Поплавковый уровнемер

Союз СоветсиикСоциапис тически кРеспублик(61) Дополнительное к авт. свир-ву (22)Заявлено 14.02. 80 (21) 288 51)М. Кл. 6 01 Г 23/10 3418/18-10 с присоединением заявки уаерстюв 11 кветет СИР деааи кеебретенк 11 к открытка(54) 1 ОПЛАИКОВЫЙ УРОВНЕМЕ Наиболее близким к предлагаемому является поплавковый уровнемер для жидкости, содержащий трубу, чувствительный элемент, выполненный в виде замкнутой оболочки, соединенной тягой с якорем из магнитного материала, дифференциальный трансформатор, включающий в себя первичную и вторичные обмотки с равным числом витков, включенных встречно, который может реагировать на положение якоря и перемещаться вдоль чехловой трубы с помощью сервопривода, получающего сигнал с дифференциального трансформатора через усилитель. Уровнемер имеет две катушки, неподвижно соединенные с дифференциальным трансформа- гором и расположенные на равном расстоянии от него, с цепями управления, содержащими три усилителя, три реле и источники переменного и постоян" носится к приборо о к устройствам может найти прим ни. Изобретстроению,контроля унение притей, находдах при вьлениях.Известесодержащьп" м овня и измерен ящи хся соких т уровня жидкосгерметичных сосумпературах и давпоплавковый уровнемер,убу, выпол материала чехловуюнемагнитно енную О подвиж о установленнь хловой трубытельно чплавок,рирующее игнальную кату устройство 1,г вием Недостатком данног вляется ограниченный ения уровня (не боле альной катушки), пониж твительность и связа диапазон изм габарита си ная чув ная с э вышенная погрешность,ется значительным весо то определ поплавканого тока Недост являются 23.ками данного уровнемераожность конструкции и нерционнос повыш стемы. О П И С А И И Е оо 916994ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТЖКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУтрудность, а в ряде случаев и невоз-можность изготовления замкнутой оболочки при сохранении положительнойплавучести чувствительного элемента.Сложность поплавкового уровнемераснижает надвкность и точность его,что также является недостатком данного устройства.Цель изобретения - упрощение кон"струкции и изготовления, повьппение 1 фточности и обеспечение возможностииспользования при высоких давленияхи температурах.Указанная цель достигается тем,что в уровнемере, содержащем чехловую трубу, чувствительный элемент,выполненный в виде оболочки, соеди"ненной тягой с якорем из магнитногоматериала, дифференциальный трансформатор, включающий в себя первичную и вторичные обмотки, включенныевстречно, сервопривод, перемещающий трансформатор вдоль чехловой тру"бы и соединенный через усилитель свыходом дифференциального трансформатора, и средство управления, содержащее источник вспомогательного напряжения, чувствительйый элементвыполнен с отрицательной плавуче"стью число витков верхней вторичЭЗфной обмотки больше числа витков нижней вторичной обмотки, а в цепи первичной обмотки дифференциальноготрансформатора через другой усилитель и дроссель включен датчик температуры, установленный в объектеконтроля. "Кроме того, с целью упрощения обслуживания и обеспечения автоматического включения в работу послеаварийного отключения при временном фобесточивании, средство управлениядополнительно содержит пороговоеустройство, вход которого через трансФорматор включен в цепь первичнойобмотки дифференциального трансФорма" 4тора, а выход соединен с обмоткойреле, контакты которого включеныв цепь вторичных обмоток дифференциального трансформатора.На чертеже представлена схема 30предлагаемого уровнемера,Уровнемер содержит чехловую трубу1, выполненную из немагнитного материала, чувствительный элемент с отрицательной плавучестью, состоящий Ииз замкнутой сферической оболочки 2,тяги 3 и якоря 4 из магнитного материала, дифференциальный трансформа,тор 5, включающий в себя первичнуюобмотку 6 и вторичную обмотку, сос- ,тоящую из двух катушек 7 и 8, причемчисло витков верхней катушки 8 большечисла витков нижней катушки 7, который может перемещаться вдоль чехловой трубы 1 с помощью электродвигателя сервопривода 9, получающего управляющее напряжение с вторичных обмоток дифференциального трансформатора 5 через усилитель 10. Электродвигатель сервопривода Э содержитобмотку 11 управления и сетевую обмотку 12. В цепи входа дифференциального трансФорматора 5 установленамперметр 13. К входу дифференциального трансформатора 5 подключен регулируемый трансформатор 14, предназначенный для первичной регулировкиприбора и уменьшения погрешностиизмерения при изменении плотностижидкости в процессе измерения уровня путем изменения тока первичнойобмотки 6 но показаниям амперметра13 с использованием тарировочнойкривой, устанавливающей зависимостьвеличины тока в первичной обмотке 6от плотности жидкости. Средство управления содержит переключатель 15 стремя положениями. Когда переключатель 15 находится в первом положении,цепь 16 источника вспомогательногонапряжения замкнута на вход усилителя 10, а цепь втОричной