Индикатор предельного уровня смачивающей жидкости в герметичном резервуаре

, 158201 9) 1) С 01 Р 23/16 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 07 НРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСА Е ИЭОБРЕТЕНИ ВТОРСКОМУ Е ВУ изобретености Фик У 28изики СО АН СССР.В.Серяков ости в делъныи удения нижтрубки 1При достнижнегов послед етельство СССР Р 23/16, танин В 2 984.ДЕЛЬНОГО УРОВНЯ И В ГЕРМЕТИЧНО 1971.133546,я, выз Чувствитчик давлрого подка 1, Фик измериисполь ромьппиях для носится кожет бытьотраслях сключ ев бсолютн вводитс исследованного уровнемкостей. иняющая(57) Изобретение отельной технике и мзовано в различныхленности и научныхопределения предельсти при заполнении ия является повьппение точсации уровня смачивающей жидерметичном резервуаре. Преровень задается местом нахож.него среза индикаторнойвыполненной капиллярной.ижении смачнвающей жидкостью реза индикаторной трубки 1 ей происходит скачок давлеанный капиллярным эФФектом.льный диФФеренциальный датния (ЧДДД) 2, к входу котооединена индикаторная трубсирует скачок давления. Для ия влияния на показания ЧДДДго давления в резервуаре дополнительная трубка 7, сое;. З газовую полость контролируервуара с выходом ЧДДЦ. 7 ил.С:Изобретение относится к измерительной 1 ехнике и может быть использовано в различных отраслях промьппленности и научных исследованиях дляопределения предельного уровня жидкостей при заполнении емкостей,Цель изобретения - повьппение точности фиксации уровня,На Фиг. 1 схематически изображениндикатор, на Фиг, 2 - эквивалентнаясхема индикатора для открытой емкости,,на Фиг, 3 - зависимость сигнала 1 от, эквивалентная схема в открытой емко ,сти; на фиг, 5 - зависимость сигнала1 от уровня Ь; на фиг. 6 - схема индикатора для закрытых емкостей; на, фиг, 7 - зависимость сигналов 1 от Ьв закрытой емкости 20Индикаторная трубка 1, верхний конец которой подсоединен к входу Ачувствительного дифференциальногодатчика 2 давления, а нижний срезявляется предельным уровнем смачивающей жидкости в емкости 3, герметично введена вовнутрь закрытой емкости3, при этом глубина ее погружения вемкость 3 может регулироваться безнарушения герметичности ввода например, с помощью сальникового уп,лотнения, Трубка 4, опущенная до днаемкости 3, служащая для заполненияэтой емкости жидкостью из резервуара5, снабженного вентилем 6, гакже герметично вводится вовнутрь емкости 3.Дополнительная трубка 7, верхний конец которой подсоединен к выходу Вчувствительного дифференциальногодатчика.2 давления, также герметично введена вовнутрь закрытой емкости3, причем нижний срез этой трубки находится выше нижнего среза индикаторной трубки 1, задающего предельныйуровень жидкости в емкости 3. Вентили 458 и 9 сообщают с атмосферой индикаторную 1 и дополнительную 7 трубкисоответственно. Байпасный вентиль 1 0соединяет вход А и выход В чувстви -тельного дифФеренциального датчика 2давления, Вентиль 11 соединяет чувствительньп дифференциальный датчик2 давления с дополнительной трубкой 7.Устройство работает следующим образом.55Открывается вентиль 6 резервуара5, и жидкость начинает заполнятьемкость 3, при этом к резервуару 5может быть подключен источник избыточного давления газа для заполнениязакрытой емкости 3 жидкостью поддавлением,Рассмотрим случай, при которомвентиль 9 открыт, а вентиль 8 закрыт(Фиг.1); Байпасный вентиль 10 закрыт, вентиль 11 тоже закрыт. Эквивалентная схема индикатора предельного уровня смачивающей жидкости дляоткрытой емкости изображена на Фиг.2.При достижении смачивающей жидкостьюпредельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1, верхний конецкоторой подсоединен к входу А чувствительного дифференциального датчика2 давления, в трубке 1 происходитскачкообразное капиллярное поднятиежидкости на высоту 5 Ь вызывающеескачок избыточного давления 8 Ртр,в трубке 1, Фиксируемый дифференциальным датчиком 2 давления. Вентиль6 закрывается, открытая емкость 3 заполнена смачивающей жидкостью по предельный уровень нижнего среза индикаторной трубки 1 .Высота ЬЬ капиллярного поднятиясмачивающей жидкости в индикаторнойтрубке 1 может быть рассчитана поформуле726где о - коэффициент поверхностногонатяжения смачивающей жщкости,г - внутренний радиус индикаторной трубки 1- плотность жидкости;- ускорение силы тяжести земного притяжения.Величина скачка давления о Рр,Фиксируемая чувствительным дифференциальным датчиком 2 давления, можетбыть рассчитана по формуле8 Р ЬР (2)ЗчЧтгде 5 Р - величина скачка давлениястолбика жщкости в индикаторной трубке 1, равная2 о,Р = ОрЬ37 - объем капиллярного столбика жидкости в .индикаторной .