Гидростатический датчик уровня жидкости

Гидростатический датчик уровня жидкости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советских

Соцналнстнческнх

Республик

<о779812

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кл З (22) Заявлено 10.10 ° 78 (21) 2672094/18-10 с присоединением заявки Йо

G 01 F 23/18

G 01 F 15/02 государственный комитет

С С С P. оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 681.128.5 (088. 8) Опубликовано 151180, бюллетень Мо 42

Дата опубликования описания 15. 11. 80 р. К. Тараненко, В. И. Снегур, И. В. Мозолевский, A. И. Белоус, П. В. дейнека, В. A. Жилкина и я. A. дрань (72) Авторы изобретения

Калужское производственное объединение иХлорвинил" (71) Заявитель (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ .Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполь зовано в устройствах для измерения уровня жидкости, основанных на измерении давления гидростатического 5 столба жидкости.

Известен гидростатический датчик уровня и плотности с температурной компенсацией, содержащий меглбранньгй чувствительный элеМент, термобаллон 10 и замкнутую манометрическую систему .с индуктивным преобразователем (1).

Недостатком такого устройства является. сложность измерительной схемы и большое-число кинематических 15 звеньев.

Наиболее близким к изобретению является гидростатический датчик у ровня жидкости, который содержит 20 чувствительный элемент в виде сильфона и передаточный механизм в виде двуплечого рычага, на одном плече которого. установлен шток сильфона, а на другом . — преобразователь пере- 25 мещения. Компенсация плотности достигается с помощью поплавка постоянного погружения, связанного

1осредством нити и блока с механизмом изменения соотношения плеч рыча- 3р

ra, выполненным в виде подпружиненной подвижной каретки P).

Недостатком этого датчика является значительная сложность конструкции, низкая чувствительность, обусловленная трением в механизмах передачи перемещения, а также низкая точность компенсации изменения плотности вследствие изменения при перемещении каретки длины большего плеча рычага. Кроме этого, требования к ббльшой величине соотношения йлеч передающего рычага значительно увеличивают габариты датчика, а температурные напряжения, возникающие в элементах передачи перемеще,ния поплавка, вызывают дополнительную погрешность.

Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение конструкции датчика. ,Цель достигается за счет того, что чувствительный элемент снабжен емкостным преобразователем перемещения и объединен с поплавком постоянного погружения компенсатора плотности таким образом,. что поплавок закреплен на двух дополнитель ных сильфонах между двумя кронштейнами с общей стойкой, и в нем соос779812

Н Н макс Н мин, +Н

2 ! где

Е

К но с сильфонами выполнено цилиндрическое сквозное отверстие, в котором расположен цилиндрический электрод емкостного преобразователя пере.мещения, второй электрод которого установлен концентрично первому с помощью дополнительной стойки, проходящей через внутреннюю полость верхнего дополнительного сильфона и закрпеленной к верхнему кронштейну, а на нижнем кронштейне установлен чувствительный элемент в виде сильфона, снабженный штоком, один кОнец которого прикреплен к подвижкому днищу этого сильфона,а другой, выполненный из диэлектрика, расположен между электродами емкостного преобразователя перемещения.

Такое выполнение датчика позволяет свести к минимуму трение э механизме передачи перемещения (исклю. чение составляет лишь трение,в самих сиЛьфонах)и тем самым повысить чув ствительность, одновременно за счет расположения емкостного преобразо.вателя перемещения в полости поплав ка уменьшить габариты датчика и упростить конструкцию. Кроме этого, .за счет применения высокочувствительного преобразования перемещения в емкость появляется возможность повысить точность измерения и расширить его диапазон.

