Устройство для измерения уровня жидкости

(и)922519 Союз СоветскикСоциалисти 4 есииаРеспубнии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУае делам вэееретений н еткеыткй.:Ж.".ЗаВОД-ВТУЗ ОРИ ПРОНВВОДСтВЕННОИ ОбЪЕДДдевйитввтттннтосрроентРОЕНИЯ(5 Й) УСТРОЙСТВО ДЛЯИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ 3Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для контроля уровня жидкости,Известно устройство для измерения уровня жидкости, содержащее измерительную трубку, частично заполненную5 неэлектропроводной жидкостью, и дифференциально-трансформаторный датчик с якорем-поплавком, выполненным из немагнитопроводящей и магнитопроводящей частей, в виде целиком погруженного в жидкость полого цилиндра с наглухо закрытыми торцами, во внутренней полости которого размещен магнитопроводящий элемент 1.1 .Недостатком такого устройства является малый линейный участок выходной характеристики, что снижает чувствительность измерений преобразователя.30Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее поплавок с сердечником из магнитопроводящего ма" териала, расположенный в измерительной трубке,на которой установлендифференциально-трансформаторный датчик 21.Недостатками этого устройства является постоянная чувствительность датчика, невозможность изменейия крутизны выходной характеристики датчика при использовании в схеме измерений катушки датчика, например, с другими электрическими параметрами. Кроме того оно не позволяет получить несимметричную выходную характеристику.Цель изобретения - расширение диапазона чувствительности датчика;Эта цель достигается тем, цто магнитопроводящий сердечник выполнен из не менее двух подвижных относительно друг друга коаксиально расположенных цилиндрических элементов.На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства с минимальным по высоте магнитопроводящим сердеч922519 ником, коаксиальные цилиндрические элементы расположены внутри друг друга (случай цилиндрического исполнения магнитопроводящего сердечника); на фиг. 2 - принципиальная схема устройства с максимальным по высоте магнитопроводящим сердечником, коаксиальные цилиндрические элементы смещены относительно друг друга; на фиг. 3 и 1 - варианты расположения 0 коаксиальных цилиндрических элементов относительно друг друга, сим" метричное расположение относительно плоскости 0-0; на фиг. 5 - несим-. метричное расположение коаксиальных 15 цилиндрических элементов относительно плоскости 0-0, несимметрия достигается путем различного смещения элементов относительно плоскости 0-0; на фиг. 6 - то же, несимметрия дости О гается путем различного по числу размещения элементов относительно плоскости 0-0, случай размещения минимально возможного числа элементов (два элемента) . 23Устройство для измерения уровня жидкости состоит из измерительной трубки 1, частично заполненной неэлектропроводной жидкостью 2, в коЗО торую погружен поплавок 3, представляющий собой полый немагнитопроводящий корпус, выполненный в виде цилиндра Ч с закрь 1 тыми торцами. Во внутренней полости цилиндра размещен магнитопроводящий сердечник, который состоит из подвижных друг относительно друга и коаксиально расположенных цилиндрических элементов 5.Конструктивные параметры якоряпоплавка выбираются в зависимости от удельного веса жидкости, при этомверхний торец всегда совпадает с мениском жидкости. Тем самым между наружными стенками якоря-поплавка ивнутренними стенками трубки всегда , находятся жидкость, выполняющая рольсмазки, уменьшая силы трения междустенками трубки и якорем-поплавкомпри перемещении последнего вдольтрубки 1. Снаружи измерительной труб- ффки 1 размещен дифференциально-трансформаторный датчик 6, содержащий катушку с первичной обмоткой 7 возбуждения и одинаковыми вторичными измерительными обмотками 8 и 9, включен- И ными по разностной схеме. Катушка датчика закрыта магнитопроводящим экраном (не показан),4Устройство работает следующим образом.На первичную обмотку 7 возбуждения дифференциально-трансформаторногодатчика 6 подается переменное напря"жение. Под действием электрическоготока, протекающего в цепи обмотки 7возбуждения,в последней возникаетмагнитный поток, наводящий во вторичных измерительных обмотках ЭДС.