трубке 1, равный Ъ г ЬЬ =2 ТЗгкЧ - полный внутренний объем интрдикаторной трубки 1,7 Ьуровня смачивающей жидкости в открытой емкости изображена на Фиг,4. При достижении смачивающей жидкостью предельного уровня нижнего среза индикаторной трубки , верхний конец которой сообщен с атмосферой, в ней происходит скачкообразное капиллярное поднятие жидкости на высоту 6 Ь , определяемую Формулой (1), При этом в ставшей закрытой газовой по-. лости 1 2 заполняемой емкости 3 происходит соответствующий скачок разрежения о Рр, , Фиксируемый чувствительным дифференциальным датчиком 2 давления, выход В которого соединен с газовой полостью 12 трубкойнижний срез которой находится выше предельного уровня жидкости, задаваемого нижним срезом индикаторной трубки 1, Вентиль 6 эакрывается, емкость 3 заполнена смачивающей жидкостью по предельный уровень нижнего среза индикаторной трубки 1 . Величина скачка разрежения д РтР, может быть рассчитана по Формуле (3), с тем отличием, что вместо объема тр необходимо подставить объем 1, равный сумме объемов газовой пблости 12 г и трубки 7 Ъ р вплоть до чувствительного элемента в дифференци- . альном датчике 2 давления и до запорного элемента вентиля 9, Ч =7 г + Чтр, В этом случае сигнал 1 чувстнительного дифференциального датчика 2 давления практически не зависит от возможных колебаний параметров жидкой среды, поскольку предполагается, что индикатор предельного уровня жидкости применяется при условиях, далеких от области критических параметров жидкости. Таким образом, точность Фиксации момента достижения жидкостью пре-,дельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1 по сравнению с прототипом возрастает 5820 1 О 4 Т ЯРтр (Э)Ктр,Поскольку и коэффициент поверхностного натяжения о и плотность жидкостипретерпевают существенное 15изменение лишь в критической областипараметров жидкости, то величина скачка давления 8 Р тР , фиксируемаячувствительным дифференциальным датчиком 2 давления, при нормальных условиях практически не зависит от величины температуры и давления жидкости. Таким образом, возможные колебания параметров среды не влияют навеличину сигналов 1 дифференциального 25датчика 2 давления,и точность Фиксации момента достижения смачивающейжидкостью предельного уровня нижнегосреза индикаторной трубкипо сравнению с прототипом возрастает, Формула (3) дает возможность определитьтребуемую чувствительность дифференциального датчика 2 давления ДРтр,в индикаторе предельного уровня смачивающей жидкости, зная Физические35характеристики жидкости и параметрысамого индикатора.Перед следующим заполнением сма- .чивающей жидкостью открытой емкости3 капиллярный столбик жидкости из40индикаторной трубки 1 выдавливаетсямподключением источника избыточногодавления .газа к вентилю 8, при этомбайпасный вентиль 1 О открыт.На Фиг, 3 приведена зависимостьсигнала 1 чувствительного дифференциального датчика 2 давления отуровня Ь смачивающей жидкоети в открытой емкости 3, где Ь - предельный уровень жидкости, задаваемыйнижним срезом индикаторной трубки 1,величина 1 О может быть выбрана нулевой, а скачок сигнала 1 1 ь определяется скачком давления 8 Р 1Тф (Рассмотрим случай, при котором55вентиль 8 открыт, а вентиль 9 закрыт(Фиг.2). Байпасный вентиль 1 О закрыт, вентиль 11 открыт, Эквивалентная схема индикатора предельного вплоть до чувствительного элемента в дифференциальном датчике 2 давления, и запорного элемента в вен 5типе 8.Таким образом, величина скачка давления 3 РтР, определяется следующим образом Перед следующим заполнением с 1 чачивающей жидкостью емкости 3 капиллярный столбик жидкости иэ индикаторной трубки 1 выдавливается подключением источника избыточного давления газа к верхнему концу индикаторной трубки при этом вентиль 9 открыт,На Фиг, 5 приведена зависимость сигнала 1 чувствительного дифференциального датчика 2 давления от уровня Ь смачивающей жидкости в емкости 3, где Ь - предельный уровень жид 1582017кости, задаваемый нижним срезом индикаторной трубки 1, велиЧина 1 о может быть выбрана нулевой, а скачоксигнала 1 - 1 определяется скачС5ком разрежения 8 Ртр,Рассмотрим случай, при котором обавентиля 8 и 9 закрыты. Байпасный венчиль 1 О закрыт, вентиль И открыт.Схема индикатора предельного уровняСмачивающей жидкости для закрытойемкости изображена на Фиг. б. В данНом случае закрытая емкость 3 можетзаполняться жидкостью под давлением,гричем источник избыточного давленияФаза может подключаться к резервуаруПри достижении смачивающей жидкостью предельного уровня нижнего срезаиндикаторной трубки 1, верхний конецкоторой подсоединен к входу А чувствительного дифференциального датчикадавления, в трубке 1 происходит",качкообразное капиллярное поднятиежидкости на высоту 11 Ь, вызывающеескачок избыточного давления 8 Р 1, в 25Грубке 1 . Значения этих величин Могутрыть рассчитаны из Формул (1) и (3)соответственно, липть с тем отличием,что объем 7, теперь распространяетсяРй вплоть до запорного элемента баййасного вентиля 10. Вместе с тем взакрытой газовой полости 1 2 и допол.