На чертеже изображены кронштейны

1 и 2, крепящиеся на общей стойке

3 к стенке емкости 4, уровень жидкости в которой измеряют. K кронштейнам одними концами закреплены сильфойы

5 и б, другие концы которых герметично укреплены на поплавке 7. В ,поплавке 7, часть которого показана в разрезе, установлен цилиндрический электрод 8. Причем поплавок может быть выполнен из пенопласта в форме, обеспечивающей минимальное ,влияние уровня, а электроды емкостного преобразователя — из любой Марки нержавеющей стали. Внутри электрода 8 расположен второй электрод 9 цилиндрической формы, который с помощью стойки 10, проходящей через внутреннюю полость верхнего сильфо- на 5, неподвижно крепится к верхнему кронштейну 1. Измерительный силь фон 11, воспринимающий йзменения. давления гидростатического столба жидкости, i становлен внизу нижнего кронштейна, а во внутренней полости силцфона установлен шток 12, одним концом крепящийся к днищу сильфона, другой конец 13 которого, вы>толнен-. ,ный из диэлектрика (например, из конденсита ), расположен между электродами преобразбвателя. Причем, электрический койтакт осуществляется с помощью кронштейнов, на один ,из которых поступает сигнал от подвижного электрода 8; укрепленного в поплавке, через непосредственный

4 электрический контакт с сильфоном, а сигнал от другого электрода 9 передается на другой кронштейн 1 через электропроводящую стойку 10. Сильфон 11 подпружинен пружиной 14, предназначенной для установки диапазона измерения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При заполнении емкости 4 жидкостью, щ уровень которой измеряется, последняя гидростатическим столбом Н оказывает давление по всей эффективной площади .измерительного. сильфона 11, при этом перемещение дна.сильфона и связанного с ним штока, 12 вместе с диэлектриком 13 будет пропорционально и уровню и плотности.

Одновременно под действием выталкивающей силы поплавок 7 перемещается на сильфонах 5 и б пропорцио20 нально плотности жидкости.

Так как диэлектрик 13 перемещает ся под действием давления гидростатического столба жидкости на сильфон 11,то электрическая емкость циЯЯ линдрического конденсатора, образован ,ного электродами 8 и 9, будет зависеть от диэлектрической проницаемости межэлектродного пространства, за полненного в начальный момент до половины длины электродов диэлектриком.

Учитывая, что длина перекрытия электродов зависит от перемещения поплавка, то объем поплавка, при котором будет осуществляться компенсация плотности, должен определяться из формулы

2КН (Ем Е)

Ч=

+ Е

Б „ — максимальное значение ,ц уровня;

H w - минимальное значение уровня; — диэлектрическая проницаемость диэлектрика;

- диэлектрическая проницаемость воздуха; — коэффициент пропорциональ-. ности.

Выбирая соответствующий диэлектрик и изменяя К подбором соответствующей жесткости сильфона 11, можно получить требуемую величину чувствительности, к уровню.

Формула изобретения

Гидростатический датчик уровня жидкости, содержащий чувствитель)5 ный элемент в виде сильфона и ком779812

ВНИИПИ Заказ 9309/5 Тираж 801 Подписное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проеитная, 4 пенсатор плотности, включающий поплавок постоянного погружения, о тл и ч а ю шийся тем, что,с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции датчика, чувствительный элемент снабжен емкостным преобразователем перемещения и объединен с поплавком постоянного погружения компенсатора плотности таким образом, что поплавок закреплен на двух дополнительных сильфонах между двумя кронштейнами с общей, стойкой и 10 в нем соосно с сильфонами выполнено цилиндрическое сквозное отверстие, в котором расположен цилиндрический электрод емкостного преобразователя перемещения, второй электрод )5 которого установлен концентрично первому с помощью дополнительной-- -.---стойки, проходящей через внутреннюю полость верхнего дополнительного сильфона и закрепленндй к верхнему кронштейну, а на нижнем кронштейне установлен чувствительный элемент в виде- сильфона, снабженный штоком, один конец которого прикреплен к подвижному днищу этого сильфона,а другой, выполненный .из диэлектрика, расположен между электродами емкостного преобразователя .перемещения.

Источники информации, принятые во внймание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР.

9 165322, кл. G 01 F 23/18, 12.03.62.

2. Авторское свидетельство СССР

9 482630, кл. G Oi F 23/14,28.02.74 (прототип).