ДАТЧИК Российский патент 2006 года по МПК G01F23/30 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения уровня жидкости, расхода жидкости и ограничения налива жидкости в емкость.

Известен уровнемер, содержащий поплавок с магнитом, установленный на диамагнитной направляющей трубке, заполненной магнитной жидкостью, в которой размещены высокоомные проводники и ртутный контакт (авторское свидетельство СССР №1059439, опубл. 07.12.83 г., бюл.№45, МПК G 01 F 23/12).

Однако известный уровнемер не обеспечивает устойчивую и надежную работу, т.к. используемая в качестве контакта ртуть может принять дисперсный вид, например расколоться при вибровоздействиях, что отразится на показаниях регистрирующего прибора и исказит его результаты. Кроме того, использование ртути в известном устройстве представляет опасность для обслуживающего персонала.

Общими признаками известного и предлагаемого устройств являются корпус и поплавок.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к известному является уровнемер, содержащий сосуд с измеряемой жидкостью, поплавок, в качестве которого используется жидкость (например, магнитная жидкость, представляющая собой взвесь ферромагнитных частиц, либо жидкость, содержащая магнитные частицы неметаллической природы) с меньшей плотностью и иными магнитными свойствами, чем плотность и магнитные свойства основной жидкости, источник магнитного поля и визуальное приспособление, расположенное на наружной стенке сосуда (патент РФ №2050527, опубл 20.12.95 г., МПК⁶ G 01 F 23/30).

Недостатком известного устройства являются низкие функциональные возможности, т.к. этим прибором можно измерять только уровень жидкости, находящейся в сосуде прибора (например, жидкости, находящейся в аэрозольном баллоне), т.е. в сосудах, имеющих очень ограниченный объем. Кроме этого, в известном устройстве необходимо избирательно подходить к подбору основы магнитной жидкости, так как она может растворяться в измеряемой жидкости, например, данное устройство не может быть применено для измерения расхода, например, нефти, так как магнитная жидкость растворяется в ней.

Общими признаками известного и предлагаемого устройств являются корпус и поплавок, включающий магнитную жидкость.

Техническая задача предлагаемого датчика заключается в расширении функциональных возможностей прибора, т.е. его можно использовать для измерения уровня жидкости как в малых, так и в больших емкостях, а также для измерения расхода жидкости и для работы в жестких условиях эксплуатации (в емкостях с взрывоопасными и агрессивными жидкостями). Кроме того, датчик можно использовать не только как измерительный, но и как контролирующий прибор, например, для ограничения налива жидкости в емкость.

Поставленная задача достигается тем, что в датчике, содержащем корпус и поплавок, включающий магнитную жидкость, корпус выполнен в виде трубы, в которой коаксиально корпусу установлен полый стержень, образующий с корпусом герметичную полость, в которой размещена измерительная обмотка, расположенная на поверхности стержня и выполненная из одной или нескольких секций витков, причем каждая секция соединена электрически с приемником сигналов и содержит более одного витка, а поплавок установлен внутри стержня и содержит носитель, выполненный из материала с запасом плавучести относительно измеряемой среды.

Кроме того, носитель имеет закрытую или открытую полость, в которой размещена магнитная жидкость.

Заявляемая совокупность признаков: герметичность полости, в которой расположена токопроводящая обмотка, выполненная в виде одной или нескольких секций витков, каждая из которых связана с приемником сигналов и содержит более одного витка, наличие поплавка, установленного внутри стержня и содержащего носитель, выполненный из материала с запасом плавучести относительно измеряемой среды и включающий магнитную жидкость, обеспечивает высокую стабильность и надежность работы прибора и позволяет использовать предлагаемый датчик для измерения уровня любой жидкости, включая взрывоопасные и агрессивные жидкости, в емкостях любого объема, включая цистерны, а также для измерения расхода жидкости. Наличие двух и более секций, каждая из которых содержит более одного витка токопроводящей обмотки, дает возможность использовать датчик в качестве контролирующего прибора, например, нижнего и верхнего уровня жидкости, обеспечивая съем сигнала с каждой секции. Наличие одной секции, витки токопроводящей обмотки которой распределены по всей поверхности стержня, дает возможность использовать датчик в качестве прибора, регистрирующего уровень жидкости или ее расход. Размещение магнитной жидкости в закрытой или открытой полости носителя поплавка способствует стабилизированию ее положения в определенном объеме, тем самым способствуя более надежной и устойчивой работе датчика.

