Датчик уровнемера Советский патент 1984 года по МПК G01F23/26 

Изобретение относится к области прнборостроения, а именно к устройствам контроля уровня жидкостей, и может быть использовано при дистанционном измерении в ре-, зервуарах большой высоты, например в нефтехранилищах большого объема.

Известен датчик уровнемера, содержащий поплавковый чувствительный элемент и индуктивный преобразователь перемещения, включающий в себя расположенные коаксиальнр вдоль измеряемого диапазона обмотку возбуждения и измерительную обмотку, состоящую из двух смежных секций, включенных встречно, при этом .измерительная обмотка выполнена ступенчато через интервалы, равные длине перемещаемого экрана, намоточные данные обмотки в пределах каждого интервала постоянны. Поплавок с электромагнитным экраном является чувствительным элементом уровня жидкости, а измерительная обмотка представляет собой индуктивность 1.

Недостаток известного устройства заключается в его контсруктивной сложности, возрастающей с увеличением диапазона измерения уровня жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является датчик уровнемера, содержащий упругий чувствительный элемент, измерительную обмотку и магнитопровод, жестко соединенный с упругим элементом и изменяющий свое положение относительно нее при изменении объема упругого чувствительного элемента 2. Недостатками известного датчика уровнемера является сложность конструкции, обусловленная выполнением упругого чувствительного элемента в виде сй пьфона и наличием ряда последовательно сопряженных узлов, а именно чувствительного элемента, магнитопровода, и измерительной обмотки, что снижает надежность устройства, а также трудоемкость измерения на больших глубинах, так как для этого необходим специальный трубопровод.

Цель изобретения - упрощение устройства и повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике уровнемера, содержащем упругий чувствительный элемент с измерительной обмоткой, чувствительный элемент выполнен в виде вертикальной герметичной капсулы, верхняя и нижняя части которой представляют собой сферы из упругого эластичного материала, сообщающиеся между собой посредством канала в узкой части капсулы, соосно с которым расположена измерительная обмотка, причем.нижняя часть капсулы заполнена ферромагнитной жидкостью, а верхняя - газом, чувствительный элемент и измерительная обмотка размещены в замкнутом цилиндрическом корпусе, выполненном из диэлектрического материала и имеющем вверху и внизу отверстия.

На фиг. 1 представлен конструктивный вид датчика уровнемера; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Датчик уровнемера содержит чувстви5 тельный элемент в виде вертикальной герме тичной полой капсулы I, верхний и нижний концы которой представляют собой тонкостенные сферы 2 и 3 из упругого эластичного материала (например, в случае обычной жидкости это резина, при контактировании с производными нефти -.миканит), сообщающиеся между собой посредством узкого канала 4, и измерительную обмотку в виде тороидальной катушки 5. Нижняя часть капсулы - сфера 3 - заполнена ферромаг5 нитной жидкостью, а верхняя ее часть - сфера 2 - воздухом. Катушка 5 имеет гидрофобное покрытие и расположена соосно с каналом 4. Все элементы датчика размещены в замкнутом цилиндрическом корпусе 6 из диэлектрического материала, в верхней и нижней частях которого имеются соответствующие отверстия 7 для выравнивания давления жидкости внутри и снаружи корпуса 6, а его основание снабжено фланцем для крепления датчика. Сфери5 ческая форма концов капсуль 1 рациональна с точки зрения получениябольшей площади боковой поверхности при определенных габаритах, что предопределяет высокую чувствительность датчика.

0 Датчик размещается ка днище резервуара, уровень жидкости в котором измеряется. При этом под действием наружного гидростатического давления происходит обжатие сфер 2 и 3 из упругого эластичного материала вертикальной герметичной полой капсулы 1, в результате чего воздух в сфере 2, являющийся сжимаемой средой, сдавливается, а ферромагнитная жидкость в сфере 3, являющаяся практически несжимаемой средой, выдавливается в канал 4.

Это приводит к росту магнитной проницаемости сердцевины катушки 5 и таким образом к увеличению ее индуктивности.

По мере снижения уровня жидкости соответственно ослабевает наружное гидростатическое давление на стенки сфер 2 и 3, которые за счет упругих свойств увеличиваются в объеме, в связи с чем падает давление воздуха внутри сферы 2, а объем ферромагнитной жидкости в канале 4 уменьщается ввиду стекания (всасывания) ее

внутрь сферы 3, что влечет к пропорциональному уменьшению индуктивности катушки 5.

Катушка 5 подключается к соответствующему электроизмерительному прибору, например измерителю добротности, отсчет5 ное устройство которого с учетом предварительной калибровки датчика, например в гидробарокамере, по данным удельных весов определенных жиДкгхтей градуируется непосредственно в единицах высоты уровня.

Таким образом, данной разработке датчика уровнемера присуща чрезвычайная простота устройства, предопределяющая его компактность. В его конструкции отсутствуют подвижные элементы, что повыщает надежность работы. Кроме того, следует отметить высокую чувствительность измерения, так как малейщие перепады уровня, проявляющиеся в соответствующих измерениях гидростатического давления жидкости, фиксируются датчиком ввиду значительных различий магнитных проницаемостей воздуха и ферромагнитной жидкости в центральном канале катушки индуктивности, что трансформируется в пропорциональное изменение ее полного .сопротивления. Датчик не имеет ограничений по измеряемому диапазону контролируемого уровни жидкости. Важным приложением датчика уровнемера на практике является контроль уровней бьефов гидроэлектростанций, запасов воды в водохранилищах и т. д.

ДАТЧИК УРОВНЕМЕРА, содер ащий упругий чувствительный элемент с измерительной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повы шения надежности устройства, упругий чувствительный элемент выполнен в виде вертикально установленной- герметичной капсулы, верхняя и нижняя части которой представляют собой сферы из упругого эластичного материала, сообщающиеся между собой посредством канала в средней части капсулы, соосно с которым расположена измерительная обмотка, причем нижняя часть капсулы заполнена ферромагнитной жидкостью, а верхняя часть -:- газом, чувствительный элемент и измерительная обмотка размещены в замкнутом цилиндрическом корпусе, выполненном из диэлектрического материала и имеющем вверху и внизу отверстия. (О со Од vl со

/3

ai.2