Дискретный оптический уровнемер

(5 05 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОП ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ ССР80,ельств 23/22(57) Изобретение о уровнемерам жидко ОПТИЧЕСКИИ УРОВ носится ти. Цель оптическим зобретения(56) Авторское сеидеВ 1080584, кл. 6 01 Ы 1642248 А 1 является расширение области применения эа счет обеспечения измерения уровня жидкостей с неспокойными поверхностями. При изменении уровня жидкости в емкости 3 поплавок 7 вместе с волокон-конетическим излучателем 2 свободно перемещается вдоль измерительной трубки 4, отслеживая текущее значение уровня, так как образованная на нем одними торцами световая плоскость из-за ограничений перемещения поплавка вокруг своей оси все время будет восприниматься другими торцами волокон 11. 6 ил.Изобретение относится к оптическим уровнемерам жидкости и может найти широкое применение при измерении уровня прозрачных, непрозрачных, взрывоопасных, высококипящих и низкокипящих жидкостей, как со спокойным, так и неспокойными поверхностями, размещенных как в открытых, так и в закрытых герметичных емкостях.Целью изобретения является расширение области применения, за счет обеспечения измерения уровня жидкостей с неспокойными поверхностями,На фиг,1 изображена принципиальная схема предлагаемого уровнемера; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.З - внутренняя часть измерительной трубки, вид сверху; на фиг,4 - сечение Б - Б на Фиг.З; на фиг,5 - сечение В - В на фиг,1; на фиг,6 - схема воздействия излучающей плоскости светового потока на входные торцы оптических волокон приемника.Источник 1 излучения снабжен гибким волоконно-оптическим излучателем 2, проходящим в емкость 3 с контролируемой жидкостью. Внутри емкости 3 установлена вертикально по оси 0102 измерительная трубка 4, сообщающаяся с контролируемой жидкостью, благодаря чему уровни в измерительной трубке 4 и емкости 3 совпадают по высоте. Верхняя часть измерительной трубки 4 закрыта крышкой 5, имеющей в центре отверстие и ограничитель 6 в нижней части. В измерительную трубку 4 введен поплавок 7, материал которого подобран так, чтобы большая часть поплавка была бы погружена в контролируемую жидкость и уравновешивалась ее выталкивающей силой. Поплавок 7 может перемещаться в измерительной трубке от крайнего нижнего положения до ограничителя 6 на крышке 5, что обеспечивает контроль уровня жидкости во всем диапазоне. Измерительная трубка 4 имеет в боковых стенках продольные сквозные каналы 8 и 9 (фиг.2), Канал 8 предназначен для обеспечения свободного движения излучающего световода 2 при вертикальном перемещении поплавка 7 в процессе измерения уровня во всем заданном диапазоне, канал 9 служит для неподвижной.установки в нем плоских подложек 10 (фиг.5) с концевыми частями оптических волокон 11 приемника 12. Подложки 10 установлены относительно друг друга параллельно (плоскости М 182, йзйа, й 5 М 6) и соединены между собой. Входные торцы 13 (с центрами 0102 08, Оз) оптических волокон 11 приемника 12 имеют внутренних жил диаметры Ф 1, Ф 2 Фв, фр, проекции которых 1, 2 э, Ь на вертикальную плоскость5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 С 1 С 2 образуют непрерывную прямую линию К 1 К 2, В зависимости от заданных требований контроля число продольных сквозных каналов 9 может быть большим одного, при этом в каждом из них будут установлены плоские подложки 10 с входными торцовыми частями 13, предназначенными для измерения только определенных эон измерения уровня по вьсоте емкости 3,На верхней части поплавка 7, установлены по прямой М 1 М 2(фиг.4) выходные торцы 14 оптических волокон 15 излучателя 2. Линия М 1 М 2 расположена в горизонтальной плоскости выше поверхности жидкости и фронтально (фиг,2 и 3) к входным торцам 15 оптических волокон 11 приемника 12, соединенного с приемником 16 излучения, где происходит преобразование и представление информации в вид, удобный для оператора,Профиль поперечного сечения поплавка 7 (фиг,2) выполнен подобным и соизмеримым с профилем поперечного сечения боковой внутренней поверхности измерительной трубки 4, при этом измерительная трубка 4 выполняет роль направляющей при перемещениях поплавка 7 в вертикальной плоскости и выступает ограничителем его перемещений вокруг своей, продольной оси., Ограничителем перемещения пойлавка 7 вокруг оси является также и концевая часть излучателя 2, установленная на поплавке 7 и перемещающаяся вместе с ним по продольному сквозному каналу 8, ширина которого выбрана исходя из условия обеспечения надежного и беспрепятственного перемещения по измерительной трубке 4 и исключения повреждения внешней оболочки излучателя 2,Для обеспечения жесткости и неподвижности установки плоских подложек 10, пространство между ними и оптическими волокнами 11 заполняется отвердевающими материалами (клеем, компаундом, лаком и другими наполнителями) 16 (фиг,6).