нительной трубке 7, соединяющей газо"вую полость2 с выходом В чувствительного дифференциального датчика 2цавления, происходит скачок разрежения РРт,. , вызванный капиллярР 7.ным поднятием столбика смачивающей,жидкости в индикаторной трубке 1. Величина скачка разрежения может бытьрассчитана по Формуле (3) с тем отличием, что вместо объема 7,Р теперьнеобходимо подставичь сумму объемовгазовой полости 12 Чг и трубки 7 7 Т 17вплоть до чувствительного элемента вдифференциальном датчике 2 давленияи до запорных элементов вентиля 9 нбайпасного вентиля 10, Таким образом,на вход А чувствительного дифференциального датчика 2 давления действует скачок избыточного давленияРтр а на выход В - скачок разрежения 8 Р , что приводит к суммарТ уному скачку сигнала 61 чувствительного дифференциального датчика 2 дав 1ления. Вентиль б закрывается, закрытая емкость 3 заполнена смачивающейжидкостью по предельному уровню нижнего среза индикаторной трубки 1. Хо" тя в даннс" случае заполнение смачивающей жидкостью закрытой емкости 3 могло осуществляться подключ ением источника избыточного давления газа к резервуару 5, тем не менее предполагается, что параметры заполняющей жидкости, такие как ее давление и тем. пература, далеки от своих критических значений, а следовательно, практичечески не влияют на величины скачков избыточного давления ХР и раэрежеЪр ния УРР . Таким образом, сигнал71 чувствительного диФФеренциального датчика давления, определяемый разбалансом давлений в индикаторной 1 и дополнительной 7.трубках, не зависит от величины абсолютного давления в закрытой емкости 3, как не зависит он и от возможных колебаний параметров жидкости, а именно колебаний температуры и давления. Следовательно, точность Фиксации момента достижения смачивающей жидкостью предельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1 по сравнению с прототипом увеличивается. Перед следующим заполнением смачивающей жидкостью закрытой емкости 3 капиллярный столбик жидкости из индикаторной трубки 1 выдавливает- . ся подключением источника иэбыточ - ного давления газа к вентилю 8. При этом байпасный вентиль 1 0 открыт, а вентиль 11 закрыт. На Фиг, 7 приведены зависимости сигналов чувствительного дифференциального датчика 2 давления от уровня, Ь смачивающей жидкости в закрытой емкости 3, где по - предельный уровень смачивающей жидкости, задаваемый нижним срезом индикаторной трубки 1. Верхняя кривая является сигналом дифференциального датчика 2, вызванным действующим на вход А давлением газа в индикаторной трубке 1, а нижняя кривая - сигналом дифференциального датчика давления 2, вызванным действующим на выход В разрежением газа в дополнительной трубке 7. Обе величины 1 о и 1 Оь могут быть одновременно выбрань нулевыми, а скачок сигнала 61 чувствительного дифференциального датчика 2 давления, равный арифметической сумме1 А 1 д+ 1 о - 1, определяется скачком избыточного давления ЮРтр и скачком разрежения Р Рр соответственно.Предлагаемое устройство более точно Фиксирует момент достижения жидкостью предельного уровня, а технико-экономический эффект.,от использования предлагаемого индикатора выражается в экономии, которая достигается при исключении постоянно действующего источника избыточного давления газа с регулятором. Ф о р м у л а и з обретенияИндикатор предельного уровня смачивающей жидкости в герметичном ре" зервуаре, содержащий вертикальную индикаторную трубку и дополнительную трубку, расположенную вьппе предельногб уровня жидкости, и дифференциальный датчик давления, входы которо 5го соединены соответственно с выходами трубок, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью повыщения точности Фиксации уровня, индикаторнаятрубка выполнена капиллярной и сое 1 О динена с атмосферой через вентиль,дополнительная трубка связана с дифференциальным датчиком давления и сатмосферой через вентили, а входыдифференциального датчика давления15 также соединены между собой черезвентиль,1 582017 оставитель Н,Хараховская Техред Л,Сердюкова Коррек Ципл Киштулинец дакт каз 2081 Тираж 538 Подписное НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгги 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/ ри ГКНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101