Уровнемер

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциал истицескихРеспублик т, свид-ву -21) 2339446/18-10 ьное олн) Приоритет -Государстееиимй комет СССР по делам изобретений и открытий71) Заявитель РОВ НЕМЕР 1Изобретение относится к области прибоостроения и предназначено для измерения ровня жидкостей. Известен уровнемер, содержа щи и пустотелый поплавок с заключенным внутри электрическим преобразователем в виде двух параллельных изогнутых по радиусу, металлических пластин, по ребрам которых перемещается металлический шарик, изменяющий сопротивление участка пластин от их концов до точек контакта с шариком 1. Недостатком указанного уровнемера является низкая точность измерения, вызванная колебательным движением шарика при быстром перемещении поплавка.Известен также уровнемер, содержащий шарнирно-укрепленный пустотелый поплавок с заключенным внутри электрическим преобразователем в виде двух параллельных, изогнутых по радиусу, металлических пластин и полого металлического шарика и демпфирующее устройство, выполненное в виде обхватывающей пластины преобразователя камеры, образующей споверхностью шарика лимитированный зазор 2,Недостатками этого уровнемера являются неравномерность шкалы и узкая областьприменения, обусловленная невозможностьюизмерения всего диапазона уровней в резервуарах, имеющих высоту вдвое большую,чем диаметр,Из известных уровнемеров наиболее близким по технической сущности к изобретениюявляется уровнемер, содержащий цилиндрический поплавок, связанный с направляющей трубкой, демпфирующее устройство ипреобразователь угла поворота в электрический сигнал 3.Недостатком прототипа является низкаяточность измерения из-за погрешностей, обусловленных большими силами трения скольжения между выступами поплавка и винтообразной направляющей. Кроме того, прототип обладает низкой надежностью, так каквоздействие винтообразной направляющейна поплавок вызывает его перекос, что может привести в заклиниванию поплавка.20Целью изобретения является повышениеточности и надежности измерения,Эта цель достигается тем, что известныйуровнемер, содержащий цилиндрический поплавок, связанный с направляющей трубкой,демпфирующее устройство и преобразователь угла поворота в электрический сигнал,снабжен двумя зубчатыми колесами, надетыми на поплавок и входящими в зацеплениес двумя перфорированными рейками, укрепленными на направляющей трубке, с боковойповерхностью которой сопряжен ролик, установленный на валике, связанном подпружиненными тягами с осями, укрепленнымина торцах поплавка,На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - вид по стрелке А (бездемпфирующих чаш); на фиг. 3 -вид пострелке В, повернуто; на фиг. 4 - положениеметаллического шарика с чашами на пластинах преобразователя; на фиг. 5 - то же,вид сверху; на фиг. 6 - разрез вдоль виткапреобразователя.Описываемый уровнемер содержит цилиндрический поплавок 1, собранный из двухполуцилиндров с фланцами 2, между которыми расположена влагонепроницаемая про- фкладка 3. В полости поплавка 1 закрепленадемпфирующая камера, представляющая собой заглушенную с торцов, изогнутую поспирали трубку 4 из изоляционного материала. По всей длине трубки 4 запрессованыдве пластины 5 из металла с высоким удельным сопротивлением. На ребрах пластин 5,выступающих в полость трубки 4, свободнолежит полый металлический шарик 6 (фиг.2, 4, 5, 6), образующий со стенками трубки4 лимитированный зазор. Пластины 5 и 30шарик 6 образуют преобразователь угла,поворота поплавка 1 в электрический сигнал.С целью фиксации трубки 4 в определенномположении относительно поплавка. 1, на еевнешней поверхности нанесена риска 7(фиг. 2), которая совмещается с рисками навнутренней стороне фланцев 2 (эти рискина чертеже не показаны), На внешней стороне фланцев закреплены два направляющихкольца 8, к которым крепятся два зубчатыхколеса 9. 