Устройство для измерения уровня жидкости
Иллюстрации
Реферат
()922519
Союз Советскик
Социалисти4ееиии
Рвспубник
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву, (22)3s s eso 13 06.80 (21) 2939989/18-..10 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 23.04.82. Бюллетень № 15
Дата опубликования описания .2 .0ч.82 (51)М. Кл.
G 01 F 23/10
G 01 F 23/12
3Ьеудерстеенвый камнтет
СССР
60 делам вэебретений н етееытий
{53) УЙК 681. .128.66 (088.8) (72) Автор изобретения
А.П. Нелюбин т ер(и«;(» звз; = с т с . а в
Завод-ВТУЗ ори Производственном объе д4ейятевтттнятзоессетроения
"ЛенингРадский металличес и з ЩЩ@1071т..,. (71 ) Заяв и тел ь (5 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ
Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для контроля уровня жидкости.
Известно устройство для измерения уровня жидкости, содержащее измерительную трубку, частично заполненную
5 неэлектропроводной жидкостью, и дифференциально-трансформаторный датчик с якорем-поплавком, выполненным из немагнитопроводящей и магнитопроводящей частей, в виде целиком погруженного в жидкость BGJ10co цилиндра с наглухо закрытыми торцами, во внутренней полости которого размещен магнитопроводящий элемент (11 .
Недостатком такого устройства является малый линейный участок выходной характеристики, что снижает чувствительность измерений преобразователя.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее поплавок с сердечником из магнитопроводящего ма" териала, расположенный в измерительной трубке,на которой установлен дифференциально-трансформаторный датчик (2) .
Недостатками этого устройства является постоянная чувствительность датчика, невозможность изменейия крутизны выходной характеристики датчика при использовании в схеме измерений катушки датчика, например, с другими электрическими параметрами.
Кроме того оно не позволяет получить несимметричную выходную характеристику.
Цель изобретения - расширение диапазона чувствительности датчика;
Эта цель достигается тем, что магнитопроводящий сердечник выполнен из не менее двух подвижных относительно друг друга коаксиально расположенных цилиндрических элементов.
На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства с минимальным по высоте магнитопроводящим сердеч922519 ником, коаксиальные цилиндрические элементы расположены внутри друг друга (случай цилиндрического исполнения магнитопроводящего сердечника); на фиг. 2 — принципиальная схема устройства с максимальным по высоте магнитопроаодящим сердечником, коаксиальные цилиндрические элементы смещены относительно друг друга; на фиг. 3 и 4 - варианты расположения 1о коаксиальных цилиндрических элементов относительно друг друга, сим" метричное расположение относительно плоскости 0-0; на фиг. 5 - несим-. метричное расположение коаксиальных 1$ цилиндрических элементов относительно плоскости 0-0, несимметрия достигается путем различного смещения элементов относительно плоскости 0-0; на фиг. 6 — то же, несимметрия дости- щ гается путем различного по числу размещения элементов относительно плоскости 0-0, случай размещения минимально возможного числа элементов (два элемента) . 2$
Устройство для измерения уровня жидкости состоит из измерительной трубки 1, частично заполненной неэлектропроводной жидкостью 2, а ко30 торую погружен поплавок 3, представляющий собой полый немагнитопроводящий корпус, выполненный в аиде цилиндра 4 с закрытыми торцами. Во внутренней полости цилиндра размещен магнитопроводящий сердечник, который состоит из подвижных друг относительно друга и коаксиально расположенных цилиндрических элементов 5.
Конструктивные параметры якоряпоплавка выбираются в зависимости от удельного веса жидкости, при этом верхний торец всегда совпадает с мениском жидкости. Тем самым между наружными стенками якоря-поплавка и внутренними стенками трубки всегда, находятся жидкость, выполняющая роль смазки, уменьшая силы трения между стенками трубки и якорем-поплавком при перемещении последнего вдоль
:трубки 1. Снаружи измерительной труб- $а ки 1 размещен дифференциально-трансформаторный датчик 6, содержащий катушку с первичной обмоткой 7 возбуждения и одинаковыми вторичными измерительными обмотками 8 и 9, включенными по разностной схеме. Катушка датчика закрыта магнитопроводящим экраном (не показан) .
Устройство работает следующим образом.
На первичную обмотку 7 возбуждения дифференциально-трансформаторного датчика 6 подается переменное напря" жение. flop действием электрического тока, протекающего в цепи обмотки 7 возбуждения,в последней возникает магнитный поток, наводящий во вторичных измерительных обмотках ЭДС.
