Уровнемер Советский патент 1988 года по МПК G01F23/20 

R

ito

со

Изобретение относится к области измерения уровня жидкостей и, в частности, измерения уровня воды в естественных условиях - на реках, озерах, водохранилищах, в прибрежных районах моря.

Целью изобретения является расширение диапазона измерения уровня жидкости за пределы длины цилиндра.

На чертеже изображен предлагаемый уровнемер, общий вид.

Уровнемер содержит весоизмерительный блок 1, размещенный в герметичном корпусе 2, разделительный 3 и компенсационный 4 сильфоны, днища которых жестко соединены между собой щтоком 5, к которому внутри корпуса 2 присоединен вход весоизмерительного блока 1. К днищу разделительного сильфона 3 на подвесе 6 прикреплен цилиндр 7, размещенный в защитной трубе 8, которая герметично присоединена к корпусу 2. Воздухопровод 9 герметично соединяет верхнюю часть внутренней полости защитной трубы 8 (выше цилиндра 7) с камерой 10, герметично установленной над сильфоном 4. На защитной трубе 8 имеется одно или несколько отверстий 11, расположенных на одной высоте, находящейся в пределах длины цилиндра 7.

Уровнемер работает следующим образом.

Когда уровень жидкости находится ниже нижнего конца цилиндра 7, весоизмерительный блок 1 выдает значение соответствующее весу цилиндра 7 в воздухе FO. При повышении уровня жидкости до значения Н, где И к - текущее значение уровня жидкости, равное расстоянию от нижнего конца цилиндра 7 до поверхности водоема, и погружении цилиндра в жидкость на глубину h,, согласно закону Архимеда вес ци- линдра уменьшается на величину , где р - плотность жидкости; Su, - площадь сечения цилиндра; g - ускорение силы тяжести в пункте установки уровнемера.

В этом случае показание весоизмерительного блока равно

F, FO - pgS.h,.

При изменении уровня жидкости от И О до H(,s , где Н отв - высота размещения отверстий 11 на трубе 8, измеренная от нижнего конца цилинд- jSa 7, по закону сообщающихся сосудов соблюдается равенство h Н.

0

g

Для этих случаев

Уу - РбЗцН,.

Когда уровень жидкости Н; достигнет высоты HO, (Н X Н 0,} расположения отверстий 11, в уровнемере отсекается объем воздуха V , равньй сумме объемов воздуха в верхней части защитной трубы 8, в воздухопроводе 9 и в камере 10 над компенсационным сильфоном 4.

При дальнейшем повьш1ении уровня жидкости Н уровень жидкости в защитной трубе h не совпадает с уров- 5 нем НJJ за счет воздействия на уровень жидкости в защитной трубе противодавления. Для этого случая фактическую величину уровня h,, определяемую по закчэну Бойля-Мариотта, можно вычислить из соотношения

V Р

о атм

V - S,(h,- Ь„,е)Р„

I -.-Р-«-(н, мтм

Н

отв

где Р,

- значение атмосферного

давления в момент достижения уровня Hj отметки

отв

S - площадь кольца между внутренними стенками трубы 8 и внешней поверхностью цилиндра 7.

Показания весоизмерительного блока для этого случая определяются формулой

F, (FO - pgSahoTt )

1 +

pg

Р(Hj-Hj j)

-1

Задав 1я значения V и (или) Б , можно получить определенную величину уменьшения масштаба измерения (h, - от5 /(Н X - Н ,тв) самым увеличить диапазон измерения уровня жидкости. При зтом противодавление , возникающее во внутренней части защитной трубы 8 и воздействующее на разделительный сильфон 3, не вносит дополнительной погрешности в показания весоизмерительного блока 2, поскольку противодавление , проходя

через воздухопровод 9 в камеру 10, воздействует на компенсационный силь фон 4 и компенсирует возникающий раз баланс сил ввиду равенства эффектив- ных площадей сильфонов 3 и 4. По это же причине предлагаемый уровнемер не реагирует на изменение давления внутри корпуса 2, вызванное изменением температуры окружающей среды, и на изменение внешнего атмосферного давления.

Ввод воздухопровода 9 в защитную трубу 8 должен располагаться выше верхнего конца цилиндра 7, что обес- печивает полное использование всей длины цилиндра при измерении колебаний уровня жидкости.

Отверстия 1I на защитной трубе 8 должны располагаться в пределах дли- ны цилиндра 7. Конкретная высота их размещения определяется диапазоном изменений уровня жидкости и возможной высотой экстремальных уровней, например паводков или наводнений, При этом возможна такая высота расположений отверстий, при которой диапазон изменения уровня жидкости измеряется на длине цилиндра от нижнего конца цилиндра 7 до h,, , а

экстремально высокие значения Н (, уровня - на длине от h,g до h ,

Допустимо расположение ряда отверстий на различных высотах по защитной трубе 8. В этом случае, в за- висимости от конкретных условий измерения, отверстия II открыты только

, Q

5

0 5

0

5

на одной определенной высоте (остальные отверстия заглушены ), что также обеспечивает изменение диапазона и масштаба измерения уровня жидкости в условиях эксплуатации.

В целях упрощения конструкции уровнемера воздухопровод 9 может быть совмещен со штоком 5. Например, шток может быть выполнен в виде полой трубы, сообщающей внутреннюю полость защитной трубы 8 над цилиндром 7 с внутренней полостью камеры 10.

Формула изобретения

Уровнемер, содержащий весоизмерительный блок в корпусе, на котором смонтирована защитная труба с цилиндром, соединенным штоком через разделительный упругий элемент с весоизмерительным блоком, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона измерения уровня в естественных условиях, в него введен компенсационный упругий элемент в герметичной камере, расположенный на одной вертикали с разделительным упругим элементом и имеющий с ним одинаковую эффективную площадь, при этом упругие элементы жестко соединены между собой, а герметичная камера сообщается с верхним объемом защитной трубы, на которой имеется не менее одного отверстия на высоте в пределах длины цилиндра.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет расширить диапазон измерения уровня в естественных условиях. К герметичному корпусу 2, в котором размещен весоизмерительный блок 1, прикреплена защитная труба 8 с отверстиями 11 Расположение отверстий I1 на одной высоте в пределах длины цилиндра 7 определяется диапазоном измерений и воз- .можной высотой экстремешьных уровней (паводков, наводнений). Верхняя часть трубы 8 соединена воздуховодом 9 с камерой 10, герметично установленной над компенсационным упругим злемен- том-сильфоном 4, связанным посредством штока 5 с разделительным сильфо- ном 3. При повышении уровня жидкости Н, возникающее в трубе 8 и воздействующее на сильфоны 3,4 противодавление компенсирует появляющийся разбаланс сил благодаря равенству эффективных площадей сильфонов 3,4. По этой же причине исключается влияние изменений температуры окружающей среды и атмосферного давления на показания весоизмерительного блока 1. 1 ил. сл