Поплавковый уровнемер жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F23/44 

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

Цель изобретения - повышение точности измерения,

На фиг. 1 изображен общий вид поплавкового уровнемера жидкости; на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1.

Уровнемер содержит поплавок 1 и противовес 2, связанные посредством гибких звеньев 3 и 4 соответственно с мерным шкивом 5 и барабан-шкивом 6, установленными на одном валу 7, подсоединенном к преобразователю 8 углового перемещения шкивов 5 и 6 в электрический сигнал,

Электрический сигнал от преобразователя 8 по линии связи 9 поступает на показывающий прибор 10. Противовес установлен в емкости 11 с возможностью расположения в контролируемой жидкости 12, выполнен с отрицательной плавучестью и с массой МПр., определяемой из выражения

Мпр. Мп- ,(1)

Кпр

где Мп - масса поплавка 1;

Rn. - радиус шкива 5, связанного с поплавком 1;

Rnp. - радиус шкива 6, связанного с противовесом 2.

Поплавок 1 и противовес 2 изготовлены из материалов с равными коэффициентами

Xl

О

j°

со ел |

линейного расширения. Площадь поперечного сечения противовеса Fnp. определяется из выражения

Rn(2)

Fnp. Fn.

пр

где Fn. - площадь поперечного сечения поплавка.

Объем поплавка V принимается из выражения

.- Rnp./Rn., где Vnp. - объем противовеса.

Уровнемер работает следующим образом.

При постоянном уровне жидкости 12 система поплавок-противовес находится в равновесии, при этом объем погруженной в контролируемую жидкость 12 части поплавка 1 Vn. вследствие выражения (1) не зависит от удельного веса жидкости и определяется выражением

Vn Vnp. Rnp./Rn.(3)

Из выражений (2) и (3) вытекает, что

hn hnp,(4)

где hn - осадка поплавка 1;

hnp - высота противовеса 2.

В случае подъема (уменьшения) уровня жидкости 12 поплавок 1 перемещается вверх (вниз), а противовес 2 - вниз (вверх), что приводит к повороту вала 7. Пропорциональный углу поворота вала 7 электрический сигнал с преобразователя 8 поступает на прибор 10, показывающий текущий уровень жидкости.

С целью расширения диапазона измеряемых уровней под противовес 2 в дне емкости 11 выполняется приямок 13, для уменьшения глубины которого радиус про- тивовесного колеса б принимается меньше радиуса поплавкового колеса 5. В этом случае глубину приямка 13 h следует принимать по формуле

h Н RnP./Rn,(5)

где Н - превышение максимального уровня жидкости 12 над дном емкости 11.

При изменении температуры поплавка 1 и противовеса 2 нал их объемы с учетом (2) и (4) становятся равными:

Vnp. Fnp.hnp.(1 + оДт.)3 Fn- hn(1 +

+ 0&Г,

пр

Vn Fnhn(1 + aA tr,

(7)

(6)

где a - коэффициент линейного расширения материалов поплавка 1 и противовеса 2. Таким образом, исходя из (6), (7) и благодаря (2) обеспечивается соблюдение уравнения (3) и при изменении температуры, т.е. при этом не происходит нарушение равновесия системы поплавок-противовес и сохраняется постоянным положение на боковой поверхности поплавка 1 линии раздела 14 жидкости 12 и воздушной среды.

Сохранение равновесия системы поплавок-противовес как при изменении плотности контролируемой жидкости, так и ее температуры, и перемещение поплавка с

противовесом только при изменении уровня жидкости определяет существенное повышение точности измерений за счет исключения погрешностей от изменения удельного веса и температуры жидкости.

Формула изобретения

Поплавковый уровнемер жидкости, содержащий поплавок, связанный гибким звеном через мерный шкив с преобразователем перемещения, который

подсоединен к показывающему прибору, и противовес, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен второй барабан-шкив, установленный на одном валуе первым и связанный

гибкой связью с противовесом, который установлен с возможностью расположения в контролируемой жидкости и выполнен с отрицательной плавучестью с массой Мпр, определяемой из выражения

35

Мпр Мп Rn

Rnp где Мп - масса поплавка;

Rn - радиус шкива, связанного с поплавком,

40 Rnp- радиус шкива, связанного с противовесом,

при этом поплавок и противовес выполнены из материалов с равными коэффициентами линейного расширения, а площадь попереч45 ного сечения противовеса Fnp определяется из выражения

р - Р Rn

гпр - гп т;- , Кпр

где Fn - площадь поперечного сечения по- 50 плавка .

Ш1

т

А А#п

Использование: изобретение относится к контрольно-измерительной технике и позволяет повысить точность измерения уровня жидкости при изменении ее плотности и температуры. Сущность: содержит поплавок (П) 1 и противовес (ПР) 2, соединенные посредством гибких звеньев 3 и 4, соответственно с мерным шкивом 5 и шкивом-барабаном 6. Шкивы 5 и 6 насажены на вал 7, ПР 2 расположен в жидкости, выполнен с отрицательной плавучестью и из материала, имеющего равный с П 1 коэффициент линейного расширения. ПР 2 выполнен с массой Мпр и площадью горизонтального сечения Fnp, определяемым из выражений МПр1 Мп Rn/Rnp. и Fnp Fn Rn/Rnp, где Мп - масса ПР 2; Rn. и Rnp - соответственно радиусы шкивов 5 и 6, Fn - площадь горизонтального сечения П 1. При изменении температуры П 1 остается неподвижным относительно уровня жидкости. В случае подъема (падения) уровня жидкости П 1 перемещается вверх (вниз), что приводит к повороту вала 7. Пропорциональный углу поворота вала 7 электрический сигнал с преобразователя 8 поступает на прибор 10, показывающий текущий уровень жидкости. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. fe