Напряжение с измерительных обмоток 8 и 9 поступает на регистрирующее устройство или в цепь управления при работе датчика в следящем режиме.
Иагнитный поток, индукцирующий ЭДС в обмотках 8 и 9,. имеет наибольшую плотность в центральной части магнитопроводящего сердечника и направлен вдоль оси датчика 6. Плотность и направление магнитного потока претерпевает резкое изменение около торцов сердечника и обмотки 7 возбуждения.
При этом, если одинаковые обмотки 8 и 9 расположены симметрично относительно плоскости поперечного се чения, обозначенной на чертеже линией 0-0 и проведенной через среднюю часть катушки, а витки 7 возбуждения равномерно размещены по длине катушки, то при подаче на первичную об" мотку 7 переменного напряжения, со вторичных обмоток 8 и 9, включенных по разностной схеме, снимается нулевое напряжение, так как величины ЭДС, которые наводятся в каждой,из вторичных обмоток равны по величине, но противоположны по фазе. (Иагнитопроводящий сердечник, размещенный внутри катушки датчика 6, уменьшает магнитное сопротивление последней и, следовательно, увеличивает плотность магнитного потока датчика. бсли магнитопроводящий сердечник расположен симметрично относительно плоскости 0-0 и имеет симметричную конфигурацию относительно плоскости поперечного сечения, то величина разностной ЭДС, снимаемой с обмоток 8 и 9, будет равна нулю.
При смещении уровня жидкости 2 внутри трубки 1 вместе с уровнем (мениском) смещается и поплавок 3, в котором размещен магнитопроводящий сердечник.
Смещению магнитопроводящего сердечника относительно обмоток датчика будут соответствовать разли4ные значения разностной ЭДС. Например, Формула изобретения
Устройства для измерения уровня жидкости, содержащее поплавок с сердечником из магнитопроводящего материала, расположенный в измерительной трубке, на которой установлен дифференциально-трансформаторный датчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чта, с целью обеспечения изменения чувствительности, магнитопроводящий сердечник выполнен из не менее двух подвижных относительно друг друга и коаксиально расположенных цилиндрических элементов.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
N "05033, кл. 6 01 l 9/14, 1972.
2. Авторское свидетельство СССР
И 593076, кл. G 01 F 23/12, 1976 (прототип)5 9225 поплавок 3 вместе.с уровнем жидкости 2 сместился вверх. Одновременно вверх смещается и сердечник. Концентрация магнитного потока в обмотке 8 увеличивается, а в обмотке 9 уменьшается. Соответственным образом ЭДС, наведенная потоком в обмотке 8, больше ЭДС, наведенной в обмотке 9. На выходе датчика появляется разностный сигнал, фаза которо- 10
ro зависит от направления смещения поплавка относительно среднего нейтрального положения, а амплитудаот величины смещения поплавка.
Благодаря тому, что магнитопрово- 16 дящий сердечник выполнен иэ подвижных. друг относительно друга и коак" сиально расположенных цилиндрических элементов 5, удается получить различные конфигуоации сердечника 20 цилиндрической формы с минимальным расстоянием по высоте (фиг. 1); симметричным относительно плоскости
0-0 и переменным по высоте (ступен- чатым) диаметром как с максимальным 5 расстоянием по высоте (фиг, 2), так и с промежуточными расстояниями (фиг. 3 и 4) или же несимметричным относительно плоскости 0-0 с переменным по высоте(ступенчатым) диа" ЗВ метром (фиг. 5 и 6).
Предлагаемое исполнение сердечника позволяет- изменять концентрацию магнитного поля по высоте датчика, изменять диапазон чувствительности З5 и линейность выходной характеристики. Например, при выполнении сердеч- . ника цилиндрической формы (фиг. 1) рассеивание магнитного потока про" исходит ближе к средней части сердечника. При выполнении сердечника ступенчатым (фиг. 2) торцы сердечника приближены к торцам обмоток. Рассеивание магнитного потока происхо-, 19 б дит на удаление от средней части сер- дечника. Поскольку плотность потока уменьшается от средней части сердечника к его торцам, а сердечник выполнен ступенчатым, то. тем самым возможное ослабление потока компенсирует ся за счет ступенчатого исполнения сердечника, когда цилиндрические эле- . менты по мере ослабления потока постепенно приближаются к обмоткам датчика, уменьшая магнитное сопротивление на данном участке.
В тех случаях, когда необходимо получить несимметричную выходную характеристику, не прибегая к изменению обмоточных данных измерительных обмоток 8 и 9, что значительно сложнее, достаточно выполнить соответствующим образом несимметричным сердечник при одинаковых обмотках 8 и 9.