Датчик измерения уровня загрязненной жидкости в емкости Советский патент 1992 года по МПК G01F23/16 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может найти применение при автоматизации технологических процессов в угольной, химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности,

Известны различные конструкции уровнемеров с резиновой мембраной, с сильфо- ном, с дифманометрами и погруженной в жидкость трубкой (см. Скобло Д.И., Глыбин И.П. Автоматизация процессов пищевых производств. К.: Издательство технической литературы УССР, 1962, с.122...154, авт.св. СССР Ns 731301, кл. G 01 F 23/16). Все они снабжены трубками типа пьезометрического датчика, которые при измерении загрязненных жидкостей, например угольных пульп, зашламовываются, уменьшая надежность работы связанных с ним преобразователей и вторичных приборов. Все это ведет к нарушению режима работы технологических линий, к потере полезного продукта с

переливами. Известен поплавковый уровнемер для угольных пульп (Пацкан А Я., Золотарев А.И., Щелинский А.А. Обогащение и брикетирование угля. М/ ЦНИЭИуголь, Ms 5, 1978, с. 12, 13). Уровнемер содержит чувствительный элемент в виде поплавка на штоке, связанного передаточным механизмом с бесконтактным сельсином, и устройство смыва поплавка. Однако этот уровнемер имеет ряд недостатков: узкий диапазон измерения (до 1,5 м) из-за ограничения длины тяги, зацепку ветоши и проводов за шток, уход поплавка из зоны обмыва при его отклонении в глубь сборной емкости, невозможность измерять уровень в высоких емкостях малого поперечного сечения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому датчику является устройство для регулирования уровня жидкости (авт св. СССР № 1179285, кл, G 05 D 9/04). Устройство содержит датчик уровня, установленсл

с

VI о о

iCO

сл о

ный в емкости, выполненный, например, в виде пьезометрической трубки и подключенный выходом через усилитель к исполни- тельному механизму, выход которого связан с вентилем, установленным на питающем трубопроводе, причем соединены последовательно датчик положения, элемент задержки, элемент управления и блок очистки датчика уровня, выход которого связан с входом датчика уровня, а выход исполнительного механизма подключен к входу датчика положения, кроме того, блок очистки датчика уровня выполнен в виде последовательно соединенных источника гидропнев- моимпульсов и золотника, вход и выход которого подключены соответственно к входу и выходу блока,

В этом устройстве схема очистки чувствительного элемента приводится в действие датчиком положения регулируемого вентиля, установленного на питающем трубопроводе и в момент выдачи сигнала переводимого в закрытое положение. Но вентиль, регулирующий поток загрязненной жидкости, сам может быть зашламован или закленен частично или полностью твердыми частицами или примесями (ветошью, щепой, набивкой сальников), что нарушает режим измерения уровня и, следовательно, снижает надежность работы устройства. Кроме того, при сжатии воздуха в пьезометрической трубке в процессе работы или смыва твердые частицы загрязненной жидкости могут проникнуть в полость золотника и заклинить его, что нарушает герметизацию датчика и снижает надежность его работы. Очистка полости пьезометрической трубки без равномерного распределения пневмогидроимпульса также может вызвать неполное удаление прилипших твердых частиц, а, как следствие, искажение сигнала измерения уровня. Блок очистки датчика уровня лишен также индикатора его исправности. Все сказанное снижает надежность работы датчика уровня данного устройства.

Целью изобретения является повышение надежности работы датчика.

Цель достигается тем, что в датчике измерения уровня загрязненной жидкости в емкости, содержащем чувствительный элемент, связанный через передаточный механизм с преобразователем уровня, механизм очистки чувствительного элемента и схему управления механизмом очистки, чувствительный элемент выполнен в виде двух последовательно соединенных труб, при этом первая труба оснащена в верхней части воронкой, а вторая труба выполнена из немагнитного материала и загерметизирована на

верхнем срезе подпружиненной диафрагмой, связанной с передаточным механизмом, на ее наружной боковой стенке размещен магнитоуправляемый элемент,

связанный с преобразователем уровня, при этом механизм очистки чувствительного элемента состоит из Г-образной трубы, горизонтальный участок которой через запорную арматуру соединен с линией подачи

0 смывной жидкости, а вертикальный участок установлен в полости второй трубы и снабжен на конце отражателем, причем нижний срез перекрыт снизу конусом-распылителем, жестко закрепленном на поворотной

5 тяге, снабженной противовесом и магнитом, расположенным в зоне крепления маг- нитоуправляемого элемента, схема управления механизмом очистки содержит элемент НЕ, подключенный к первому входу

0 элемента И, к второму входу которого подключено реле давления, установленное на линии подачи смывной жидкости, а выход элемента И через элемент выдержки времени соединен с силовым электромагнитом за5 порной арматуры, при этом вход элемента НЕ соединен с выходом преобразователя уровня.

