ПОПЛАВКОВЫЙ УРОВНЕМЕР Российский патент 1997 года по МПК G01F23/30 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано для контроля хозяйственно-питьевой и технической воды в резервуарах систем водоснабжения.

Известен поплавковый уровнемер, содержащий поплавок с магнитом, расположенный в полости немагнитной трубы, несущей конструкцией которой являются два фланца горизонтальных штуцеров контролируемого резервуара, и считывающее устройство, выполненное в виде вертикального ряда противоположных парамагнитных флажков (1).

Недостатком известного уровнемера является непригодность его конструкции для контроля наполнения подземных резервуаром систем водоснабжения.

Известен поплавковый уровнемер, содержащий поплавок с магнитом, установленный на немагнитной трубе, несущей конструкцией которой является фланец вертикального штуцера контролируемого резервуара, магниточувствительный поршень, расположенный в полости немагнитной трубы, и считывающее устройство, выполненное в виде дифманометра, соединенного с полостями немагнитной трубы (2).

Недостаток известного уровнемера заключается в том, что он не обеспечивает возможность автоматизации процесса снятия показаний его считывающего устройства, что затрудняет накопление статического материала и формирование управляющих сигналов для выбора оптимального режима работы резервуара, т.е. известный уровнемер функционально не позволяет выполнить основные условия повышения надежности систем водоснабжения.

Задача изобретения расширение функциональных возможностей поплавкового уровнемера.

Решение поставленной задачи заключается в том, что в поплавковом уровнемере, содержащем поплавок, установленный на трубе, несущей конструкцией которой является фланец вертикального штуцера контролируемого резервуара, и считывающее устройство, в полость трубы помещен противовес, снабженный гибкой связью с поплавком через поплавковое колесо, а считывающее устройство содержит последовательно расположенные осветитель, модулятор светового потока и двухкамерный фотопреобразователь в составе двух фотоприемников, входные зрачки которых размещены в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси считывающего устройства, подключенного через линию связи ко вторичному прибору; при этом, модулятор светового потока составлен из механизма слежения и механизма блокировки, каждый из которых содержит информационную ленту шириной, превышающей по значению апертуру двухкамерного фотопреобразователя, и размещенной на барабане с ведущей и барабане с ведомой осями, между которыми установлена диафрагма, выполненная с возможностью обеспечения минимального межленточного расстояния вдоль оптической оси считывающего устройства; информационная лента механизма слежения снабжена одной группой светонепрозрачных параллельных полос, расстояние между которыми равно ширине одной полосы, информационная лента механизма блокировки снабжена двумя группами светонепрозрачных параллельных полос, смещенными относительно друг друга на ширину одной полосы; светонепрозрачные полосы информационных лент ориентированы параллельно линии, соединяющей центры входных зрачков фотоприемников; апертуры диафрагмы механизма слежения соответствует значению апертуры двухкамерного фотопреобразователя, диафрагма механизма блокировки выполнена двойной, составленной из двух окон, апертура каждого из которых соответствует значению апертуры одного из фотоприемников двухкамерного фотопреобразователя; кроме того, модулятор светового потока снабжен механизмом привода механизма блокировки, включающем в себя размещенную на ведущей оси механизма слежения шестеренку, приведенную в контакт с собачкой, нежестко установленной на ведущей оси механизма блокировки, приводной выступ которой размещен между приводными выступами собачки и равноудален от них в исходном состоянии механизма привода; при этом один из торцов ведущей оси механизма слежения выполнен с возможностью обеспечения жесткой связи с осью поплавкового колеса.

На фиг. 1 изображена общая схема предлагаемого поплавкового уровнемера; на фиг. 2 общая схема его считывающего устройства; на фиг. 3 поясняется принцип работы считывающего устройства, на фиг. 4 приведена его конструктивная схема.

Несущей конструкцией поплавкового уровнемера является фланец вертикального штуцера контролируемого резервуара 1. Уровнемер содержит приваренную к монтажному фланцу 2 трубу 3 с глухим дном, поплавок 4, противовес 5, ремень 6 гибкой связи, поплавковое колесо 7 установленное в корпусе 8 на оси 9 и считывающее устройство в составе осветителя 10, модулятора 11 светового потока и двухкамерного фотопреобразователя 12, подключенного через линию 13 связи ко вторичному прибору 14 (фиг. 1). В состав осветителя считывающего устройства входит лампа 15 с отражателем, в состав фотопреобразователя фотоприемники 16 и 17. Оптическими элементами модулятора являются одиночная диафрагма 18 и двойная диафрагма 19 (фиг. 2), которые являются также устройства для обеспечения минимально возможного расстояния между двумя участками информационных лент 20 и 21 с группами 22, 23 и 24 светонепрозрачных параллельных полос (фиг. 3). Считывающее устройство уровнемера включает в себя также ведущие и ведомые оси 25^oC28 с установленными на них барабанами 29^oC32, шестеренку 33, собачку 34, приводные выступы 35 и 36, пружинные держатели 37 и выступ 38 жесткой связи с осью поплавкового колеса (фиг. 4).

