Емкостной уровнемер для симметричных сосудов Советский патент 1984 года по МПК G01F23/26 

1 Изобретение относится к устрор ствам контроля уровня жидкостей, преимущественно в наземных и судовых транспортируемых сосудах, и может применяться там, где необходимо непрерывное измерение уровня жидкости в условиях крена. Известен емкостной уровнемер, содержащий емкостной датчик с электродами в виде коаксиальных труб, установленный вертикально в объекте контроля ij . Недостатком данного устройства является значительная погрешность при наличии крена в любой плоскости Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является емкостной топливомер для летательных аппаратов, датчик которого содержит изолированные электроды, выполненные в виде параллельно установленных пластин. Мелэду пластинами .расположены волнообразные прокладки из электроизоляционного материала, образующие вертикальные каналы, которые ;3аполняются измеряемой кидкостью. Ка налы представляют собой электроемкостные конденсаторы, включенные па раллельно. Форма пластин определяет ся формой и объемом топливных баков в которых закреплен конденсатор. Пластины жестко закреплены в топлив ном баке и совместно с волнообразны ми деталями служат тахсже и в качест ве несущего силового элемента летательного аппарата. В данном устройстве электрическа емкость конденстаоров на единицу вы соты сосуда (топливного бака) пропорциональна количеству топлива, что гарантирует зависимость изменения электрической емкости конденсат ра от количества жидкости измеряемо го объема 2j , Недостатками данного устройства являются большие габариты, а также связанная с этим большая материалоемкость и, кроме того, погрешность при наличии крена вдоль продольной оси, обусловленная тем, что пластины будут находиться не под прямым углом к уровню и часть поверхности пластин будет покрыта жидкостной Пленкой, которая при большом коли честве пластин существенно увеличивает емкость датчика. Цель изобретения - повышение точ ности измерения при наличии крена. 62 Указанная цель достигается -тем, что в емкостном уровнемере для симметричных сосудов, содержащем емкостные датчики, вьтолненные в виде токопроводящих пластин, расположенных параллельно одна другой и подключенных к измерительному преобразователю, пластины снабжены расположенными в нижней части ориентируюш 1ми груг зами и установлены на противоположных стенках корпуса посредством кронштейнов, один конец которых жестко связан с корпусом, а второй снабжен пространственным шарниром, расположенным на осевой линии корпуса, при этом ответная поворотная часть каждого пространственного шарнира жестко связана с пластиной в точке, равноудаленной от верхнего и нижнего ее концов. На фиг. 1 показано устройство, общий вид, на фиг. 2 - узел I на фиг. 1. Жидкость находится в транспортируемом сосуде 2, имеющем входной 3 и выходной 4 патрубки, На противоположных вертикальных стенках 5 сосуда 2 жестко закреплены штанги 6. На них с помощью пространственного шарнира 7 установлены с возможностью поворота емкостные датчики 8, соединенные между собой параллельно. Пространствен- ный шарнир 7 вьшолнен в виде шаровой пары, состоящей, например, из сферической головки 9, жестко закрепленной на штанге 6, верхней 10 и нижней 11 полусфер. Штанги 6 установлены на продольной оси сосуда 2. Их длина выбрана равной (2и5;пб(.уср , где L - длина датчика, допустимое значение угла крена по продольной оси сосуда. В данном случае при максимальных величинах угла крена сосуда 2 емкостные датчики 8 не должны соприкасаться с вертикальными стенками 5. Емкостной датчик 8, связанный электрически с измерительным преобразователем 12, имеет по крайней мере две параллельно установленные токопроводящие пластины 13 и 14, жестко Соединенные двумя равными им по дпине диэлектрическими планками. Плас- тины 13 и 14 вьшолнены в виде полос. Высота токопроводящих пластин 13 и 14 определяется в зависимости от 3. диапазона изменения контролируемого уровня жидкости, а зазор между краями пластин 13 и 14 и стенками сосуда 2 выбран в предположении того, что в предлагаемом устройстве верхни край токопроводящей пластины должен всегда выступать над уровнем контролируемой жидкости. Часть пластины 13, расположенная ниже центра вращения шаровой пары, является сосредоточением основной массы емкостных датчиков 8, в резул тате чего центр масс 15 е,мкостного датчика 8 также расположен ниже центра вращения шаровой пары по вер тикальной оси, проходящей через нег Сосредоточение основной массы на нижней части пластины 13 может быть вьшолнено наплывом, бобышкой или применением материала с большим удельным весом. Устройство работает следующим образом. При поступлении жидкости 1 в транспортируемый сосуд 2 через патру бок 3 и при прекращении удаления жидкости из транспортируемого сосуда 2 через патрубок 4 уровень жидкос ти достигает предельно максимальной величины, при которой суммарная электрическая емкость датчиков В ЗФовня достигает заданного значения и измерител-ьный преобразователь 12 вьщает сигнал на перекрытие патрубка 3 и (или) включает соответствующую сигнализацию. При понижении уровня жидкости в транспортируемом сосуде до предельно минимальной величины в результате повышенного расхода жидкости через патрубок 4 и (или) недостаточного поступления ее через патрубок 3 суммарная электрическая емкость датчиков 8 уровня достигает заданного значения и преобразователь 12 вьздает сигнал на открытие патрубка 4 и (или) включает соответствующую сигнализацию. 64 При крене транспорт1фуемого сосуда 2 вокруг продольной оси датчики 8 уровня, закрепленные с возможностью поворота на пространственном шарнире 7, под действием смещенного центра масс 15 поворачиваются и вновь занимают вертикальное положение по отношению к уровню жидкости 1. При возвращении транспортируемого сосуда 2 из крена в исходное положение датчики 8 уровня,закрепленные с возможностью поворота на пространственном шарнире 7, под действием смещенного центра масс 15 вновь занимают вертикальное положение по отношению к уровню жидкости 1. Суммарная электрическая емкость датчиков уровня в этих случаях не изменя ется. Устройство в этом случае мОжет непрерывно контролировать уровень жидкости 1 в транспортируемом сосуде 2. При крене транспортируемого сосуда 2 в сторону, перпендикулярную продольной оси сосуда 2, датчики 8 уровня, закрепленные с возможностью поворота на пространственном шарнире 7, под действием смещенного центра масЬ 15 поворачиваются и вновь занимают вертикальное положение по отношению к уровню жидкости 1. При этом возрастание емкости одного датчика вследствие увеличения глубины погружения пластин компенсируется уменьшением емкости другого датчика, причем суммарная электрическая емкость остается постоянной. Сосуд 2 может иметь крен в любой плоскости. Датчики при этом всегда занимают вертикальное положение и их суммарная емкость не изменяется. Применение предлагаемого уровнемера позволяет повысить точность и надежность контроля уровня жидкости в транспортируемых сосудах.

13. J.

фиг. 2

ЕМКОСТНОЙ УРОВНЕМЕР ДЛЯ СИММЕТРИЧНЫХ СОСУдОВ, содержащий емкостные датчики, выполненные в виде токопроводящих пластин, расположенных параллельно одна другой и подключенных к измерительному преобразователю, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения при наличии крена, пластины снабжены расположенными в нижней части ориентирующими грузами и установлены на противоположных стенках корпуса посредством кронштейнов, один конец которых жестко связан с корпусом, а второй снабжен пространственным шарниром, расположенным на осевой линии корпуса, при этом ответная поворотная часть каждого пространственного шарнира жестко связана § с пластиной в точке, равноудаленной от верхнего и нижнего ее концов. (Л