УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ТОКОПРОВОДНОЙ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01F23/00 G01F23/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения колебаний уровня токопроводной жидкости в резервуарах, сосудах, водоемах, каналах, канализации и т.д.

Известно устройство для измерения уровня токопроводной жидкости, содержащее источник питания, релейное устройство и чувствительный элемент, состоящий из трех разделенных изоляторами электродов. Первый электрод подключен к одному полюсу источника питания, второй к одной входной клемме релейного устройства, вторая входная клемма которого подсоединена к второму полюсу источника питания (см. а.с.СССР N315047, кл. GO1F 23/22, 1971).

Недостатком этого устройства является низкая надежность работы, что связано с появлением ложных срабатываний при образовании проводящего слоя на изоляторе непогруженного чувствительного элемента при наличии в объекте контроля паров и пыли.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является принятое за прототип устройство для измерения уровня электропроводной жидкости, содержащее чувствительный элемент, подключенный к блоку регистрации, соединенному с блоком индикации и источником питания (см. а.с.СССР N323665, кл. GO1 F 23/24, 1970).

Недостатком данного устройства является высокая погрешность измерения при работе с вязкими налипающими пастообразными токопроводными средами, обусловленная конструктивным выполнением чувствительных элементов, на которые налипает среда, что способствует возникновению ложного сигнала.

Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения уровня жидкости.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения уровня электропроводной жидкости, содержащем чувствительный элемент, подключенный к блоку регистрации, соединенному с блоком индикации и источником питания, чувствительный элемент выполнен в виде ряда колец из электропроводной проволоки, размещенных на диэлектрическом цилиндре с шагом, определяемым по формуле:
l = 2δ-d
где d диаметр проволоки, мм;
δ ошибка измерения, мм,
на шаговых промежутках диэлектрического цилиндра размещен слой водоотталкивающего материала, например тавота, а блок регистрации содержит контакт и шаговые элементы, соединенные соответственно с рядом колец чувствительного элемента, причем диэлектрический цилиндр может быть выполнен гибким.

При исследовании технического уровня предлагаемого решения не было обнаружено технического решения, обладающего признаками, сходными с предлагаемым решением, на основании чего можно считать, что предлагаемое решение соответствует критерию "технический уровень".

Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена блок-схема предлагаемого устройства для измерения уровня жидкости; на фиг. 2 изображен продольный разрез гибкого диэлектрического цилиндра с чувствительными элементами; на фиг.3 схема для вывода формулы (1).

Устройство для измерения уровня электропроводной жидкости состоит из диэлектрического цилиндра 1, а при измерении уровня электропроводной жидкости с большой амплитудой колебания (4 м и более) гибкого диэлектрического цилиндра, чувствительных элементов 2, выполненных в виде ряда колец из электропроводной проволоки, размещенных в каналах 3, образованных кольцевой проточкой при жестком выполнении диэлектрического цилиндра 1, с образованием шаговых промежутков 4, функции которых выполняют, при выполнении диэлектрического цилиндра 1 гибким, куски резинового шланга. Шаг размещения чувствительных элементов 2 на диэлектрическом цилиндре 1 определяют по формуле:
l = 2δ-d (1)
где δ ошибка измерения, мм;
d диаметр проволоки, мм.

Вывод формулы шага размещения чувствительных элементов.

Известно, что ошибки измерений это есть отклонение результатов измерений от истинных значений измеряемой величины, а ошибка это разность x-a, где a данное число, которое рассматривается, как приближенное значение некоторой величины, точное значение которой равно x.

Разность d=X-a= называется абсолютной ошибкой (см. Советский энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1987, с. 954, 1019).

Допустим, что уровень жидкости находится на плоскости A, фиг.3. Измерительный прибор зафиксирует уровень жидкости на высоте a. В этом случае истинное значение высоты уровня жидкости:
x=a; (1^а)
А теперь допустим, что уровень жидкости находится на плоскости B, на бесконечно малом расстоянии от очередного контактного кольца, очевидно, что в этом случае истинное значение уровня жидкости будет равно:
x=a+l+d (1^б)
Просуммируем левые и правые части (1^а) и (1^б)
2x=2a+l+d
2(x-a)=l+d
2δ=l+d,
найдем шаг размещения чувствительного элемента
l=2δ-d
где δ ошибка измерения, мл;
d диаметр проволоки, мл.