Предлагаемое техническое решение соответствует критерию изобретения суще0 ственные отличия, так как известных технических решений, содержащих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, при поиске не обнаружено.

5На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого датчика.

Датчик содержит чувствительный элемент, выполненный в виде двух последовательно соединенных труб 1, 2 различного

0 диаметра, закрепленных между собой фланцевым соединением 3. Труба 1 нижней частью погружена в измеряемую жидкость 4 емкости 5 и в верхней части оснащена воронкой 6. На наружной боковой стенке

5 немагнитной трубы 2 закреплен магнитоуправляемый элемент 7, связанный с преобразователем 8 уровня, выполненным на базе бесконтактного сельсина 9, механически связанным через передаточный механизм

0 10, шток с жестким центром 11, оснащенный пружиной 12, с диарагмой 13, прижатой крышкой 14 посредством фланцевого соединения 15 к трубе 2. В центральной полости трубы 2 закреплена Г-образная труба,

5 горизонтальный участок 16 которой через запорную арматуру 17, снабженную силовым электромагнитом 18, соединен с линией смывной жидкости 19, поступающей из емкости 20. Вертикальный участок 21 Г- образной трубы в нижней части оснащен

отражателем 22 и перекрыт конусом-распылителем 23, жестко закрепленным на поворотной тяге 24, снабженной противовесом 25 и магнитом 26, расположенным в зоне крепления магнитоуправляемого элемента 7. На вход сельсина 9 преобразователя 8 подведено напряжение питания. Через нормально закрытые контакты магнитоуправляемого элемента 7 сигнал управления сельсина 9 поступает на вторичный прибор 27 (например, вольтметр переменного тока), рядом с которым установлены два сигнальные лампы 28. Верхняя лампа 28 включена последовательно с нормально закрытым, а нижняя - с нормально открытым контактом магнитоуправляемого элемента 7. Сигнал управления с выхода сельсина 9 через элемент НЕ 29 подключен к первому входу элемента И 30, второй вход которого соединен с реле 31 давления, а выход элемента И 30 через элемент 32 выдержки времени соединен с силовым электромагнитом 18 запорной арматуры 17.

Длина трубы 1 (чувствительного элемента) зависит от диапазона измерения уровня загрязненной жидкости (пульпы) 4 в емкости 5. В зависимисти от этого выбирается жесткость пружины 12 и соотношение тяг передаточного механизма 10, вращающего ось бесконтактного сельсина 9 на угол до 90° при полном отклонении диафрагмы 13. Сельсин 9 рабоатет на пониженном напряжении в режиме поворотного трансформатора.

Датчик измерения уровня жидкости в емкости работает следующим образом.

В процессе заполнения емкости 5 загрязненной жидкостью 4 уровень ее в трубе 1 поднимается и сжимается воздух в трубе 2, отклоняя вверх центральную часть диафрагмы 13. Поднимаемый ею жесткий центр 11, сжимая пружину 12, посредством отклонения штока и передаточного механизма 10 поворачивает ось бесконтактного сельсина 9 преобразователя 8. При максимальном отклонении диафрагмы 13 выходной сигнал сельсина 9 изменяется от нуля до максимального значения. Этот сигнал дает полное отклонение стрелки вторичного прибора 27 и поступает на вход элемента НЕ 29, на выходе которого сигнал отсутствует. Следовательно, даже при наличии смывной жидкости на второй вход элемента И 30 идет от реле 31 давления только один разрешающий сигнал, который не дает возмож- ности получить выходной сигнал на элементе И 30 и, в конечном итоге, открыть с заданной выдержкой времени посредством электромагнита 18 запорную арматуру 17.

При этом конус-распылитель 23 плотно герметизирует вертикальный участок 21 Т-образной трубы, а постоянный магнит 26 воздействует на магнитоуправляемый элемент (блок герконов), который способствует свечению верхней сигнальной лампы 28, а также подаче напряжения (сигнала управления) на вторичный прибор 27.

