Вибрационный сигнализатор уровня Советский патент 1992 года по МПК G01F23/28 

Изобретение относится к устройствам, сигнализирующим дистанционно достижение заданного уровня сыпучим или жидким веществом включением сигнала или непосредственным воздействием на привод подающего вещество механизма. Может применяться во всех отраслях народного хозяйства для индикации уровня цемента, пе ска, золы, масла, бензина, воды и др.

Известны устройства подобного назначения - диафрагменные, маятниковые, электромеханические, массовые, электрические, акустические и радиационные (Пневмотранспортное оборудование. Справочник. Под ред. доктора технических наук проф. М.П.Калинушкина. Ленинградское

отд., Машиностроение, 1986, с.260-269), однако они обладают существенными недостатками, а именно:

диафрагменные: наличие сальника, механического контакта, диафрагмы; сальник не выдерживает цемента, песка; механический контакт малонадежный; диафрагма не годится для емкостей, работающих под давлением; сложность конструкции;

маятниковые: механический контакт малонадежный, индикатор может давать ложные сигналы при сыпучем, влажном, липком веществе; наличие сальника исключает абразивные материалы, сложность конструкции;

электромеханические: также механический контакт и сальник, неприемлемость

XI

О СЛ

;vi

о

для липких материалов, сложность конструкции;

массовые: требуется специальная установка емкости на подвески без влияния посторонних факторов (касания, ветра и др,);

электрические: требуют от материала вполне определенных электрических параметров, индивидуальные для каждого вида вещества;

акустические: акустические приборы целесообразны для измерения уровня, а в качестве индикации заданного уровня нецелесообразно из-за сложности прибора, кроме того, исключают пересечение струей поступающего материала зоны акустического луча, а также запыленности емкости (например, при заполнении силоса цементом);

радиационные: радиационно небезопасны и могут применяться только в крайних обоснованных случаях.

Известны устройства вибрационных сигнализаторов уровня (авт. св. СССР № 652796, № 477308, № 262418), состоящие в основном из чувствительного элемента, вибратора, генератора, усилителя и релейного блока. Все они имеют существенные недостатки: наличие мембраны, что не позволяет применять их в сосудах, работающих под давлением, или сальников, которые во многих средах не работают; их сложность и недостаточная надежность.

Так, наиболее простой из них (авт. св. СССР № 262418) содержит чувствительный элемент, сальник, вибратор, измеритель, полосовой усилитель, частотный детектор, усилитель. Применение порошка в мембране (авт. св. № 652796) повлекло установку генератора ударного действия, дифференцирующей цепи и ограничителя амплитуды напряжения, что увеличило количество элементов (только в одном генераторе их 9); слабая чувствительность датчиков (чувстви- тельных элементов) и, как следствие, существенная помеховосприимчивость.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является вибрационный сигнализатор уровня по авт, св. №1211610, кл. G 01 F 23/00, 1983.

Выбранный прототип отличается от приведенных выше аналогов сравнительно наибольшей надежностью. Однако его недостатком является большое количество элементов устройства, снижающих общую надежность, а именно: чувствительный элемент, вибратор, датчик, генератор импульсный, усилитель, релейный блок, блок вентилей, параметрический датчик, нелинейный шунт и полосовой фильтр. Кроме того, не раскрыта конструкция чувствительного элемента, вибратора и датчика перемещения, что не позволяет судить о возможности работы под давлением и в различной среде.

Целью изобретения является упроще- 5 ние конструкции и повышение надежности вибрационного сигнализатора уровня.

В вибрационный сигнализатор уровня введены однополупериодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором, парамет0 рический стабилизатор, переменный резистор с подвижным контактом, постоянный резистор, первый и второй тиристоры и конденсатор, при этом чувствительный элемент выполнен в виде намагниченной плоской удлиненной пластины из упругого нержаве5 ющего материала, один полюс которой размещен в зоне магнитного поля электромагнита, а другой полюс размещен в активной зоне датчика перемещения, причем источник питания соединен с входом

0 выпрямителя и обмоткой электромагнита, первая шина питания соединена с положительной обкладкой конденсатора, вторая шина питания соединена с катодом первого тиристора, анод которого соединен с отри5 цательной обкладкой конденсатора и с анодом второго тиристора, управляющий электрод первого тиристора соединен с катодом второго тиристора, управляющий электрод которого через постоянный рези0 стор соединен с выводом датчика перемещения, другой вывод которого соединен с подвижным контактом переменного резистора, а выход выпрямителя подключен к входу параметрического стабилизатора, ко5 торый нагружен переменным резистором.

Заявителем не обнаружено решений со сходными признаками, приводящими к достижению поставленного положительного эффекта, что дает право заявить, что пред0 лагаемое техническое решение обладает новизной и имеет существенные отличия.

На фиг. 1 представлена конструкция датчика сигнализатора уровня сыпучих и жидких веществ, вид сверху; на фиг. 2 - вид

5 А на фиг.1; на фиг. 3 представлена принципиальная электрическая схема индицирующего блока.

