УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ И ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ Российский патент 2006 года по МПК G01F23/30 G01N9/10 

Описание патента на изобретение RU2277229C1

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня и плотности жидкости в замкнутых объемах.

Известно устройство для измерения уровня и плотности жидкости, содержащее поплавок переменного объема с ферритовым кольцом, направляющую трубку, внутри которой по всей длине размещены катушки индуктивности и датчик температуры, измерительный блок, входы которого соединены с семнадцатью катушками индуктивности и датчиком температуры, перфорированную трубку, систему наддува, который включает газовый баллон с манометром и арматуру с вентилями и редуктором давления (патент №1578584, кл. G 01 N 9/10, G 01 F 23/30, 23/74).

Недостатком известного устройства является низкая точность определения уровня и плотности, недостаточная надежность и малый диапазон измерения. При расположении катушек индуктивности на близком расстоянии одна от другой уменьшается диапазон измерения и наблюдается возрастание погрешности, так как ферритовое кольцо воздействует на соседние катушки индуктивности. При разнесении катушек одна от другой на расстояние 10 см и более диапазон измерения увеличивается от 170 см и более, но при расположении ферритового кольца между катушками ни одна из них не взаимодействует с кольцом, что приводит к потере информации. Поплавок переменного объема и система наддува сравнительно часто выходят из строя. Кроме этого устройство не обеспечивает достаточную точность измерения плотности, так как ее определяют по среднему значению давления, измеренного стрелочным манометром и по тарировочной кривой поплавка.

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для измерения уровня жидкости, содержащее поплавок в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметически закрыт, гибкий трос, защитную трубу с отверстиями в нижнем и верхнем ее концах, гидрозатвор в виде сосуда с горловиной и стакана, которые заполнены незамерзающим негорючим жидким диэлектриком, тензопреобразователь, стержень, один конец которого соединен с тензопреобразователем, а другой со стаканом гидрозатвора (Патент №2229691, кл. G 01 F 23/30).

Недостатком этого устройства является малая функциональная возможность. Это объясняется тем, что устройство не обеспечивает измерение плотности жидкости.

Задачей настоящего изобретения является расширение функциональной возможности устройства.

Настоящая задача достигается тем, что устройство для измерения уровня, содержащее поплавок в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметически закрыт, защитную трубу с отверстиями в нижнем и верхнем ее концах, в которой расположен поплавок, тензопреобразователь, гибкий трос, один конец которого соединен с поплавком, а другой с тензопреобразователем, микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с выходом тензопреобразователя, снабжено шаговым реверсивным электродвигателем с микрометрическим винтом, который закреплен на его валу, кронштейном с направляющей рейкой, который установлен на верхнем конце защитной трубы, причем микрометрический винт связан с тензопреобразователем, который установлен на направляющей рейке, с возможностью вертикального перемещения.

На чертеже изображено устройство для измерения уровня и плотности жидкости.

Устройство для измерения уровня и плотности жидкости содержит вертикально расположенную защитную трубу 1 с отверстиями 2 и 3, сделанными в верхнем и нижнем концах трубы, поплавок 4 в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметически закрыт, гибкий трос 5, тензопреобразователь 6, микроконтроллер 7 с цифровым табло, кронштейн 8, направляющую рейку 9, которая установлена на кронштейне, шаговый реверсивный электродвигатель 10, на валу которого установлен микрометрический винт 11.

При измерении уровня жидкости устройство работает следующим образом.

В исходном положении уровень жидкости в резервуаре ниже предельного или отсутствует. В этом случае нижний конец поплавка 4 не контактирует с жидкостью. Под действием силы тяжести поплавка 4 Fт=mg тензопреобразователь испытывает деформацию порядка 0,1 мм, где m - масса поплавка, g=9,8 м/с2 - ускорение свободного падения. В данном случае на цифровом табло микроконтроллера 7 высвечивается "0". При поступлении жидкости в резервуар на поплавок 4 действует давление Р=ρgh, где ρ - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, h - высота уровня жидкости.

Под действием этого давления выталкивающая сила, равная ρghS, где S - площадь основания поплавка, перемещает поплавок вверх. Под действием выталкивающей силы деформация тензопреобразователя 6 снижается, и на его выходе появляется электрический сигнал U1, значение которого пропорционально уровню h жидкости. Электрический сигнал с выхода тензопреобразователя 6 поступает на вход АЦП микроконтроллера 7, и его цифровое табло показывает измеренный уровень h жидкости.

При измерении плотности жидкости устройство работает следующим образом.

Микроконтроллер 7 запоминает величину электрического сигнала U1, который поступает на его вход от тензопреобразоателя 6, пропорциональный измеренному уровню h1 жидкости. С выхода управляющего микроконтроллера 7 электрические импульсы поступают на вход шагового реверсивного электродвигателя 10, вал его поворачивается, и микрометрический винт 11 перемещает вверх тензопреобразователь 6, трос 5 и поплавок 4, который переходит в положение h2. В этом случае электрический сигнал, величина которого равна U2, поступает от тензопреобразователя 6 на первый вход микроконтроллера 7.

Разность потенциалов от тензопреобразователя 6 при положении поплавка h1 и h2 равна ΔU=U1-U2,

где k - коэффициент пропорциональности; h2-h1=const.