обмотки дифференциального трансформатора 5разомкнута. Когда переключатель 15находится во втором положении, вторичная обмотка дифференциальноготрансформатора 5 подключена на входусилителя 10, а цепь источника вспомогательного напряжения 16 разомкнута, Если переключатель находитсяв третьем положении цепи вторичнойОбмОтки дифференциального трансформатора 5 и источника 16 вспомогательного напряжения разомкнуты (фиг. 1),Источник 16 вспомогательного напряжения предназначен для подачи управляющего напряжения на обмотку 11 управления через усилитель 10 при разомкнутой цепи вторичной обмотки дифференциального трансформатора 5 изамкнутой цепи источника 16 вспомогательного напряжения с целью перемещения дифференциального трансформатора 5 вниз,.что обеспечивается выбором Фазы вспомогательного напряжения при первичной регулировке (наладке) уровнемера. Переключение пе10 15 20 25 30 35 40 45 50 5 916реключателя 15 выполняется операто"ром вручную.Кроме, того, средство управлениясодержит установленный в цепи входадифференциального трансформатора 5.трансформатор 17 выход которого через пороговое устройство 18, содержащее пороговый элемент и усилитель,подключен к обмотке реле 19, контакты которого, замыкая цепь вторичнойобмотки дифференциального трансформатора 5 на вход усилителя 10, размыкает цепь источника 16 вспомогательного напряжения и наоборот,ТрансФорматор 17 и пороговое устройство 18 предназначены для управления работой реле 19, при переключении контактов которого на обмотку11 управления через усилитель 10 может подаваться напрякение с вторич"ной обмотки дифференциального трансФорматора 5 или с источника 16 вспомогательного напряжения. 11 ороговоеустройство 18 может срабатывать только при максимальном напряжении вторичной обмотки трансформатора 17, вкотором максимальное напряжение воз-.никает тогда, когда в цепи первич- ной обмотки 6 течет максимальный ток,что имеет место при отсутствии якоря4 в зоне первичной обмотки 6.Б жидкости установлен датчик 20температуры (термопара или термометрсопротивления), выход которого через усилитель 21 соединен с управляющей обмоткой 22 дросселя управления 23, обмотка управления 24 которого включена в цепь входа первичнойобмотки 6 дифференциального трансформатора 5. Это дает возможность проводить автоматически коррекцию показаний уровнемера при изменении плотности жидкости в процессе измеренияуровня жидкости путем соответствующейкоррекции тока в первичной обмотке6 с целью повышения точности изме-.рения уровня.Обмотка 24 управления дросселя23 и первичная обмотка трансформатора 17 могут быть объединены в одну обмотку.К выходу дифференциального транс"форматора 5 подключен вольтметр,что позволяет контролировать напряжение разбаланса обмоток 7 и 8,Положение дифференциального трансФорматора 5 относительно чехловойтрубы 1 является выходным сигналом,определяюц 1 им уровень жидкости в со 9946 суде, и Фиксируется непосредствен" но или косвенно известными средствами.Уровнемер работает следующим об,разом.Когда прибор обесточен выключенчувствительный элемент занимает крайнее нижнее положение независимо от уровня жидкости в сосуде, так какчувствительный элемент имеет отрицательную плавучесть в жидкости. В то же время дифференциальный трансформатор 5 может занимать какое-то промежуточное положение по высоте трубы1, например находиться в серединеили вверху чехловой трубы 1. На первичную обмотку регулируемого трансФорматора 14 подается напряжениепеременного тока. Переключатель 5из третьего положения переводитсявручную в первое положение. Приэтом замыкается цепь источника вспо.могательного напряжения 16. Вспомо"гательное напряжение через усилитель 10 подается на обмотку 11 управления электродвигателя сервонривода 9, что вызывает перемещение дифференциальногб трансформатора 5 в крайнее нижнее положение до упора.Уровнемер отрегулирован таким образом, что, если дифференциальный трансформатор 5 стоит на упоре, то якорь 4 в это время находится несколько ниже середины первичной обмотки 6, но магнитной силы первичной обмотки 6 достаточно для втягивания якоря 4 в обмотку 6, что фиксируется по изменению показания амперметра 13, так как при втягивании якоря 4 вовнутреннюю полость первичнои обмотки 6 резко меняется индуктивное сопротивление обмотки 6, что и фиксирует амперметр.После того как магнитные силы обмотки 6 подхватят якорь 4, переключатель 15 переводится во второе положение. 