Уровнемер жидкости, работающий в широком диапазоне давлений, температур и объемов Российский патент 2023 года по МПК G01F23/30 G01F23/292 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к высокоточным уровнемерам с непрерывной шкалой измерения, предназначенных для измерения уровня жидкости, в том числе агрессивной, в сосудах объемом от доли литра до тысяч литров находящихся под высоком давлением и при высокой температуре.

Уровень техники

Известен уровнемер по А.с. №732677, G01F 23/05 от 05.05.80.

Недостатком данного уровнемера является то, что его идеология и конструкция адаптированы под байпасные указатели уровня, регистрирующие верхние и нижние значение уровня жидкости, которые абсолютно непригодны для работы с вязкими жидкостями, такими как нефть, которые имеют большое усилие поверхностного натяжения, приводящие к прилипанию поплавка к корпусу резервуара особенно в крайних положениях. Осаждения на поверхности поплавка тяжелых компонентов, таких как битумы и кокс, приводит к потере плавучести и необходимости периодической промывки элементов конструкции уровнемера, что требует периодическое разборки и сборки с заменой уплотнительных элементов и испытаний на герметичность устройства, работающего под большим давлением. Основным недостатком байпасного поплавкового уровнемера является его большой объем, обусловленный необходимостью за счет размеров гарантировать плавучесть поплавка, что неприемлемо для сепараторов высокого давления, объем которых, обычно не превышает 1 л.

Известен также патент на изобретение номер 2625262 от 12.07.2017 г. Уровнемер для работающей в непрерывном режиме системы автоматического перелива вязкой жидкости находящейся под высоким давлением. Недостатком данного уровнемера является его специалитет то есть он предназначен для решения конкретной задачи и не предназначен для широкого применения.

Раскрытие изобретения

Целью предлагаемого изобретения является создание универсального уровнемера отличающегося:

- высокой точностью измерения при широком диапазоне измеряемых объемов;

- широким спектром жидкостей, уровень которых необходимо измерить;

- широким диапазоном давления в сосудах, на которые устанавливаются уровнемер;

- широким диапазоном температур сосудов, в которых устанавливаются уровнемер.

Указанная цель достигается тем, что уровнемер состоит из поплавка и немагнитной трубки один из концов который заглушен, а второй герметично закреплен на корпусе и соединяет с атмосферой внутренний объем трубки, на которую одета свободно перемещающиеся по ней шайба из магнитной нержавеющей стали по наружному периметру которой равномерно распределены и закреплены несколько поплавков, выполненных из немагнитного инертного материала, а внутри трубки помещен свободно перемещающиеся в ней постоянный магнит с закрепленным на нем отражателем лазерного луча, формируемого лазерным дальномером, закрепленным на корпусе напротив связанного с атмосферой конца трубки, на заглушенном конце которой соосно с ней закреплено немагнитное кольцо, наружный диаметр которого больше чем внутренний диаметр шайбы из магнитной нержавеющей стали.

Описание чертежей

На фиг. 1 Изображен уровнемер жидкости, работающий в широком диапазоне давлений, температур и объемов.

Осуществление изобретения

Устройство состоит из закрепленного на резервуаре 1 немагнитного корпуса 2 уровнемера на котором герметично закреплен незаглушенный конец немагнитной трубки 3, соединяющий ее внутренний объем с атмосферой и оптическим выходом лазерного дальномера 4, луч которого расположен коаксиалыю внутри трубки 3. На трубку 3 одета шайба 5 из магнитной нержавеющей стали свободно перемещаемая по трубке 3 немагнитными поплавками 6 с открытым дном, закрепленными по наружному периметру шайбы 3. На заглушенном конце трубки 3 соосно с ней закреплено немагнитное кольцо 7 наружный диаметр которого больше, чем внутренний диаметр шайбы 5, что исключает несанкционированное снятие шайбы 5 с трубки 3. Внутри трубки 3 расположен отражатель 8 лазерного луча дальномера 4 выполненный в виде катушки, что исключает его перекашивание и заклинивание при движении внутри трубки 3. Внутри катушки расположен постоянный магнит 9, взаимодействующий посредством магнитного поля с шайбой 5. Длина трубки 3 выбрана таким образом, что при касании катушки отражателя 8 дна трубки 3, магнит 9 располагается напротив шайбы 5 и при движении шайбы 5 вверх вместе с всплывающими поплавками 6, двигается вместе с ней и отражателем 8 в соответствии с изменением уровня жидкости в резервуаре 1.