Предлагаемый поплавковый уровнемер работает следующим образом.

Вдоль вертикально установленной трубы 3 с глухим дном перемещается поплавок 4, положение которого совпадает с границей раздела сред в контролируемом резервуаре 1 (фиг. 1). Посредством ремня 6 гибкой связи, пропущенного через колесо 7, перемещение поплавка 4 передается противовесу 5. Ось 9 поплавкового колеса 7 жестко связана с ведущей осью модулятора 11 светового потока, входящего с осветителем 10 и двукамерным фотопреобразователем 12 в составе считывающего устройства уровнемера, подключенного через линию 13 связи ко вторичному прибору 14.

Вторичный прибор 14 предназначен для усиления выходного сигнала считывающего устройства, формирования информационных импульсов, их считывания, например, посредством реверсивного счетчика, и записи с целью накопления статического и графического материала о колебаниях уровня за тот или иной промежуток времени, а также для периодического формирования сигналов управления устройствами корректировки режима работы насосов или задвижек контролируемого резервуара 1. В свою очередь, назначение считывающего устройства предлагаемого уровнемера преобразование величины углового смещения поплавкового колеса 7 в электрические импульсы, количество которых соответствует значению линейного смещения поплавка 4 с учетом направления данного смещения. Указанное преобразование производится за счет периодического перекрытия светового потока лампы 15 осветителя 10 информационными лентами 20 и 21 (фиг. 3 и фиг. 4) модулятора 11, роль направляющих для которых играют диафрагмы 18 и 19 (фиг. 2-4). В зависимости от направления линейного смещения поплавка 4 (уровня "Н") оптические импульсы преобразуются в электрические фотоприемники 16 или фотоприемником 17 двухкамерного фотоприемника 12 (фиг. 2).

Каждая из информационных лент 20(21) представляет собою замкнутую перфорированную полосу, охватывающую ведущий и ведомый барабаны 29(30) и 31(32), и пропущенную сквозь диафрагму 18(19), обеспечивающую минимально возможное расстояние между двумя участками ленты 20(21) вдоль оптической оси считывающего устройства (фиг.4). В качестве лент 20 и 21 можно использовать отрезки стандартной широкоформатной фотопленки с нанесенными на ней тем или иным способом группами 22-24 светонепрозрачных параллельных полос. Лента 20 имеет одну группу 22 полос, поэтому при вращении ведущей оси 25 механизма слежения, жестко связанной с осью 9 поплавкового колеса 7 посредством выступа 38, результатом взаимодействия двух участков ленты 20 будет последовательный переход от частичного до полного перекрытия светового потока лампы 15, попадающего в апертуру диафрагмы 8 (фиг. 3а). Лента 21 имеет две группы 23 и 24 светонепрозрачных параллельных полос, смещенных относительно друг друга на ширину одной полосы. Поэтому при возвратно-угловом смещении ведущей оси 26 механизма блокировки, максимум светового потока, проходящего через одно из окон двойной диафрагмы 19, будет соответствовать минимуму светового потока через ее второе окно (фиг. 3б).

Соответствие полной блокировки светового потока тем или иным окном диафрагмы 19 данному направлению линейного смещения устройства: механизма привода, составленным из шестерки 33 и собачки на ведущей оси 25 механизма слежения, собачка 34 устанавливается с возможностью свободного вращения вокруг ведущей 26 механизма блокировки и снабжается двумя приводными выступами 36, равноудаленными посредством пружины держателя 37 от приводного выступа 35 оси 26 в исходном состоянии собачки 34. При угловом смещении оси 25, например, по часовой стрелке, собачка 34 одним из своих приводных выступов 36 (нижним на фиг. 4) упирается в приводной выступ 35 и поворачивает ось 26 механизма блокировки, производя смену полностью блокирующего световой поток окна диафрагмы 19. При дальнейшем вращении оси 25 собачка 34 будет участвовать в колебательном движении вокруг оси 26 за счет ее взаимодействия с зубьями шестеренки 25 и пружинками держателя 37, не оказывая воздействия на ось 26. Лишь при смене направления смещения поплавка 4 второй приводной выступы 36 (верхний на фиг. 4) собачки 34, упираясь в приводной выступ 35, возвратит ось 26 в исходное положение, произведя очередную смену блокирующих областей апертуры диафрагмы 19.

