ДАТЧИК-РЕЛЕ ПРЕДЕЛЬНОГО УРОВНЯ ЖИДКОСТИ Российский патент 1994 года по МПК G01F23/00 

Изобретение относится к устройствам контроля предельного уровня жидкости и может найти применение для защиты от переполнения емкости, например, банки-сборника медицинского отсасывателя.

Известны устройства контроля предельного уровня жидкости [1] , содержащие поплавок, установленный в контролируемой емкости, и электрический переключатель, механически взаимодействующий с поплавком.

По мере заполнения емкости жидкостью поплавок всплывает и при предельном уровне жидкости вызывает срабатывание переключателя. Переключатель своими контактами прекращает заполнение емкости жидкостью и/или включает аварийную сигнализацию.

Известны устройства [2] , в которых на поплавке установлен постоянный магнит, взаимодействующий с неподвижным магнитоуправляемым контактом. В этих устройствах при предельном уровне жидкости магнитное поле постоянного магнита вызывает срабатывание магнитоуправляемого контакта.

Известны устройства [3] , в которых поплавок механически взаимодействует с исполнительным органом-клапаном, открывая или закрывая его при предельном уровне жидкости, прекращая отсасывание жидкости.

Недостатком известных устройств является медленное плавное нарастание силы действия поплавка на исполнительный орган (электрический переключатель, клапан и т. п. ), т. е. отсутствие релейного действия. Кроме того, рабочее усилие поплавка на исполнительный орган, выраженное в граммах, не может превышать объема поплавка в см³. Для управления микропереключателем ПМ22 (усилие прямого срабатывания 350 г) шарообразный поплавок должен иметь диаметр около 9 см.

Известно устройство для контроля уровня жидкости [4] , принятое в качестве прототипа, содержащее устpойство взвода, фиксатор и исполнительный орган. Устройство взвода выполнено в виде качающегося двуплечего рычага, одним концом взаимодействующего с исполнительным органом (электрическим переключателем), а другим концом опирающегося на фиксатор, выполненный в виде цилиндра из фильтровальной бумаги. В этом устройстве релейное действие на исполнительный орган обеспечивается шариком, размещенным в замкнутой дугообразной полости в верхней части рычага. В исходном состоянии рычаг опирается на цилиндр с усилием 3-4 г. При соприкосновении с водой цилиндр теряет свою упругость и под действием веса рычага будет сминаться. При этом шарик покатится из начального центрального положения на конец рычага и своим весом увеличит рабочее усилие на исполнительный орган.

Недостатками известного устройства являются: недостаточно большое рабочее усилие на исполнительный орган, определяемое весом шарика и ограниченное его габаритами (так, шарик из стали весом 350 г должен иметь диаметр 44 мм); сложность конструкции, определяемая наличием замкнутой дугообразной полости, внутри которой должен свободно перекатываться шарик после сминания цилиндра; невозможность использования устройства в переносных емкостях, так как уход шарика из начального положения вызывает сминание бумажного цилиндра, т. е. ложное срабатывание, после чего необходимо заменить цилиндр; замедленный релейный эффект вследствие необходимости времени для перемещения шарика из начального положения по пути с небольшим уклоном.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных параметров устройства, а именно увеличение рабочего усилия на исполнительный орган, упрощение конструкции и возможность использования в переносных емкостях.

Цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем чувствительный элемент из гидрофильного материала, установленного под преобразователем, который подсоединен к сигнальному блоку, гидрофильный элемент выполнен в виде куска сахара или угля, а преобразователь выполнен в виде вертикально установленного подпружиненного штока, нижняя часть которого, контактирующая с чувствительным элементом, выполнена конической, а верхняя его часть установлена с возможностью взаимодействия с сигнальным блоком.

Действительно, выполнение чувствительного элемента в виде куска сахара или угля позволяет воздействовать на них в исходном состоянии с усилием 3-10 кг и более и использовать это усилие после разрушения элемента как рабочее усилие на исполнительный элемент; выполнение соприкасающейся с чувствительным элементом части тока-преобразователя конической формы позволяет подобрать величину рабочего усилия и увеличить быстродействие устройства за счет раздвижения в стороны вещества элемента при погружении в него конической части штока; фиксация только нижней части чувствительного элемента и наличие воздушных зазоров у боковых поверхностей увеличивают быстродействие устройства за счет облегчения раздвижения в стороны вещества при погружении в него конической части штока.

На чертеже приведен пример выполнения устройства.

Устройство содержит корпус, образованный нижней 1 и верхней 2 крышками, механически связанными между собой стойками 3, . подпружиненный шток 4 с нижним 5 и верхним 6 фланцами, пружину 7, размещенную между верхней крышкой 2 корпуса и нижним фланцем 5 штока, микротумблер 8, установленный на кронштейне 9, закрепленном на верхней крышке 2, чувствительный элемент 10, выполненный в виде куска сахара или угля, установленный между нижним концом 12 штока 4 и нижней крышкой 1 корпуса, упора 11, установленного на верхней крышке 2 корпуса.