На шаговых промежутках 4 диэлектрического цилиндра 1, а для гибкого диэлектрического цилиндра на кусках резинового шланга, размещен слой водоотталкивающего материала 5, например тавота. В трубе 6, установленной в жидкости 7, размещен жесткий или гибкий диэлектрический цилиндр 1 с тросом 8. Для гибкого диэлектрического цилиндра 1 в пределах его длины трос 8 размещен внутри цилиндра 1. Шаговые контактные элементы 9 регистрирующего блока 10 подключены проводами 11 к разъему 12, кабель 13 подключен к контактам 14 чувствительного элемента 2 и к разъему 12, жила 15 кабеля 13 подключена к трубе 6 и через разъем 12 проводом 16 к блоку индикации, например к омметру 17; источник питания 18 проводами 19 подключен к омметру 17; скользящий контакт 20 регистрирующего блока 10 через контактную шину 21 подключен к омметру 17 через провод 22, резиновые кольца 23 размещены на диэлектрическом цилиндре 1, шкала 24 размещена на регистрирующем блоке 10.

При измерении уровня электропроводной жидкости с большой амплитудой колебания (4 м и более) диэлектрический цилиндр выполняют гибким.

Трос 8 по всей длине гибкого диэлектрического цилиндра 1 размещен в шланге 25.

Гибкий вариант выполнения устройства позволяет упростить транспортировку длинномерных устройств, т.к. оно легко складывается и не занимает много места.

Устройство для измерения уровня электропроводной жидкости работает следующим образом. Диэлектрический цилиндр 1 в жестком или гибком варианте исполнения устанавливают в жидкости 7 примерно на половину его высоты. При погружении в контролируемую жидкость очередного кольца чувствительного элемента 2 сигнал от источника питания 18 проходит через кабель 13, контакт 14 погруженного кольца чувствительного элемента 2, через жидкость 7, трубу 6 поступает на регистрирующий блок 10. При отсутствии показаний на шкале омметра 17 скользящий контакт 20 на регистрирующем блоке 10 перемещают через шаг до появления показаний на омметре 17, стрелка скользящего контакта 20 регистрирующего блока 10 покажет высоту от уровня жидкости до верхнего торца диэлектрического цилиндра 1.

Ложные показания устройства при налипании на жесткий или гибкий диэлектрический цилиндр 1 вяжущих или пастообразных токопроводных веществ, находящихся выше уровня жидкости, выявляют путем передвижения скользящего контакта 20 на регистрирующем блоке 10 в сторону ряда шагов, соответствующих кольцам чувствительного элемента 2, находящимся ниже уровня жидкости 7. Сопротивление жидкости между чувствительным элементом 2 и трубой 6 является постоянной величиной и значительно меньше налипаемых слоев, находящихся выше уровня жидкости, и, таким образом, зная величину сопротивления жидкости между устройством и трубой, можно исключить ложное показание путем перемещения скользящего контакта 20 до получения сопротивления, равного величине сопротивления жидкости, обеспечив достоверность измерений.

Предложенное устройство для измерения уровня токопроводной жидкости позволит повысить точность и надежность измерения уровня, а также снизить затраты по изготовлению и эксплуатации устройства.

Использование: в измерительной технике для измерения колебаний уровня токопроводной жидкости в резервуарах, сосудах, водоемах, канализации и т.д. Сущность изобретения: в устройстве для измерения уровня электропроводной жидкости, содержащем чувствительный элемент, подключенный к блоку регистрации, соединенному с блоком индикации и источником питания, чувствительный элемент выполнен в виде ряда колец из электропроводной проволоки, размещенных на диэлектрическом цилиндре с шагом, определяемым по формуле l = 2δ-d , где d -диаметр проволоки, мм; δ - ошибка измерения, мм, на шаговых промежутках диэлектрического цилиндра размещен слой водоотталкивающего материала, например тавота, а блок регистрации содержит скользящий контакт и шаговые элементы, соединенные соответственно с рядом колец чувствительного элемента, причем диэлектрический цилиндр может быть выполнен гибким. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для измерения уровня токопроводной жидкости, содержащее чувствительный элемент, подключенный к блоку регистрации, соединенному с блоком индикации и источником питания, отличающееся тем, что чувствительный элемент выполнен в виде ряда колец из электропроводной проволоки, размещенных на диэлектрическом цилиндре с шагом, определяемым по формуле
l = 2δ-d,
где d диаметр проволоки, мм;
δ - ошибка измерения, мм,
при этом на шаговых промежутках диэлектрического цилиндра размещен слой водоотталкивающего материала, а блок регистрации содержит скользящий контакт и шаговые контактные элементы, соединенные соответственно с рядом колец чувствительного элемента. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диэлектрический цилиндр выполнен гибким. 3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что водоотталкивающим материалом является тавот.