Уровнемер работает следующим образом.Световой поток от источника 1 излучения по излучателю 2 поступает в емкость 3 с контролируемой жидкостью (имеющей текущий уровень Ь) проходит через продольный сквозной канал 8 внутрь измерительной трубки 4 к поплавку 7, где через выходные торцы 14 оптических волокон 15 излучателя 2 излучается световой плоскостью М 1 М 2, расположенной параллельно и выше поверхности жидкости, и воспринимается входными торцовыми частями 13 оптических волокон 11 приемника 12, соединенного с приемником 16, При спокойной поверхно 16422485 10 сти жидкости, имеющей значение текущего уровня Ь в контролируемой емкости 3, поплавок 7 будет сохранять свое положение неизменным, при этом световая плоскость М 1 М 2, образованная прямой линией расположенных на поплавке вплотную друг к другу торцовых частей 14 оптических волокон 15 излучателя 2, будет пересекать в горизонтальной плоскости входные торцы 13 оптических волокон 11 приемника 12 (фиг.6), размещенные на плоских, параллельно установленных в продольном сквозном канале 9 боковой стенки измерительной трубки 4, подложек 10. Так как проекции 1, 2 я, 9 диаметров Ф 1, Ф 2.Ф 8, Ф 9 внутренних жил (с центрами 01020809) входных торцов 13 оптических волокон 11 на вертикальную стенку плоскость С 1 С 2 образуют прямую непрерывную линию, то в каждый момент времени текущему значению уровня будет соответствовать место пересечения световой плоскости М 1 М 2 с определенным входным торцом 13 оптического волокна 11 приемника 12.При изменении уровня жидкости в емкости 3 поплавок 7 вместе с волоконно-оптическим излучателем 2 свободно перемещается вдоль измерительной трубки 4, отслеживая текущее значение уровня, так как образованная на нем торцами 14 световая плоскость М 1 М 2 из-за ограничений перемещения поплавка вокруг своей оси все время будет восприниматься торцами 13 волокон 11 приемника 12 (перемещение световой плоскости на фиг.6 показано стрелками). Информация об уровне в приемнике 16 будет преобразовываться в вид, удобный для регистрации оператора.При неспокойной поверхности жидкости в емкости 3 вследствие возмущений, вызванных дестабилизирующими факторами, например газлифтом, барботажем, кипением, резкими перепадами давления, колебаниями емкости и т.добразующиеся при этом различные пузырьки, выбросы, колебания, бульканье жидкости будет разбиваться и демпфироваться поверхностью поплавка 7, так как его большая часть погружена в 15 20 25 30 35 40 45 жидкость, а выбранные размеры и вес будет способствовать нейтрализации возмущений. В результате сам поплавок 7 практически будут сохранять свое положение неизменным, т,е. положение поплавка при неспокойной поверхности жидкости будет аналогичным положению поплавка при спокойной поверхности жидкости для конкретного текущего значения уровня, при этом и сам процесс измерения уровня будет происходить аналогично измерению уровня жидкостей со спокойными поверхностями. Формула изобре ения Дискретный оптический уровнемер, содержащий поплавок, источник и приемник светового излучения, соединенные с волоконно-оптическими световодами, при этом торцы оптических волокон, связанные с излучателем, установлены на поплавке в плоскости, параллельной поверхности жидкости, а торцы оптических волокон, связанных с приемником, расположены в емкости на разной высоте в пределах измерения, отличающийся тем,что,сцелью расширения области применения, за счет обеспечения измерения уровня жидкостей с неспокойной поверхностью, центр тяжести поплавка расположен ниже уровня жидкости, а поплавок установлен в измерительной трубке, профиль поперечного сечения внутренней поверхности которой соответствует профилю поперечного сечения поплавка, а на поплавке размещены оптические волокна излучателя, соединенные между собой без зазора и их торцы образуют прямую линию, расположенную выше поверхности жидкости, при этом оптические волокна излучателя установлены в продольном пазу измерительной трубки, а входные торны оптических волокон приемника размещены на плоских подложках, соединенных между собой и установленных параллельно вдоль боковой стенки измерительной трубки, причем линия, образованная проекциями диаметров внутренних жил входных торцов на вертикальную плоскость, имеет вид непрерывной прямой.КНТ ССС зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 1138 Тираж 427 ВНИИПИ Государственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, Раущ