Устройство измерения уровня жидкости Советский патент 1988 года по МПК G01F23/16 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения уровня жидкости, и может быть применено в различных отрас лях промышленности и сельского хозяйства.

Цель изобретения - повьппение точности измерения.

На чертеже изображено устройство измерения уроаня жидкости/

Устройство содержит измерительный преобразователь 1 давления, соединенный с импульсной трубкой 2, другой конец ко- торой опущен в исследуемую жидкость и соединен с камерой 3 постоянного объема, герметично закрытой сильфо- ном 4, с внутренней стороны 5 которого присоединен шток 6,

Шток 6 с поршнем 7 перемещаются в камере 3 постоянного объема, соединенной с импульсной трубкой 2 посредством трубки 8 и крана 9. Камера s3 постоянного объема установлена соосно с чувствительным элементом 4, причем форма и размеры ее поперечного сечения идентичны поперечному сечению чувствительного элемента 4 в месте его закрепления. Между чувствительным элементом и поршнем 7 находится балластная жидкость 10 с N платностью, большей плотности исследуемой жидкости и массой М, удовлетворяющей соотнов ению

М р-S l,

плотность исследуемой жидкости;

поперечное сечение чувствительного элемента 4; длина ютока 6. Устройство работает следующим образом.

При перемещении дна 5 чувствительного элемента 4 вследствие ежа- тия газовой среды в нем и в трубке 2 под действием давления жидкости в баке или вследствие объемного расширения газа (в отличие от прототипа) точка отбора давления, располо- женная в плоскости дна 5 чувствительного элемента (снльфона), перемещается на одном уровне, принимаемом за нулевой, а уровень жЗДкости относительно нулевого определяется по формуле

Р +

„ . ......

где

Р

Ь

1

-i

5 0

5

5 0 5

0

5

0

где Н - измеряемый уровень жидкости

в баке относительно нулевого; К - коэффициент жесткости сильфона 4; S - площадь дна чувствительного

элемента 5 сильфона 4; Р - давление в импульсной трубке 2; X - перемещение точки отбора

давления;

Р - плотность жидкости в баке; g - ускорение свободного падения. При отсутствии температурных изменений существует однозначная зависимость между X и Р, вследствие чего можно было бы говорить об однозначной зависимости Н и Р (в отличие от прототипа). Однако температурные влияния исключают такую связь и вносят элемент случайности в изменение X, следовательно, создают ошибку измерений,, для ликвидации которой необходимо максимально уменьшить влияние величины X при измерении уровня Н

за счет уменьшения коэффициента жесткости чувствительного элемента 4. Это достигается, например, применением сверхмягких сильфонов и вялых мембран.

Однако такого рода чувствительные элементы будут подвергаться воздействию архимедовых сил, создающих изги- баювдй момент, относительно их соединения с камерой 3 постоянного объема, деформирующих чувствительные, элементы и смещающих точку отбора давления в вертикальной плоскости.

Для ликвидации этого явления необходимо зафиксировать точку отбора давления на одном уровне и исключить воздействие сил в вертикальной плоскости. Для этого можно соединить точку отбора давления с подвижным штоком 6, соединенным с поршнем 7 и камерой 3 постоянного объема, что обеспечивает перемещение точки отбора давления по направляющей, расположенной в горизонтальной плоскости. Тогда пренебрегая коэффициентом жесткости сильфона , определяют уровень жидкости по формуле

Н - -1-

п - ----- ,

.Р

Таким образом, при правильном подборе объема сильфона полностью исключается влияние темпер уры на показания устройства, а уровень жидкости прямопропорционален показаниям измерительного преобразователя 1 давления.

Между чувствительным элементом 4 и поршнем 7 задувается балластная жидкость 10 для компенсации воздейсвия на тело сильфона архимедовых сил, распределенных равномерно по длине сильфона 4, действующих вертикально вверх, и вызыванящх изгиб сильфона относительно его закрепления и вертикальное смещение точки отбора давления, что вызывает ошибку в измерении уровня.

Условие коьшенсации ошибки заключается в том, чтобы изгибающий момент относительно мест закрепления сильфона 4 был равен нулю

I-- р. g-S -г- о. в St -т- -(in.+

1 1

-- PS 8- K -2

.Sx::9-L).gi4F,-i о.

де Sg - площадь дна чувствительного 25 элемента 5 (сильфона), смоченного балластной жидкостью 10;

т. - масса дна 5 сильфона 4;

т - масса тела сильфона 4; зо

т - масса штока 6;

1 - переменная длина сильфона 4;

f, - сила, создающаяся балансировочным элементом 11, действующая на дно 5 сильфона 4; s

l - плечо силы.

F,

При этом выбирают

ГОт+СТи

F - 1

(

2

)-8-1

Тогда условия компенсации определяют смачиваемую балластной жидкостью площадь дна 5 сильфона 4

с - ei§-- ре

Отсюда масса балластной жидкости М, необходимая для компенсации архимедовых сил, определяется из соотношения

зонтальной плоскости, вызываемых изменением уровня исследуемой жидкости, температуры газа в сильфоне 4 или абсолютного давления газа над зеркалом исследуемой жидкости, уровень балластной жидкости в сильфоке Д не изменяется. Это обеспечивается тем, что изменение объема, занимаемого балластной жидкостью 10 при перемещении дна 5 сильфона 4 в камере 3 постоянного объема, равно изменению объема сильфона 4, поскольку камера 3 пос- тоянног о объема установлена соосно

с дном 5, причем форма и размеры ее поперечного сечения идентичны поперечному сечению дна чувствительного элемента в месте его закрепления. Целесообразно балластную жидкость

10 выбирать со свойствами смазки для облегчения перемещения поршня 7 в камере 3 постоянного объема. .

ормула изобретения

Устройство измерения уровня жидкости, содержащее снпьфон, погружен- ньй в контролируемую жидкость, ось которого расположена в горизонталь- ной плоскости, измерительный преобразователь давления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, соосно с сильфоном присоединена камера постоянного объема, внутри которой размещен щток, одним концом жестко связанный с дном сильфона, а другим - с поршнем, на второй стороне которого закреплен стержень с балансировочным грузом, при этом размеры поперечного сечения камеры постоянного объема идентичны размерам поперечного сечения сильфона, а объем, ограниченный стенками сильфона и поршнем, заполнен балластной жидкостью с плотностью, большей плотности контролируемой жидкости, и массой М, удовлетворяющей соотношению

50

М

р Ь-1,

Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения уровня жидкости. Целью изобретения является повышение точности измерения. При перемещении дна 5 сильфона 4 вследствие изменения уровня контролируемой жидкости точка отбора давления, расположенная в плоскости дна 5, переке щается. Для фиксации точки отбора давления ее соединяют с подвижным штоком 6, соединенным с поршнем 7 и камерой постоянного объема Зо Между сильфоном и поршнем 7 заливается балластная жидкость 10 для компенсации воздействия на тело сильфона 4 архимедовых сил, вызьшаюпщх его изгиб. При изменении уровня контролируемой жидкости изменение объема, занимаемого балластной жидкостью 10 при перемещении дна 5, равно изменению объема сильфона что не вызьгоает изменение уровня балластной жидкости. 10. 1 ил. to «s-asea Е V.CSST/