11 ри этом размыкается цепь источника 16 вспомогательного напоя. жения и замыкается цепь вторичной обмотки дифференциального трансформатора 5,Поскольку сферическая оболочка полностью погружена в жидкость, то, следовательно,: нарушено условие равновесия системы. Изменение выталкивающей силы относительно условия равновесия (выталкивающая сила практически увеличивается вдвое) приводит7 ;96994 8 к изменению взаимного расположения ,некие магнитной индукции сердечника сердечника 4 и первичной обмотки 6 дросселя 23 управления н, следовательно изменение индуктивного сопротивле(сердечник 4 несколько приподнимания обмотки 24 управления, что в свою ется) и следовательно изменяется:взаимное расположение сердечника 4 З очеред Р доче е ь приводит к изменению тока относительно ка ушек и , чтот 7 8 что при в цепи первичной обмотки 6. водит к появлению напряжения разба- Ири аварийном отключении питания ланса катушек 7 и 8, которое через ,чувствительный элемент занимает край- усилитель 10 подается на обмотку нее нижнее положение, а дифференцн управления электродвигателя сер" 1 б,альный трансформатор 5 занимает какоевопривода 9. Сервопривод начинает то промежуточное положение по высо- перемещать дифференциальный транс- те трубы 1 (например, находится в Форматор 5 вверх совместно с чувст- середине ее). Уровнемер работает слевительным элементом. Как только сфе. дующим образом. 11 ереключатель 15 усрическая оболочка 2 начнет всплывать ф танавливается в третье положение. вад уровнем жидкости, подъемная Поскольку якорь 4 не находится в зо- сила начинает умецьшаться, что выэы не дифференциального трансформатора вает уменьшение напряжения рассогла, то по первичной обмотке 6 протесования катушек 7 и В, Когда сфери- кает максимальный ток (обмотка 6 имеческая оболочка 2 окажется погружен. Ж ет минимальное индуктивное сопротивление) . ной в жидкость до половины своей 1. 1 оплавковый уров немер, содержащий чехловую трубу иэ немагнитного высоты, напряжение разбаланса кату-Ири этом е трансформатора на ироговое устройствоет выполнено словце равновесиясистемы (уровнемер, зафиксирует Уро йс в .18 срабатывает и включает РеЕсли УР в ид ника вспомогательного напряжения 16,овень жидкости внезапнолочка полностью или ыйп Размыкает цаиь вторичной обмотки дифпонизится.так что сферическая обонла стаФеренциального трансформатора 5, влочка полностью или частично выйаетвыталкивающая сила ста-, 3 я еренциалнет равна нулю.или улю. или меньшится (отно- результтельное напряжение определенной фасиель условя равновесия систе- ы, о еля ой пе ич ой н а кой,иь), вследствии чего якорь 4 относи-ус яя 1 О и далее на обтел но дифференциального трансформа 11 авления то вызывает;,тора 5 .сместится несколько вниз3 ер ен е сервоприводом дифференци.что вызовет появление напряженияго трансформатора 5 в крайнееразбаланса катушек 7 и 8 такой вели вине о упора Как тольнижнее положение до упора.Фференциальный т а сфо мято 5первичной обмот и б, что сервопривод начнет дрмеща ь дифференциальобмотки 6 в последней резко возрастает индуктивное сопротивление, чтовызывает резкое падение тока в пернемер. не зафиксирует новый уровеньвичной обмотке 6. Напряжение с пожидкости.и в рогового усилителя 18 перестает поИзменение плотности жидкости вступать на релеь на реле 19 и последнее выце рния урыня (например16 омогательного напряжения и замюкая цепь вторичной обмотки ифференциального трансфо ма а 5щторцй и управляет дальнейшей работойность измерения.уровкемера.Датчик температуры 20 преобразуеттемпературу в электрический сигнал(термо-ЭДС), который усиливается уси-"ф Формула изобретениялителем 9 постоянного тока и подается на управляющую обмотку 22 дроссе-,ля 23 управления, что вызывает изме91699 материала, чувствительный элемент, выполненный в виде замкнутой оболочки, соединенной тягой с якорем.из магнитного материала, дифференциальЪ ный трансформатор, включающий в себя 5 первичную и вторичные обмотки, сервопривод, перемещающийифференциальный трансформатор вдоль чехловой трубы и соединенный через усилитель с выходом дифференциального трансформа тора, и средство управления, содержащее источник вспомогательного напряже" ния, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и изготовления, повышения точности и 1 обеспечения воэможности использования при более высоких давлениях и температурах при изменении плотности жидкости в процессе измерения уровня, чувствительный элемент выполнен с 10 отрицательной плавучестью, число витков верхней вторичной .обмотки больше числа витков нижней вторичной обмотки, а в цепи первичной обмотки дифЬ 4,. 10ференциального трансформатора черездругой усилитель и дроссель включендатчик температуры, установленньпЪ вобъекте контроля.2. Уровнемер по и. 1, о т л ич а в щ и й с я тем, что, с цельюупрощения обслуживания и обеспечения автоматического включения в работу после аварийного отключения привременном обесточивании, средство уп 1равления дополнительно содержит пороговое устройство, вход которогочерез трансформатор включен в цепьпервичной обмотки дифференциальноготрансформатора, а выход соединен собмоткой реле, контакты котороговключены в цепь вторичных ббмотокдифференциального трансформатора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США 9 3.331.245,кл, 73-313, 1967.2. Патент Японии Ъ 44-15365,кл. 108 Е 32, 1969 (прототип).оставитель В. Аксеновехред М.Гергель Корректор С.Шек актор И. Тцкей Подписноеета, СССРрытийая наб., д. 4/5 Заказ 1871 5 Тираж 671 ВНИИПИ Государственного комит по делам изобретений и от 113035, Москва, )К, Рауш