Микроконтроллер 7 в соответствии с соотношением (1) определяет плотность жидкости, так как ΔU=f(P) его цифровое табло показывает измеренную плотность жидкости.

После этого с выхода управляющего микроконтроллера 7 поступают электрические импульсы на вход шагового реверсивного электродвигателя 10, и вал его поворачивается в обратном направлении. В этом случае микрометрический винт 11 перемещает тензопреобразователь 6 с тросом 5 вниз, поплавок 4 занимает исходное положение h1, и устройство переходит в режим измерения уровня.

Информация об измеренном уровне и плотности жидкости может быть передана для дальнейшей обработки на компьютер.

Устройство обеспечивает измерение плотности за счет шагового реверсивного электродвигателя с микрометрическим винтом, кронштейна с направляющей рейкой, на которой установлен тензопреобразователь с возможностью его вертикального перемещения.

Похожие патенты RU2277229C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ И ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ 2003
  • Поляев Геннадий Владимирович
  • Цымбалист Василий Арсентьевич
  • Бердников Алексей Михайлович
RU2270982C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ 2007
  • Зубарев Николай Владимирович
  • Фадин Игорь Михайлович
RU2343451C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКОСТИ В РЕЗЕРВУАРЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2013
  • Фролов Андрей Николаевич
RU2548926C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ 2002
  • Поляев Г.В.
  • Тельминов П.В.
  • Цымбалист В.А.
RU2229691C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ТОПЛИВА 2010
  • Кириков Александр Константинович
  • Коссов Валерий Семенович
  • Гриневич Владимир Петрович
RU2439505C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ И ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ 2004
  • Бердников Алексей Михайлович
  • Поляев Геннадий Владимирович
  • Цымбалист Василий Арсентьевич
RU2273829C2
ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР 2001
  • Цымбалист О.В.
  • Демина И.В.
RU2204809C1
Поплавковый уровнемер 1990
  • Хаиндрава Георгий Михайлович
  • Царцидзе Юза Шалвович
  • Хаиндрава Михаил Георгиевич
  • Хаиндрава Теимураз Георгиевич
SU1783312A1
ДИСКРЕТНЫЙ УРОВНЕМЕР 2001
  • Поляев Г.В.
  • Тельминов П.В.
  • Цымбалист В.А.
RU2193165C1
Система контроля уровня жидкости в технологических резервуарах 2017
  • Синицын Дмитрий Сергеевич
  • Аверин Вадим Юрьевич
  • Машков Денис Владимирович
RU2664926C1

Реферат патента 2006 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ И ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для измерения уровня и плотности жидкости в замкнутых объемах. Сущность: устройство содержит поплавок в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметично закрыт, защитную трубу с отверстиями в верхнем и нижнем ее концах, в которой расположен поплавок, тензопреобразователь, гибкий трос, соединенный с поплавком и тензопреобразователем, микроконтроллер с аналого-цифровым преобразователем, соединенным с выходом тензопреобразователя. Кроме того, устройство содержит шаговый реверсивный электродвигатель с микрометрическим винтом, закрепленным на его валу, кронштейн с направляющей рейкой, который установлен в верхнем конце трубы. При этом микрометрический винт связан с тензопреобразователем, который установлен на направляющей рейке с возможностью его вертикального перемещения. Технический результат: расширение функциональной возможности устройства. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 277 229 C1

Устройство для измерения уровня и плотности жидкости, содержащее поплавок в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметично закрыт, защитную трубу с отверстиями в верхнем и нижнем ее концах, в которых расположен поплавок, тензопреобразователь, гибкий трос, один конец которого соединен с поплавком, а другой - с тензопреобразователем, микроконтроллер - с аналого-цифровым преобразователем, который соединен с выходом тензопреобразователя, отличающееся тем, что оно снабжено шаговым реверсивным электродвигателем с микрометрическим винтом, который закреплен на его валу, кронштейном с направляющей рейкой, который установлен в верхнем конце защитной трубы, причем микрометрический винт связан с тензопреобразователем, который установлен на направляющей рейке с возможностью его вертикального перемещения.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2006 года RU2277229C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ 2002
  • Поляев Г.В.
  • Тельминов П.В.
  • Цымбалист В.А.
RU2229691C2
УРОВНЕМЕР 1972
  • А.И.Медведовский В.С.Митюшов
SU433351A1
Устройство для определения глубины скважины 1990
  • Михайлов Сергей Федорович
  • Гильманшин Тагир Акдасович
SU1801201A3
Способ измерения уровня и плотности жидкости и устройство для его осуществления 1987
  • Мерзликин Александр Петрович
  • Фишов Ефим Борисович
SU1578584A1
ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ 1996
  • Колочков Д.С.
  • Пилягин М.В.
  • Аюпов М.Ю.
RU2135961C1
DE 4416225 A1, 09.11.1995
US 6125697 A, 03.10.2000.

RU 2 277 229 C1

Авторы

Бердников Алексей Михайлович

Золотарёв Сергей Васильевич

Поляев Геннадий Владимирович

Цымбалист Василий Арсентьевич

Даты

2006-05-27Публикация

2005-01-27Подача