружениНедостатком изве ется определение уро ния, что влечет за со погрешности, вносим системой,Целью изобретения является повышение точности измерения уровня и расширение функциональных возможностей за счет определения раздела фаз двух несмешивающихся жидкостей.Цель достигается тем, что по способу определения уровня жидкости, основанному на измерении силы натяжения мерного тросика длинойдо буйка весом Ео в воздухе, производят два измерения Е 1 и Е 2 натяжения тросика при остановке буйка, который выполнен цилиндрической формы длиной , при частичном погружении последнего в жидкость, а пблбжения, при которых производят измерения, отстоят друг от друга на Ькоторая не менее чем в двараза меньше высоты буйка, уровень разделафаз определяют по формуле 61=1+ 1- ЬЕ 1 Е 2 а уровень жидкости - по формуле 11 =Н-и (1 - Е 1 РВ 10 Е 1- л В(1. - Х) р д + 7 г ВХ(р- р )д =:,гВ 19(р- р,)=Е-Чдр - , (1)2 Х Х50 где рж - плотность жидкости,Опускают буек еще на величину Ь(см,фиг, 1 б) и измеряют силу Ег, дпя которойможно записать равенство 55 Е 2 Ж В 1-9(р 1 рж)2 .Х+ЛХ+Л(2) где Н - высота точки отсчета длины мерноготросика.Измерение два раза с шагом Ь необходимо для одновременного определения15плотности жидкости и границы раздела.Измерение при остановке буйка позволяет снять все погрешности, связанные сгидродинамическим сопротивлением движению буйка,Цилиндрическая форма буйка удобнадля последующих вычислений, Следовательно, все отличительные признаки являются существенными, так как участвуют вдостижении цели.Предложенный способ предполагаетиспользование удлиненного буйка, Предположим, что он имеет цилиндрическую формудлиной 1, радиусом В и плотностью рд,Буек удерживается тросиком и известнорасстояние 1, на котором он находится отточки привязки.Пусть буек может перемещаться вертикально дискретными шагами длиной АПосле каждого перемещения буек останав- .ливают и измеряют силу натяжения троси-.ка. Весом тросика пренебрегаем. Приположении буйка выше уровня жидкости си- .ла натяжения тросика равна весу буйка:Е=Ч р,;9=В 1.рд.На очередном шаге, когда буек частичнона величину Х йогружается в жидкость(см,фиг, 1 а), натяжение тросика уменьшается и становится равным величине Г 1, кото рую можно записать в виде Выразив из уравнений (1) и (2) рж и приравняв получение выражения, определяют величину ХРж = (Е - Е 1) - из УРавнениЯ (1)ЧдХРж =(Е - Е 1) - из уравненияЧд Х+Л(Г - Г 1)(Х + Ь) = (Е - Е 2)Х,откудаЕо Г 1Х= Ь -- , (3)Г 1 Г 2Уровень жидкости (см.фиг. 2) определяют по формулеЬг= Н -(1+(1 - Х)1. (а)Из условий проведения измерений следует, что при погружении буйка на Х + Луровень жидкости не должен быть вышеверхней точки, т.е. длина буйка должна бытьбольше 2 А т.е. 0ХЬ.Аналогичные рассуждения можно провести для измерений с использованием поплавка, всплывающего снизу (см. фиг, 3 а,б),Г 1=Чд р (1- - )-Е;Х1.Х+АГ 2=Ч 9 Рж(1- - 1- Е;1Х=1- ЬЕ 1 - ЕгУровень жидкости (см. фиг, 4)Ь 1 =1+(1.- Х) =1+ ЬЕ 1 - ЕЕ 1 - ЕгЭтим же способом можно воспользоваться для определения уровня раздела фаздвух несмешивающихся жидкостей.Рассмотрим поплавок, который можетперемещаться вертикально дискретнымишагами А После каждого перемещения поплавок останавливают и измеряют силу натяжения тросика, При положении буйканиже урбвня раздела фаз сила натяжениятросика равнаГ = ИВ 1(рж 1- рп)9 = Ч(рж 1 - рп)9 ГДЕ Рж 1- ПЛОтность Нижней жидкОСти;рп - плотность поплавка.На очередном шаге, когда буек частично пересекает границу раздела фаз (см. фиг. 5 а); натяжение тросика уменьшается, по- СКОЛЬКУ Рж 2Рж 1; И СтаНОВИтСЯ РаВНЫМ ВЕ- личине Е 1, которую можно записать в видеГ 1= лВ 2( -Х)(р 1- р)9+1793253 Выразим из уравнений (4) и (5) Чц Ьр иприравняем(г - г 1)(х+ Ь ) = (г - гг)хили х=Ь 10 Уровень раздела фаз (см. фиг. 5,а) определяют по формулег - г 1ь =+(-х)=+-Ьг 1 - гформула изобретенияСпособ определения уровня жидкости, 20 п и котором осуществляют подьем чувствите ьного элемента от фиксированной отметки, определенной длиной гибкого звена 1, д 1 поверхности жидкости и регистрируют изменение силы натяжения гибкого звена, 25о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, дополните ьно определяют вес Го чувствительного эл мента, выполненного в виде удлиненного цилиндра длиной Е, при регистрации из м нения силы натяжения гибкого звена=,ай Иц(р 1- р.) - л В ц(р 1-р г) = г-чцЬрх Хпе ЬР - РЖ 1- Ржг - разность плотностей жидкостей,На следующем шаге (см, фиг.5,6) натяж ние тросика становится равным величине Гг, которую можно записать в видег,= г-чц Ьр -- (5)Х+Ь измеряют ее значение Г 1, поднимают чувствительный элемент на величину Ь, которая не мейее чем в два раза меньше ., производят повторное измерение силы натюкения Гг гибкого звена, а уровень определяют из выраженияЕо -г 1 с+ Ь о1 - ггде Н - расстояние, равное сумме максимальной длины гибкого звена при касанчувствительного элемента дна контролирумой емкости, и .1793253 Редактор С, Кулаков рректор Н. Слободяник роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина,аказ 490 ВНИИПИ Госуд авитель В, Лагинаед М,Моргентал Тираж Подписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5