Напряжение с измерительных обмоток 8и 9 поступает на регистрирующее устройство или в цепь управления при работе датчика в следящем режиме,Иагнитный поток, индукцирующий ЭДСв обмотках 8 и 9,. имеет наибольшуюплотность в центральной части магнитопроводящего сердечника и направленвдоль оси датчика б. Плотность и направление магнитного потока претерпевает резкое изменение около торцовсердечника и обмотки 7 возбуждения.При этом, если одинаковые обмотки 8 и 9 расположены симметрично относительно плоскости поперечного сечения, обозначенной на чертеже линией 0-0 и проведенной через среднюючасть катушки, а витки 7 возбужде"ния равномерно размещены по длине катушки, то при подаче на первичную об"мотку 7 переменного напряжения, совторичных обмоток 8 и 9, включенныхпо разностной схеме, снимается нулевое напряжение, так как величины ЭДС,которые наводятся в каждой,из вторичных обмоток равны по величине,но противоположны по фазе.(Иагнитопроводящий сердечник, размещенный внутри катушки датчика 6,уменьшает магнитное сопротивлениепоследней и, следовательно, увеличивает плотность магнитного потока датчика. бсли магнитопроводящий сердечник расположен симметрично относительно плоскости 0-0 и имеет симметричную конфигурацию относительноплоскости поперечного сечения, товеличина разностной ЭДС, снимаемойс обмоток 8 и 9, будет равна нулю.При смещении уровня жидкости 2внутри трубки 1 вместе с уровнем(мениском) смещается и поплавок 3,в котором размещен магнитопроводящий сердечник,Смещению магнитопроводящего сердечника относительно обмоток датчика будут соответствовать разли 4 ные значения разностной ЭДС. Например,Формула изобретения Устройство для измерения уровняжидкости, содержащее поплавок с сердечником из магнитопроводящего материала, расположенный в измерительнойтрубке, на которой установлен дифференциально-трансформаторный датчик,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью обеспецения изменения чувствительности, магнитопроводящий сердечник выполнен из не менее двухподвижных относительно друг другаи коаксиально расположенных цилиндрических элементов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРй 405033, кл. 6 01 1. 9/1 Ь, 1972.2. Авторское свидетельство СССРИ 593076, кл. С 01 Г 23/12, 1976(прототип). 5 9225 поплавок 3 вместе.с уровнем жидкости 2 сместился вверх. Одновременно вверх смещается и сердечник. Концентрация магнитного потока в обмотке 8 увеличивается, а в обмотке 9 уменьшается. Соответственным образом ЭДС, наведенная потоком в обмотке 8, больше ЭДС, наведенной в обмотке 9. На выходе датчика появляется разностный сигнал, Фаза которо" 10 го зависит от направления смещения поплавка относительно среднего нейтрального положения, а амплитудаот величины смещения поплавка.Благодаря тому, что магнитопрово дящий сердечник выполнен иэ подвижных. друг относительно друга и коак" сиально расположенных цилиндрических элементов 5, удается получить различные конфигурации сердечника 2 о цилиндрической формы с минимальным расстоянием по высоте (Фиг. 1); симметричным относительно плоскости 0-0 и переменным по высоте (ступен" цатым) диаметром как с максимальным 25 расстоянием по высоте (фиг, 2), так и с промежуточными расстояниями (фиг. 3 и 1) или же несимметричным относительно плоскости 0-0 с переменным по высоте(ступенцатым) диа" ЗВ метром (Фиг, 5 и 6).Предлагаемое исполнение сердечника позволяет. изменять концентрацию магнитного поля по высоте датчика, изменять диапазон чувствительности З 5 и линейность выходной характеристики. Например, при выполнении сердеч- . ника цилиндрической Формы (фиг. 1) рассеивание магнитного потока про" исходит ближе к средней части сер"4 О дечника, При выполнении сердечника ступенчатым (фиг. 2) торцы сердечника приближены к торцам обмоток. Рассеивание магнитного потока происхо" ,19 бдит на удалениеот средней части сер дечника, Поскольку плотность потока уменьшается от средней части сердечника к его торцам, а сердечник выполнен ступенчатым, то. тем самым возможное ослабление потока компенсирует" ся за счет ступенчатого испЬлнения сердечника, когда цилиндрические эле- . менты по мере ослабления потока постепенно приближаются к обмоткам датчика, уменьшая магнитное сопротивление на данном участке.В тех случаях, когда необходимо получить несимметричную выходную характеристику, не прибегая к изменению обмоточных данных измерительных обмоток 8 и 9, цто значительно сложнее, достаточно выполнить соответствующим образом несимметричным сердечник при одинаковых обмотках 8 и 922 И Гг.Х ИИПИ Заказ 2561/ ираж 671 Подписное Филиал ППП "Патент",