40В резервуаре с контролируемой жидкос тью установлена направляющая трубка 10,на боковой поверхности которой привареныдве перфорированные рейки 11 с отверстиями 12 по всей их длине. Поперек образующей направляющих колец 8 выполнена кольцеваяпроточка 13 диаметр-поперечного сечения которой равен внешнему диаметрунаправляющей трубки 10.К боковым стенкам поплавка 1 крепятсядва валика 14,на каждом их которых выполиена кольцевая проточка 15.К боковой поверхности трубы 10, с противоположной от поплавка 1 стороны, прилегает ролик 16, закрепленный на валике 17с кольцевыми проточками 18 на концах.55В кольцевых проточках 15 и 18 валика закреплены зацепы 19 пружин 20 и тяг 21, соединенных между собой посредсгвом талрепов 22, регулирующих величину натяжения пружин 20. Валики 14 и 17 могут свободно вращаться в зацепах 19 покрытых антифрикционной пленкой, например из дисульфата молибдена.К концам 23 пластин 5 подсоединен кабель 24, выведенный наружу из поплавка 1 через отверстие в прокладке 3. Кабель 24 намотан в зазоре 25 между фланцами 2 поверх прокладки 3, Толщина зазора 25 приблизительно равна толщине кабеля, поэтому последний уложен между фланцами в один ряд. Далее кабель через неподвижный 26 и подвижный 27 блоки выведен наружу из резервуара и подсоединен к вторичному прибору, например неуравновешенному мосту, шкала которого проградуирована в единицах измерения уровня или объема, подвижный блок 27 расположен внутри трубы 10 К оси блока 27 подвешен груз 28.На верхней части шарика 6 (рис. 4, 5, 6) свободно лежит кольцо 29 из проволоки, .окрытой антифрикционной пленкой. К нему приварено изогнутое по радиусу коромысло 30; к концам которого приварены армирующее кольцо 31 и две куполообразные демпфирующие чаши 32, обращенные выпуклыми сторонами к шарику 6. Коромысло 30 и кольцо 31 выполнены из проволоки, а чаши 32 - из электроизоляционного материала, например каПрона или полиэтилена. Диаметр кольца 31 несколько больше диаметра шарика 6. Коромысло 30 уравновешено весом чаш 32 и кольца 31, поэтому в статическом состоянии коромысло, опираясь кольцом 29 на верхнюю часть шарика 6, не соприкасается с последним. Чаши 32 находятся в подвешенном на концах коромысла положении не соприкасаясь ни с пластинами 5 преобразователя, ни со стенками трубки 4, и образуют с последними лимитированный зазор,При монтаже уровнемера сначала устанавливают трубу 1 О с перфорированными рейками 11. Затем устанавливают поплавок 1 на правый (фиг. 2) торец.При этом шарик 6 под действием силы тяжести перемещается вместе с демпфирующими чашами 32 к правому концу трубки 4, После этого совмещают определенные отмеченные рисками, зубья колес 9, с определенными, также отмеченными рисками, отверстиями реек 11. Таким образом обеспечивается однозначность показаний уровне- мера, Затем устанавливают ролик 16 (фиг.1), регул и руют натяжение пр ужи н 20, вр ащая талперы 22, и пропускают кабель 24 через блоки 26 и 2.Уровнемер работает следующим образом, В крайнем нижнем положении поплавка 1 шарик 6 находится вблизи правого торца трубки 4 (фиг, 2). По мере подъема уровня контролируемой жидкости поплавок 1 поднимается, поворачиваясь вокруг своей оси, благодаря зацеплению зубчатых колес 9 с пер5форированными рейками 11. При этом направляющие кольца 8 поверхностью кольцевой проточки 13 перемещаются вдоль направляющей трубы 10, предупреждая смещениепоплавка относительно перворированных реек 11. Одновременно ролик 16 перемещаетсяпо противоположной стороне направляющейтрубки, обеспечивая посредством пружин 20надежное зацепление зубчатых колес сперфорированными рейками, При этом валики 14 и 17 вращаются в зацепах 19 пружин20 и тяг 21. 