Устройство для измерения уровня жидкости в герметичных резервуарах

(55 6 01 Г 2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВГДОЧСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ И Е СВИДЕТЕЛЬ ТВУ Т чувстви- птоволоточникаприем- ГО ОКНЭ м низу ну и ко ное окно. Уровень тельного элемент конным датчиком, и приемника света ного светодиодов внутри трубки ме и защелкой сверху жине установлен с в вертикальной пл диск, к верхней и креплен цилиндр средней части СОСТОЯЩИМ ИЗ ИС и излучающего и Выше входно жду ограничителе с на цилиндрическои возможностью движе оскости подпружинен оверхности которого кий шток, имеющ товои выступ дсалев, А,А,МБартко и А Н иреские изи др, Технологиы. 1989, с. 248 - детельство СС 1 Р 23/16, 1981 ВО ДЛЯ ИЗМ ОСТИ В ГЕРМ и а- в ИЯ 1 ХЕ Ч ичес вин бщая дли(57)коп ся ля ти из изобр и пр жидк твител ла вып итажи тнос чено астн емен виде ения дназн ти, в ный э лнен кость це ци р д щ рез 1 ступами, находящ выми крышками, й поверхностью убки и между соб о длине выполне тановлена на опо стью регулирован ступицу с лопастям уюся между двумя д соединенными с ве резервуара, корпус й, В теле штока по вканал, а сама тру оных стойках с возм ия по высоте, 4 ил. ом ей и сам он линдричеасти входка жно и отсутствия ном простра погрешност стичной мембрань ния в наджидкост того, имеют место определяемые кла ров и изменениямНаиболее блиности к предложе ся указатель,уровн качестве прототип немагнитного ма сообщающуюся с а верхней - с над вом. Внутри трубк торый снабже расположенными ОТНОСИТС начено д в частно х.тройство в емкостокол, от эластичн ССОМ ТОЧНОСТ и плотноСти ж эким по техни нному устройс я жидкости, ва, содержащи териала, ниж жидкостью в жидкостным и помещен по н тремя м под углом 120 рени щее для и соде рстие й мем орого нои, а етр.ной схеме о зн судят по давле его маномет нии ию воздуичес кую тное устроиство имеет выть ввиду применения эла(21) 4903090/10(54) УСТРОЙСТУРОВНЯ жИДКРЕЗЕРВУАРАХИспользовани приборостроению ределения уровня резервуарах, Чувс ластичного материа а, внутрь него зал акреплен на нижн кой трубки, имеющ Изобретение ению и предназ уровня жидкости закрытых емкостя Известно ус уровня жидкости нижней части кол прикрыто тонкой в верхней - мано Согласно дан меряемого уровня ха, заполняющ систему. Однако извес сокую погрешноск приборостроля определения ти в герметично 1 ной= - 1, гд 3 п охо я ий чеучета давле стве, Кроме измерения и манометидкости, ческой сущтву являетыбранный в й трубку из ней частью резервуаре, пространстплавок, ко агнитами, " друг отнонатяга, При необходимости обеспечения сигнализацил об аварийном уровне жидкости указатель можетвЬыть снабжен сигнализатором, связатйбнь 1 м 1. МагтнйтЬуправляемыми кон тактами; уСталоалаииыьф внутри трубки, для контроля уровня"гермметизированной жидкости служит эластичная оболочка, разделяю 15 20 двумя крышками с возможностью вращения, при этом нижний конец штока жестко 30 конец винтообразной части штока закреплен в ступице, трубка снабжена ограничите 40 сительно друга в специальных гнездах с возможностью перемещения в радиальном направлении перпендикулярно оси трубки, Снаружи вокруг трубки расположено ферромагнитное кольцо, выполненное из спирали и по всей окружности практически без щая герметизированную жидкость и жидкость, находящуюся в указателе.Недостатком данного устройства является его низкая точность ввиду температурной погрешности.Цель изобретения - исключение температурной погрешности.Цель достигается тем, что введены подпружиненный диск, цилиндрический шток с винтообразной средней частью длиной 1 = 1/3 Е, где- общая длина штоков, и каналом, протяженным по всей длине и сообщенным одним концом с атмосферой,другим - .с внутренней полостью трубки, и спица с криволинейными лопастями между соединен с диском, снабженным выступами, входящими в паз, выполненные на внутренней поверхности трубки, а верхний лем хода диска в виде кольцевого буртика, расположенного выше входного окна, и пластинчатой защелкой, установленной на ее внутренней стенке, причем верхняя крышка выполнена с воэможностью закрепления к крышке резервуара, а нижняя. - к верхнему торцу трубки.Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, чтоэаявленное техническое решение соответствует критерию иновизна", Анализ известных технических решений(аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном техническом решении, и признать его соответствующим критерию исущественные отличия",На фиг.1 показан общий вид устройства для измерения уровня жидкости; на фиг.2 - местный разрез; на фиг.3 - положение приемного диска в верхней точке движения; на фиг,4 - местный разрез,Устройство для измерения уровня жидкости содержит (фиг.1,2) цилиндрический 45 50 55 корпус в виде трубки 1, которая имеет входное окно 2, расположенное выше определенного уровня налива жидкости, Трубка установлена вертикально внутри резерва 3 и закреплена на опорных стойках 4 с возможностью регулирования по высоте, На нижнем конце трубки 1 закреплен чувствительный элемент 5 из эластичного материала, выполненный в форме шара, внутрь которого залита жидкость, над которой внутри трубки 1 установлены связанный с источником света 6 излучающий оптоволоконный световод 1, имеющий скошенный торец на выходе. и приемный световод 8, имеЮщий" выпуклый торец на входе и связанный другим концом с приемником света 9, который в свою очередь электрически связан со счетным устройством 10. Излучающий оптоволоконный световод 7 имеет прямой входной торец, а на выходе - скошенный с угломф С 2 = агс Вп ГСоз.Оа)/Мс (1) где Оа - апертурный угол с осью входа;пс- показатель преломления световедущей жилы,В верхней части трубки 1, выше входного окна 2 внутри самой трубки 1, между ограничителем 11 в виде кольцевого буртика снизу и пластичной защелкой 12 в пазах 13, выполненных в стенках трубки 1 параллельно ее оси, установлен с возможностью движения в вертикальной плоскости приемный диск 14, имеющий выступы 15, совпадающие с пазами 13, В центре приемного диска 14 жестко закреплен цилиндрический шток 16, имеющий в средней части винтовой выступ 17 длиной 1= 1 аг 3 , где Е - общая длина штока 16, В теле штока 16 по всей его длине выполнен канал 18, один конец которого сообщается с атмосферой, а другой - с полостью над приемным диском 14. Верхний конец винтового выступа 17 установлен в ступице 19 с криволинейными лопастями 20 и выступами, которая установлена между двумя дисковыми крышками 21 с возможностью вращения. Места выхода цилиндрического штока 16 из корпуса устройства 1 и из резервуара 3 снабжены уплотнителями 22, Верхняя дисковая крышка закреплена за верхнюю поверхность резервуара 3, а нижняя - за корпус устройства 1 и соединены между собой по крайней мере двумя кронштейнами 23, Приемный диск 14 установлен на цилиндрической пружине 24,Устройства работает следующим обра-эом,(10) пд+ Ез Рд Известно, что для закрытых сосудов (герметичных резервуаров) расчетная формула абсолютного давления; Рд=Ро+ у п=Р+ дЬ 1=Рд+Риэб (2), 5 где Риэв - избыточное давление в резервуаре:р - плотность жидкости;Ь 1 - высота столба жидкости в точке 10 измерения (3).Гидростатическое давление Рв столба жидкости высотой Ь 1 направлено внутрь объема жидкости и давит на чувствительный элемент 5, имеющий силу сопротивления 15 стенок где К - модуль упругости материала, из ко торого выполнен чувствительный элемент 5;Х - перемещение стенок чувствительного элемента 5,Уравнение равновесия системы можно записать 25 Значение Х определяется высотой Ь 2 столба жидкости, залитой внутрь чувстви тельного элемента 5 с помощью оптоволоконного датчика с внешней амплитудой модуляции интенсивности, состоящего из излучающего светодиода 7, имеющего скошенный выходной торец с углом скоса со гласно формуле (1) для обеспечения минимальных потерь света на выходе. Входной прямой торец излучающего свето- вода 7 связан с источником 6. Приемный световод 8 имеет выпуклый входной торец 45 и прямой выходной конец; связанный с при- емником света 9, который электрически связан со счетным устройством 10, отградуированным в единицах уровня жидкости. 50Таким образом, направленный пучок света, отражаясь от границы раздела сред жидкость - газ под различными углами (в зависимости от высоты жидкости Ьг, воспринимается приемным оптоволоконным 55 световодом с различной интенсивностью (в зависимости от угла отражения, падающего от излучающего световода 7 луча от границы раздела сред залитая жидкость - газ, и изменения величины угла входного конуса лучей в приемный световод 7) и воспринимается приемником света 10. Приемник света 10 выдает выходной сигнал Р воспринимаемый счетным устройством 10. Счетное устройство 10 в зависимости от величины Ррцх выдает значение уровня жидкости в резервуаре.