Периодически уровень загрязненной

0 жидкости 4 в емкости 5 понижается до заданного значения, обусловленного глубиной погружения трубы 1/ В этом случае сигнал на выходе сельсина 9 преобразователя 8 равен нулю. Тогда с выхода элемента

5 НЕ 29 поступает сигнал на первый вход элемента И 30. Если в этот момент будет достаточное давление смывной жидкости в емкости 20, то на второй вход элемента И 30 от реле 31 давления приходит разрешаю0 щий сигнал. В этом случае выходной сигнал элемента И 30 через элемент 32 выдержки времени идет на силовой электромагнит 18, который кратковременно открывает запорную арматуру 17 (в соответствии с установ5 ленным заданием на элементе 32 выдержки времени). Смывная жидкость под давлением по участку 16 поступает в вертикальный участок 21 Г-образной трубы. Под действием напора смывной жидкости конус-распы0 литель 23 опускается, струи которой, ударяясь в отражатель 22, попадают равномерно на стенки воронки 6 и смывают твердые частицы во внутренней полости трубы 1. При этом за счет переключения контактов

5 магнитоуправляемого элемента 7 происходит переключение сигнальных ламп 28 (верхняя лампа 28 гаснет, нижняя зажигается) и кратковременное отключение вторичного прибора 27, что информирует обслуживаю0 щий персонал Об исправности механизма очистки чувствительного элемента датчика. После промывки чувствительного элемента смывной жидкостью 19 схема датчика приходит в исходное состояние: зажигается

5 верхняя лампа 28, подается напряжение (сигнал) на вторичный прибор 27.

Отключение силового электромагнита 18, а следовательно, и перекрытие горизонтального участка 16 линии смыва происхо0 дит в трех случаях: при увеличении уровня загрязненной жидкости в емкости 5 (на выходе преобразователя 8 появляется сигнал управления, следовательно, на первом входе элемента И 30 и его нет); при падении

5 давления смывной жидкости в линии и в емкости 20 за счет ее расхода на смыв трубы 1 и медленного поступления этой жидкости из внешнего источника (через дроссель), в этом случае исчезает сигнал от реле 31 давления на второй вход элемента И 30; при

изменении задания оператором на элементе 32 выдержки времени на включение.

Если по каким-либо причинам конус- распылитель 23 не прижат к вертикальному участку 21 Г-образной трубы (например, сполз противовес 25), магнит 26 отклоняется в сторону от магнитоуправляемого элемента 7, его контакты отключают верхнюю лампу 28, вторичный прибор 27 и включают нижнюю аварийную лампу 28. Оператор принимает соответствующие меры по ремонту устройства.

Такая конструкция датчика повышает надежность его работы в целом на протяжении длительного времени. Следует отметить, что условия работы таких датчиков крайне тяжелые (повышенная влажность, запыленность, вибрация, неудобство обслуживания), поэтому в качестве преобразователя уровня, как правило, используют бесконтактные сельсины, которые менее точны, чем другие элементы, но весьма надежны в работе.

Формула изобретения

1. Датчик измерения уровня загрязненной жидкости в емкости, содержащий чувст- вительный элемент, связанный через передаточный механизм с преобразователем уровня, механизм очистки чувствительного элемента и схему управления механизмом очистки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, чувствительный элемент выполнен

в виде двух последовательно соединенных труб, при этом первая труба оснащена в верхней части воронкой, а вторая труба выполнена из немагнитного материала и загерметизирована на верхнем срезе подпружиненной диафрагмой, связанной с передаточным механизмом, а на ее наружной боковой стенке размещен магнитоуп- равляемый элемент, связанный с

преобразователем уровня, при этом механизм очистки чувствительного элемента состоит из Г-образной трубы, горизонтальный участок которой через запорную арматуру соединен с линией подачи смывной жидкости, а вертикальный участок установлен в полости второй трубы и снабжен на конце отражателем, причем нижний срез перекрыт конусом-распылителем, жестко закрепленным на поворотной тяге,

снабженной противовесом и магнитом, расположенным в зоне крепления магнитоуправляемого элемента.

2. Датчик по п.1,отличающийся тем, что схема управления механизмом очистки содержит элемент НЕ, подключенный на первый вход элемента И, на второй вход которого подключено реле давления, установленное на линии подачи смывной жидкости, а выход элемента И через элемент

выдержки времени соединен с силовым электромагнитом запорной арматуры, при этом вход элемента НЕ соединен с выходом преобразователя уровня.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике. Сущность изобре тения; в процессе заполнения емкости 5 жидкостью уровень ее в трубе 1 поднимается и отклоняется диафрагма 13, при максимальном отклонении диафрагмы 13 выходной сигнал сельсина 9 изменяется от нуля до максимума. Этот сигнал дает полное отклонение стрелки вторичного прибора 27 и поступает на вход элемента НЕ 29, при этом конус-распылитель 23 плотно герметизирует вертикальный участок 21 Г-образной трубы. При понижении уровня сигнал на выходе сельсина 9 равен нулю, тогда с выхода элемента НЕ 29 поступает сигнал на элемент И 30, силовой электромагнит 18 открывает запорную арматуру 17 и начинается очистка трубы 1. 1 з.п ф-лы, 1 ил.