1 ОШарик 6, перемещаясь по пластинам 5преобразователя, изменяет электрическоесопротивление участков пластин 5 от ихконцов 23 до шарика 6. Вторичный прибор,подключенный к концам 23 пластин, измеряет это сопротивление, показывая величинууровня жидкости в резервуаре. Кабель 24наматывается на прокладку 3 в зазоре 25между фланцами 2, Блоки 26, 27 и груз 28поддерживают кабель в натяжении, предупреждая образование на нем колец и захват 2 окабеля зубьями колес 9.В уровнемере применено комплексное демпфирование колебаний шарика, в которомучаствуют сопротивление воздуха, силы вязкого и сухого трения.Перемещение шарика 6 (фиг, 4, 5, 6) скоромыслом 30 и чашами 32 по пластинам 5преобразователя происходит сравнительномедленно, При этом кольцо 29, покрытое антифрикционной пленкой, скользит по поверхности шарика. Воздух, вытесняемый демпфи- зорующими чашами 32 и шариком, проходитчерез зазор между ними и стенками трубкииз одной ее части в другую.При быстрых хаотических перемещенияхшарика, возникающих, например, при образовании волн на поверхности контролируе 35мой жидкости, происходит следующее. Например, при быстром движении шарика справа на лево левая чаша 32 испытывает сопротивление воздуха большее,чем правая, поскольку она обращена вогнутой стороной 4 внавстречу движению. В, результате этого левая чаша прижимается давлением воздухак пластинам преобразователя, а правая -к стенкам трубки 4, в результате чего происходит быстрое торможение шарика силамисухого трения, величина которых тем больше,чем выше скорость шарика,Кроме того, при быстрых перемещениях шарика, ввиду малого зазора между демпфирующими чашами 32 и стенками заглушенной с торцов трубки 4, воздух не успевает проходить через зазор из одной части трубки в другую. Происходит разрежение воздуха в одной части трубки и сжатие - в другой. Потеря энергии при этом приводит к демпфированию колебаний, Преодоление демпфирующими чашами и шариком сил вязкого трения о воздух также способствует гашению колебаний шарика. Сильное трение демпфирующих чаш 32 о пластины преобразователя и стенки трубки 4 происходит лишь при быстрых перемещениях шарика 6, поэтому этот фактор является полезным. Вредной является только сила трения опорного кольца 29 по поверхности шарика, Однако, ввиду малого веса проволочного коромысла, колец 29 и 31 и тонкостенных пластмассовых демпфирующих чаш 32, а также благодаря антифрикционному покрытию опорного кольца, эта сила трения незначительна.Использование зубчатых колес, надетых на поплавок, направляющих реек и ролика в совокупности с изогнутым по спирали электрическим преобразователем позволяет получить линейную зависимость сопротивления пластин преобразователя от высоты подъема поплавка, что повышает точность измерения. Кроме того, по сравнению с прототипом описываемый уровнемер обладает повышенной надежностью, так как в нем отсутствует возможность заклинивания поплавка.Формула изобретенияУровнемер, содержащий цилиндрический поплавок, связанный с направляющей трубкой, демпфирующее устройство и преобразователь угла поворота в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и надежности измерения, ой снабжен двумя зубчатыми колесами, надетыми на поплавок и входящими в зацепление с двумя перфорированными рейками, укрепленными на направляющей трубке, с боковой поверхностью которой сопряжен ролик, установленный на валике, связанном подпружиненными тягами с осями, укрепленными на торцах поплавка.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР392344, кл. б 01 Г 23/10, 1971.2. Авторское свидетельство СССР521470, кл. б 01 Г 23/1 О, 1974.3. Патент США2564676, кл. 73 в 3, опублик. 1951,662811 Ю18 гп аг.З Составитель Л.Техред О. ЛугоТираж 865 Ц ИИПпо113035, М илиал ППП И Гос делам осква а Пат РедакторЛ, БиберЗаказ 268343Н дарственногоизобретений Ж - 35, Ра нт, г, Ужг ассальскаяая Корректор Г; РешетнПодписноекомитета СССРи открытийшская наб., д. 4/5од, ул. Проектная, 4