В исходном состоянии уравнение равновесия приемного диска; где в - масса приемного диска 14;д - ускорение свободного падения; Рз - сила упругости пластинчатой защелки 12;Р - сила давления в наджидкостном пространстве,В результате изменения температуры окружающего воздуха (нагрев лучами солнца, перемещение слоев воздуха и т.д,) стенки резервуара получают определенное количество тепла: где 01 - количество полученного тепла;С - удельная теплоемкость материала, из которого выполнены стенки резервуара;щ - масса материала, из которого изготовлен резервуар;611 - изменение температуры стенок резервуара,Стенки резервуара отдают часть тепла залитой жидкости В результате этого система выходит из состояния термодинамического равновесия и совершает работу по изменению сил давления и объема где а - коэффициент объемного расширения жидкости при нагревании.Вследствие этого увеличивается сила давления Рд и нарушается равенство 5, принимая вид:При этом пластическая защелка 12 открывается и приемный диск 14 начинает свое движение вверх, в этом случае выражение (11) приобретает вид: Щ 9А(13) п 39 ) Гц Приемный диск 14 движется вниз и возвращается в исходноеположение, преодолев сопротивление пластинчатой защелки 12 и устанавливая равновесие(14) гп 9+ Рз= Гд При создании внутри резервуара 3 вакууметрического давления (обычно около 400 Па)-Кгх+ п 9 Гд где К - коэффициент упругости пружины 24 Приемный диск 14 с ускорением продолжает движение вверх по пазам 13, выполненным в корпусе трубки 1 при помощи своих выступов. Так как цилиндрический шток 16 жестко закреплен на верхней поверхности приемного диска 14, то он также движется вверх, при этом воздействуя своим винтовым выступом 17 на выступы в ступице 19 и раскручивая ее по принципу волчка. При этом работа ЬА 1 по изменению сил давления и объема преобразуется во вращательное движение ступицы 19 с лопастями 20, которая, совершая работу Ь А 2, изменяет(снижает) температуру паров и снижает величину силы Рд, действующей на приемный диск.При достижении приемным диском 14 своего максимального верхнего положения канал 18 сообщает атмосферу с наджидкостным пространством, т.е, выход канала, сообщавший атмосферу с полостью над приемным диском 14, выходит из корпуса трубки 1 (фиг.2,3). При этом сила давления ГД понижается и выражение (11) приобретает вид;Приемный диск 14 сжимает пружину 24и опускается вниз. При этом цилиндрический шток 16 своим концом выходит из уплотнения 22 в верхней части резервуара 3, 5 открывая доступ воздуха из атмосферы внаджидкостное пространство. После выравнивания силы давления Гд и силы упругости пружины 24 получается 10 ад - КгХ Рд(16) т.е. пружина 24 возвращает приемный диск 14 в исходное положение, При этом цилиндрический шток 16 верхним концом входит 15 в уплотнение 22 в верхней части резервуара3, прекращая доступ воздуха из атмосферы в наджидкостное пространство.ф ар мула и зоб ре те н и я устройство для измерения уровня жид кости в герметичных резервуарах, содержащее корпус в виде вертикально установленной трубки с входным окном, сообщающим внутреннюю ее полость с газообразной средой, к нижнему торцу которой 25 прикреплен чувствительный элемент из эластичного материала, заполненный рабочей жидкостью и связанный с преобразователем, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью исключения температурной погрешности, в 30 трубку введены подпружиненный диск, цилиндрический шток с винтообразной сред-ней частью длиной = 1/3 , где- общая длина штока, и каналом, протяженным по всей длине и сообщенным одним концом с 35 атмосферой, другим - с внутренней полостью трубки, и ступица с криволинейными лопастями между двумя крышками с возможностью вращения, при этом нижний конец штока жестко соединен с диском, 40 снабженным выступами, входящими в пазы,выполненные на внутренней поверхности трубки, а верхний конец винтообразной части штока закреплен в ступице, трубка снабжена ограничителем хода диска в виде 45 кольцевого буртика, расположенного вышевходного окна, и пластинчатой защелкой, установленной на ее внутренней стенке, причем верхняя крышка выполнена с возможЪостью прикрепления к крышке резер вуара, а нижняя - к верхнему торцу трубки;1791721 Ви 1 т А ФИГ,4 Составитель Н.МараховскаяТехред М.Моргентал Корректор М.Керецман Редактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 147 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5