Устройство работает следующим образом

Луч дальномера 4 проходит внутри трубки 3, достигает отражателя 8 и отражаясь от него, возвращается в дальномер 4, измеряя с точностью до долей миллиметра расстояние от дальномера до отражателя 8. При изменении уровня жидкости в резервуаре 1 поплавки 6 приходят в движение, перемещая вдоль трубки 3 шайбу 5, которая посредством магнитного поля постоянного магнита 4 взаимодействует с ним, перемещая его вместе с отражателем 8 внутри трубки 3.

Изменение положения отражателя 8 будет фиксироваться дальномером 4, сигнал которого обратно-пропорционален высоте положения отражателя 8 и соответствует уровню жидкости в резервуаре 1.

В исходном состоянии резервуар 1 пуст и поплавки 6 опираются своей открытой частью на дно резервуара 1, а постоянный магнит 4 расположен напротив шайбы 5 и взаимодействует с ней посредством магнитного поля. Работа уровнемера начинается с калибровки, которая включает взвешивание мерной емкости с жидкостью, которая будет находиться в резервуаре. Жидкость из мерной емкости медленно переливается в резервуар 1 до тех пор, пока поплавки 6 не начнут всплывать, т.е. лазерный дальномер 4 зафиксирует движение магнита 9 и отражателя 8. В этот момент перелив жидкости прекращается, и остатки жидкости в мерной емкости взвешиваются, т.е. определяется мертвый объем, не измеряемый уровнемером, который должен плюсоваться ко всем дальнейшим показаниям уровнемера. Второй этап это калибровка дальномера в мл/мм для чего остатки жидкости из мерной емкости выливаются в резервуар 1, фиксируются показания дальномера 4 и вычисляется соотношение изменения объема к показаниям дальномера.

Если резервуар 1 имеет сложную геометрическую форму, то необходимо произвести калибровку по всей шкале уровнемера.

Предлагаемый уровнемер не имеет ограничений при применении и может быть использован:

- для измерения уровня в диапазоне объемов от мл до м3;

- при любых давлениях в резервуаре;

- в широком диапазоне температур жидкости;

- для измерения уровня агрессивных жидкостей;

- для измерения с высокой точностью определяемой точностью дальномера.

Изобретение относится к устройствам для измерения уровня жидкости. Сущность: устройство содержит резервуар (1), на котором закреплен немагнитный корпус (2), а также немагнитную трубку (3). Один конец трубки (3) заглушен, а другой герметично закреплен на корпусе (2) и соединяет внутренний объем трубки с атмосферой и оптическим выходом лазерного дальномера (4). На трубку (3) надета свободно перемещающаяся по ней шайба (5) из магнитной нержавеющей стали. По наружному периметру шайбы (5) равномерно распределены поплавки (6) с открытым дном, выполненные из немагнитного материала. Внутри трубки (3) размещен свободно перемещающийся в ней постоянный магнит (9), на котором закреплен отражатель (8) лазерного луча, формируемого лазерным дальномером (4). Технический результат: повышение точности измерений, расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Уровнемер, состоящий из поплавка с открытым дном и немагнитной трубки, один из концов которой заглушен, а второй герметично закреплен на корпусе и соединяет с атмосферой внутренний объем трубки, отличающийся тем, что на трубку надета свободно перемещающаяся по ней шайба из магнитной нержавеющей стали, по наружному периметру которой равномерно распределены и закреплены несколько поплавков с открытым дном, выполненных из немагнитного инертного материала, а внутри трубки помещен свободно перемещающийся в ней постоянный магнит с закрепленным на нем отражателем лазерного луча, формируемого лазерным дальномером, закрепленным на корпусе напротив связанного с атмосферой конца трубки.

2. Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что на заглушенном конце трубки из немагнитного материала соосно с трубкой закреплено немагнитное кольцо, наружный диаметр которого больше, чем внутренний диаметр шайбы из магнитной нержавеющей стали.