На фиг.1 представлен эскиз датчика, установленного в емкости. На фиг.2 представлен узел датчика А.

Датчик содержит корпус 1, выполненный в виде трубы. В корпусе 1 коаксиально ему установлен полый стержень 2, образующий с корпусом 1 герметичную полость 3 (фиг.1). На поверхности стержня 2 в герметичной полости 3 размещена токопроводящая обмотка 4, выполненная в виде одной или нескольких секций витков, каждая из которых содержит более одного витка и соединена электрически с приемником сигналов 5. Внутри стержня 2 установлен поплавок 6, содержащий носитель 7, выполненный из материала с запасом плавучести относительно измеряемой среды. Носитель 7 имеет открытую (фиг.1) или закрытую (фиг.2) полость 8, в которой размещена магнитная жидкость 9. Витки измерительной обмотки 4 могут быть размещены на всей поверхности стержня 2 при использовании датчика для контроля над уровнем или расходом измеряемой жидкости. Для контроля над ограничением налива жидкости в емкость измерительная обмотка может содержать два витка (или две секции), размещенных в верхней части стержня 2 (не показано). Датчик может быть выполнен различной длины в зависимости от области использования.

Датчик, устанавливаемый в емкости, для измерения, например, уровня нефти работает следующим образом. В исходном положении при отсутствии в емкости нефти поплавок 6 с магнитной жидкостью 9 находится в крайнем нижнем положении. При повышении уровня нефти поплавок 6 с магнитной жидкостью 9 начинает перемещаться внутри стержня 2. Магнитная жидкость 9 попадает в магнитное поле, создаваемое измерительной обмоткой 4, намотанной на поверхность стержня 2. При этом возникает более сильное магнитное поле ориентированных частиц жидкости, которое воздействует на приемник сигналов 5, измеряя уровень жидкости в резервуаре.

Для контроля над ограничением налива жидкости в закрытый резервуар используют измерительную обмотку 4 из двух витков (или двух секций). Когда поплавок 6 доходит до уровня нижнего витка (или нижней секции), изменяя индуктивность магнитного поля, поступает предупредительный сигнал на приемник сигналов, а когда поплавок 6 дойдет до верхнего витка (или верхней секции), поступает сигнал на отключение налива жидкости.

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в различных отраслях промышленности для измерения уровня жидкости, расхода жидкости ограничения налива жидкости в емкость. Сущность: датчик содержит корпус, выполненный в виде трубы, и поплавок, включающий магнитную жидкость. Внутри корпуса, коаксиально ему, установлен полый стержень, образующий с корпусом герметичную полость. В полости размещена измерительная обмотка, расположенная на поверхности стержня и выполненная из одной или нескольких секций витков. Каждая секция витков соединена электрически с приемником сигналов и содержит более одного витка. Поплавок установлен внутри стержня и содержит носитель, выполненный из материала с запасом плавучести относительно измеряемой среды. Кроме того, носитель имеет закрытую или открытую полость, в которой размещена магнитная жидкость. Технический результат: расширение функциональных возможностей прибора. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Датчик, содержащий корпус и поплавок, включающий магнитную жидкость, отличающийся тем, что в корпусе, выполненном в виде трубы, коаксиально установлен полый стержень, образующий с корпусом герметичную полость, в которой размещена токопроводящая обмотка, расположенная на поверхности стержня и выполненная в виде одной или нескольких секций витков, причем каждая секция соединена электрически с приемником сигналов и содержит более одного витка, а поплавок установлен внутри стержня и содержит носитель, выполненный из материала с запасом плавучести относительно измеряемой среды.2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что носитель имеет закрытую или открытую полость, в которой размещена магнитная жидкость.