Следует отметить, что расстояние между приводными выступами 36 собачки 34 должно соответствовать ширине светонепрозрачных полос информационной ленты 21 механизма блокировки, которая не обязательно должна быть равной ширине полос ленты 20 механизма считывания, как это показано на фиг. 3 и фиг. 4, т.к. ширина полос ленты 20 определяет разрешение считывающего устройства уровнемера, а ширина полос 21 необходимое угловое смещение оси 26 для обеспечения полной блокировки светового потока одним из окон двойной диафрагмы 19. Кроме того, не обязательно нанесение групп 23 и 24 светонепрозрачных полос вдоль всей длины ленты 21. Для удобства обслуживания предлагаемого уровнемера следует также при его реализации предусмотреть возможность нетрудоемкой смены информационных лент 20 и 21, и обеспечение необходимого их натяжения между установленными на ведущих осях 25 и 26 барабанами 29 и 30, и установленными на ведомых осях 27 и 28 барабанами 31 и 32 (фиг. 4).

Таким образом, предлагаемый поплавковый уровнемер позволяет формировать выходной сигнал в удобной для дальнейшей обработки форме и использовать его не только для слежения за уровнем "Н" воды, но и для автоматической корректировки режима работы насосов или задвижек в зависимости от степени наполнения контролируемого резервуара, и, тем самым, расширить функциональные возможности известного уровнемера.

Использование: приборостроение для контроля хозяйственно-питьевой и технической воды в резервуарах систем водоснабжения. Сущность изобретения: в поплавковом уровнемере, содержащем поплавок, установленный на трубе, несущей конструкцией которой является фланец вертикального штуцера контролируемого резервуара, и считывающее устройство, в полость трубы помещен противовес, снабженный гибкой связью с поплавком, а в состав считывающего устройства включен осветитель, модулятор светового потока и фотопреобразователь, подключенный через линию связи ко вторичному прибору. При этом выходной сигнал считывающего устройства представляет собой последовательность фотоимпульсов, формируемых за счет периодического перекрытия светового потока осветителя тремя группами светонепрозрачных параллельных полос, нанесенных тем или иным способом на две информационные ленты модулятора, в котором предусмотрено автоматическое переключение двух оптических каналов в зависимости от направления линейного смещения поплавка. Это позволяет формировать выходной сигнал в удобной для дальнейшей обработки форме и использовать его не только для слежения за уровнем воды, но и для корректировки режимов работы насосов и задвижек в зависимости от степени наполнения контролируемого резервуара, и, тем самым, расширить функциональные возможности известного уровнемера. 4 ил.

Поплавковый уровнемер, содержащий поплавок, установленный на трубе, несущей конструкцией которой является фланец вертикального штуцера контролируемого резервуара, и считывающее устройство, отличающийся тем, что в полость трубы помещен противовес, снабженный гибкой связью с поплавком через поплавковое колесо, а считывающее устройство содержит последовательно расположенные осветитель, модулятор светового потока и двухкамерный фотопреобразователь в составе двух фотоприемников, входные зрачки которых размещены в одной плоскости, перпендикулярной оптической оси считывающего устройства, подключенного через линию связи к вторичному прибору, при этом модулятор светового потока составлен из механизма слежения и механизма блокировки, каждый из которых содержит информационную ленту шириной, превышающей по значению апертуру двухкамерного фотопреобразователя и размещенной на барабане с ведущей и ведомой осями, между которыми установлена диафрагма с возможностью обеспечения минимального межленточного расстояния вдоль оптической оси считывающего устройства, информационная лента механизма слежения снабжена одной группой светонепрозрачных параллельных полос, расстояние между которыми равно ширине одной полосы, информационная лента механизма блокировки снабжена двумя группами светонепрозрачных параллельных полос, смещенными относительно друг друга на ширину одной полосы, светонепрозрачные полосы информационных лент ориентированы параллельно линии, соединяющей центры входных зрачков фотоприемников, апертура диафрагмы механизма слежения соответствует значению апертуры двухкамерного фотопреобразователя, диафрагма механизма блокировки выполнена двойной, составленной из двух окон, апертура каждого из которых соответствует значению апертуры одного из фотоприемников двухкамерного фотопреобразователя, кроме того, модулятор светового потока снабжен механизмом привода механизма блокировки, включающим в себя размещенную на ведущей оси механизма слежения шестеренку, приведенную в контакт с собачкой, нежестко установленной на ведущей оси механизма блокировки, приводной выступ которой размещен между двумя приводными выступами собачки и равноудален от них в исходном состоянии механизма привода, при этом один из торцов ведущей оси механизма слежения выполнен с возможностью обеспечения жесткой связи с осью поплавкового колеса.