Провода (на чертеже не показаны) соединяют контакты микротумблера 8 со схемой сигнализации и/или управления. Микротумблер 8 установлен на кронштейне 9 с возможностью изменения его положения по высоте так, чтобы в исходном положении устройства кнопка микротумблера только касалась фланца 6 или отделялась от него небольшим зазором (0,1-3 мм). Высота упора также должна регулироваться, например, путем изменения глубины ввинчивания его в тело верхней крышки 2. Нижняя часть 12 штока 4 выполнена конической формы. Элемент 10 устанавливается нижней поверхностью на нижнюю крышку 1, в него упирается нижняя часть 12 подпружиненного штока 4. Боковые поверхности элемента 10 имеют воздушные зазоры. В нижней крышке 1 на участке, расположенном под куском сахара или угля 10, выполнены сквозные каналы 13.

Устройство устанавливается в контролируемой емкости вертикально так, чтобы средний уровень куска сахара или угля совпадал с порогом срабатывания. Например, устройство крепится к верхней крышке банки-сборника медицинского отсасывателя. Перед работой шток 4 взводится (поднимается вверх) и между нижним концом штока 12 и нижней крышкой 1 устанавливается кусок сахара или угля.

Устройство работает следующим образом. При подъеме уровня жидкости выше верхнего уровня нижней крышки жидкость коснется куска сахара (угля), который, интенсивно впитывая жидкость, превратится в пластичное тело с резко снизившейся прочностью, при этом конический нижний конец 12 штока 4 под действием пружины 7 резко углубится в кусок сахара (угля). Верхний фланец 6 при движении вниз надавит на кнопку микротумблера 8 до его срабатывания, после чего фланец соприкоснется с упором 11, который прекратит дальнейшее движение фланца 6 и штока 4.

Срабатывание контактов микротумблера 8 через провода включит звуковую или другую сигнализацию, выключит компрессор, откроет или закроет клапан и т. п.

Предлагаемое устройство может быть выполнено и в других модификациях. Например, микротумблер устанавливается на кронштейне кнопкой вниз так, чтобы при взведенном штоке верхний фланец 6 или шток 4 утопили кнопку до срабатывания микротумблера 8. Тогда при наличии жидкости опускание штока вызовет отпускание кнопки микропереключателя и его срабатывание. Кроме того, большое рабочее усилие позволяет использовать верхний фланец 6 для непосредственного управления исполнительным органом, например, для привода клапанов или для механического пережима эластичных (силиконовых) соединительных трубок, расположенных между верхним фланцем 6 и верхней крышкой 2.

Проведенные эксперименты подтвердили возможность осуществления изобретения. Куски сахара-рафинада быстрорастворимого Краснопресненского сахарорафинадного завода им. Мантулина ГОСТ 22-78 и активированного угля 0,25 г Р72.2703 Химфармобъединения "Дарница" подвергались воздействию усилия через конический элемент высотой 17 мм диаметрами 2, . 5 и 8 мм. При этом сухой кусок сахара выдерживают усилие свыше 9 кг, а сухая таблетка угля - 3,5 кг. При соприкосновении с водой куски сахара и угля не выдерживают усилия 0,25 кг.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение в медицинских отсасывателях для защиты от переполнения банок-сборников, в жилых и производственных зданиях (подвалах, ванных и т. п. ), в необслуживаемых пунктах (например, связи) для сигнализации о появлении воды. (56) 1. Патент США N 4187503, кл. 340-624, 1978.

2. Патент Великобритании N 2182442, кл. G 01 F 23/00, 1987.

3. Патент США N 2134428, кл. 73-307, 1937.

4. Авторское свидетельство СССР N 645031, кл. G 01 F 23/00, 1977.

Использование: изобретение относится к устройствам контроля предельного уровня жидкости и может найти применение для защиты от переполнения емкости, например банки-сборника медицинского отсасывателя. Сущность изобретения: в качестве чувствительного элемента используется гидрофильный элемент, выполненный в виде куска сахара или угля, а соприкасающаяся с чувствительным элементом часть штока-преобразователя выполнена конической формы. При этом фиксируется только нижняя часть чувствительного элемента, а боковые поверхности его имеют воздушные зазоры. При соприкосновении чувствительного элемента с жидкостью он быстро превращается в пластичное тело с резко снизившейся прочностью. Под действием пружины конец штока резко углубится в элемент, а верхний фланец штока надавит на кнопку микротумблера и вызовет его срабатывание. Наличие воздушных зазоров на боковых поверхностях элемента увеличивает быстродействие устройства. 1 ил.

ДАТЧИК-РЕЛЕ ПРЕДЕЛЬНОГО УРОВНЯ ЖИДКОСТИ , содеpжащий чувствительный элемент из гидpофильного матеpиала, установленный под пpеобpазователем, котоpый подсоединен к сигнальному блоку, отличающийся тем, что пpеобpазователь выполнен в виде веpтикально установленного подпpужиненного штока, нижняя часть котоpого, контактиpующая с чувствительным элементом, выполнена конической, а веpхняя часть установлена с возможностью взаимодействия с сигнальным блоком, пpи этом гидpофильный элемент выполнен в виде куска сахаpа или угля.