Поплавковый уровнемер Советский патент 1989 года по МПК G01F23/42 

85 8а

гз/г-и

РГГГГГ;: ::

го ;

(Л

с:

СП

СО

о ;о кэ

оо

кн закрепления оси 2, Использование разнесенных по горизонтали двух поплавков 19л и 19п обеспечивает работоспособность уровнемера без дополнительных- направляющих устройств. 2 ил.

Изобретение касается измерений уровня жидкости в глубоких сосудах. Цель - увеличение диапазона измерений. Для этого поплавок 19 и звенья передаточного механизма установлены последовательно со смещением в горизонтальной плоскости. Ось 2 поворота рычага 3 преобразователя перемещений поплавка закреплена в середине между контролируемыми отметками по высоте сосуда 23. Выполнение звеньев передаточного механизма с положительной плавучестью в контролируемой среде обеспечивает исключение заклиниваний звеньев при переходе поплавком отметки закрепления оси 2. Использование разнесенных по горизонтали двух поплавков 19л и 19п обеспечивает работоспособность уровнемера без дополнительных направляющих устройств. 2 ил.

Изобретение относится к технике измерений уровня жидкости преимущественно в глубоких сосудах.

Цель изобретения - увеличение диапазона измерений при неизменном количестве звеньев.

На фиг. представлена общая схема установки уровнемера в сосуде; HI фиг.2 - схема размещения звеньев передаточного механизма.

К корпусу 1 датчика, жестко скрепленного со стенкой сосуда осью 2, присоединен шарнирно рычаг 3, образующий первый пантаграф вместе с первым длинным стержнем 4 и первой диадой из двух коротких стержней 5а и 56. Стороны пантографа соединены наружным 6, внутренним 7 и диадными 8а и 8б шарнирами, которыми диады 5а и 56 присоединены к рычагу 3 и длинному стержню 4. Другой конец стержня 4 входит в соседний второй пантограф, образованный вторым длинным стержнем 9 и второй диадой из коротких стержней 10а и 106 вместе с первым длинным стержнем 4 с помощью наружного 11 и внутреннего шарниров 12, вторыми диадными стержнями 1 За и 136. Такой вид образования ряда пантографов состоящий из рычага 3 и длинных стер ней 4 и 9, соединенных L-образно с помощью диад из коротких стержней За 56 и 10а, 106 (он может быть продолжен, чтобы увеличить измерительный диапазон датчика описанным образом), назван L-схемой.

На фиг.1 и 2 показан также другой вид образования ряда пантографов. Тртий пантограф выполнен (вместе с вторым длинным стержнем 9) из длинных стержней 14 и 15 и полустержня 16, соединенных наружными и средними 18а, 186 шарнирами. Присоединяя с концами стержней 14 и 15 такие же стержни, соединенные Х-образно шарниром посредине, можно получить ряд пантографов по Х-схеме. Оба вида относятся к прямолинейному ряду пантографов, так как все их шарниры движутся только по параллельным прямым

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

при складывании и растлжении ряда. В данном случае стержни 14 и 15 являются последними, на них закреплены основной поплавок 19п и дополнительный 19л, которого может не быть, поэтому поплавок 19л с половиной стержня 10 показаны штриховой линией. Стержень 4 выполнен коленчатым (фиг,2), чтобы уменьшить горизонтальный боковой гя-- барит ряда пантографов. Стержень 16 выполнен коленчатым, его средняя часть служит шарниром 186, чтобы обеспечить складывание и проход деталей третьего пантографа через среднее положение (когда геометрические оси всех шарниров находятся в одной плоскости). С рычагом 3 .жестко связан подвижный контакт 20, скользящий по резистивно- му элементу 21 переменного резистора служащего преобразователем почорста рычага 3 в электрич слий сиг1.и. На корпусе 1 выполнены нижний 2.2п и верхний 22i3 ограничители гороротл рычага 3. Корпус 1 за; реплен на середине высоты бака рядом с одной из его стенок 23л или 23п (в данном случае).Показанный ряд пантографов (в данном случае смешанный LX-ряд)представляет собой вариант выполнения многозвенного механизма для передачи движения ведущего звена (стержень 1Д с поплавком 19п) на ведомое звено (рычаг 3). Средняя объемная плотность конструкции звеньев не должна превышать плотность контролируемой жидкости для исключения непредвиденных заклиниваний шарнирных соединений в моменты прохождения поплавком отметки размещения горизонтальной оси 2.

Уровне ер работает следующим образом,

Ра ;смотрим для наглядности идеальный случай. Бак неподвижен, центр тяжести кинематической цепи находится на ее продольной оси (проходящей через середины длинных стержней) и точка приложения силы Архимеда (в данном случае геометрическая ось поплавка 19) находится на этой же оси.

т.е. ось единственного поплавка 14 совпадает с осью шарнира 18б.

При подъеме уровня жидкости (модуль вектора силы Архимеда становится больше модуля силы веса цепи) поплавок 19 поднимается, все стержни и рычаг 3 с контактом 20 поворачиваются на одинаковый угол в направлении горизонтального положения (складываются), проходят его, а затем пантографы растягиваются до упора рычага 3 в ограничитель 22в. При опускании уровня жидкости часть силы тяжести (за ь ||четом силы Архимеда) ведет рычаг 3 в обратном направлении.

Рассмотрим реальный случай для той же цепи: векторы силы тяжести и силы Архимеда не находятся н-э одной вертикальной прямой, что вызы1 яется различными причинами, как систематическими (погрешностями изготовления цепи) , так и случайными (поток в жидкости) , При положении цепи согласно фиг.1 линия действия силы тяжести проходит левее поплавка 19 (ось поплавка 19 совпадает с шарниром 186). Сила тяжести несколько опускает концы рычага 3, если момент от силы тяжести будет больше момента от силы Архимеда поэтому поплавок 19 утопает несколько больше, сила Архимеда возрастает до выравнивания рассг атриваемых моментов

Если разность моментов имеет дсут ой знак, то поплавок несколько всплывает до выравнивания моментов, несколько сжав пантографы и повернув рычаг 3.

Таким образом, предлагаемый уровнемер обеспечивает измерения в удвоенном диапазоне измерений (сверху и снизу от точки прикрепления датчика к сосуду), а также исключает необходимость использования дополнительных направлякядих к поплавку.

Формула изобретения

Поплавковый уровнемер, содержащий передаточный шарнирный механизм, первое звено которого соединено с подвижным рычагом преобразователя, а последнее - с поплавком, рычаг преобразователя шарнирно соединен с горизонтальной осью, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью увеличения диапазона измерений при неизменном

количестве звеньев в нем, поплавок и звенья шарнирного механизма установлены последовательно со смещением в горизонтальной плоскости, горизонтальная ось закреплена относительно сосуа на отметке половины измеряемого иапазона изменения уровня, а средняя объемная плотность звеньев шарнирного механизма не превышает плотности жидкости.

гз/7 J9jf 15 It 3 IBa

П/7

т 16 iif 19 п. / /-/ш

/

ле.2