Датчик сигнализатора уровня сыпучих и жидких веществ (фиг. 1, 2) состоит из вибра0 тора и генератора. Вибратор включает в себя электромагнитную катушку 1, магнитопровод 2 и якорь 3, укрепленный на кронштейне 4. Якорь 3 вылолнен в виде плоской прямоугольной удлиненной пластины

5 из магнитотвердого упругого нержавеющего материала, представляющей постоянный магнит.

Генератор состоит из электрокатушки 5

и магнитопровода 6, укрепленных на кронштейне 7. Кронштейны 4, 7 и козырек 9 укреплены к панели 8. Вибратор и генератор герметично закрыты, залиты эпоксидным компаундом 10 (кроме якоря 3). Датчик подключается к электрической схеме (см. фиг. 3).

Работает сигнализатор уровня сыпучих и жидких веществ следующим образом.

Уровень вещества находится ниже отметки О (фиг. 2). При подаче переменного напряжения на трансформатор 11 получает питание катушка 1 вибратора, якорь 3, настроенный в резонансе,совершает колебательные движения с частотой электросети. Якорь 3, являясь постоянным магнитом, совершая колебания возле зазора магнито- провода 6 генератора, наводит в катушке 5 ЭДС той же частоты. Переменный резистор 12 предварительно настроен на пороговое напряжение срабатывания тиристора 13 так, чтобы при отключенной катушке 1 вибратора тиристор 13 был еще закрыт.

Тогда при появлении в катушке 5 ЭДС векторно суммируется и тиристор 13 открывается и открывает тиристор 14, подающий сигнал на исполнительный орган (световой, звуковой или непосредственно открывает подающий шибер, кран и т.д.).

При повышении уровня О якорь 3 начинает испытывать сопротивление свободным колебаниям и при определенном уровне макс происходит срыв резонансных колебаний. Якорь 3 прекращает наведе- ние ЭДС в катушке 5, закрываются тиристоры 13, 14 и прекращается повышение уровня вещества исполнительным органом. При снижении уровня начинает работу вибратор и прибор вновь готов сигнализировать наполнение, струсив с датчика остатки вещества за счет вибрации якоря 3.

Переменный резистор 12 служит для упрощения настройки прибора при его сборке по фактическому напряжению открывания тиристора, которое, например, для КУ-101 может быть от 0,25 до 10 В, а стабиловольт обеспечивает стабильность напряжения смещения, т.е. обеспечивает широкодиапа- зонность по напряжению сети. Тиристоры установлены для четкого срабатывания, тиристор 13 как предварительный (например, КУ-101) и тиристор 14 как силовой (например, КУ-201), исключающий промежуточные контактные реле (повышение надежности).

Существенным фактором в повышении надежности прибора по сравнению с традиционными является его герметизация без сальников, отсутствие вращающихся или

поступательно движущиеся деталей, а также бесконтактность датчика и индицируемого блока.

Технико-экономическая эффективность предложенного устройства заключается в

сокращении потерь сыпучего вещества, так как, например, на большинстве заводов железобетонных изделий силосные банки для цемента заполняются без простых надежных сигнализаторов уровня. В результате

часто происходит переполнение силоса и тонны цементной пыли разлетаются по территории и по всей округе. Установка надеж- ных сигнализаторов делает процесс экологически чистым на рабочих местах и в

окружающей зоне, позволяет повысить точность и оперативность учета материалов, культуру производства.

Формула изобретения

Вибрационный сигнализатор уровня, содержащий источник питания с первой и второй шинами, связанную с чувствительным элементом механическую колебательную систему с электромагнитом и датчик

перемещения, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в него введены однополу- периодный выпрямитель со сглаживающим конденсатором, параметрический стабилизатор, переменный резистор с подвижным контактом, постоянный резистор, первый и второй тиристоры и конденсатор, при этом чувствительной элемент выполнен в виде намагниченной плоской удлиненной пластины из упругого нержавеющего материала, один полюс которой размещен в зоне магнитного поля электромагнита, а другой полюс размещен в активной зоне датчика перемещения, причем источник питания соединен с входом выпрямителя и обмоткой электромагнита, первая шина питания соединена с положительной обкладкой конденсатора, вторая шина питания соединена с катодом первого тиристора, анод которого

соединен с отрицательной обкладкой конденсатора и с анодом второго тиристора, управляющий электрод первого тиристора соединен с катодом второго тиристора, управляющий электрод которого через постоянный резистор соединен с выводом датчика перемещения, другой вывод которого соединен с подвижным контактом переменного резистора, а выход выпрямителя подключен к входу параметрического стабилизатора, который нагружен временным резистором.

фиг.1

Обласп применения: изобретение относится к устройствам, индицирующим дистанционно достижение заданного уровня сыпучим или жидким веществом. Существо изобретения состоит в том, что восприимчивый элемент датчика выполнен в виде плоской прямоугольной удлиненной пластины из магнитотвердого упругого нержавеющего материала, представляющей постоянный магнит, один полюс которого находится в зоне магнитного поля вибратора, а другой полюс расположен в активной зоне зазора магнитопровода генератора, вибратор и генератор залиты эпоксидным компаундом, кроме пластины, а весь датчик закрыт сверху наклонным козырьком, причем установлен датчик так, что пластина расположена своей плоскостью вертикально при горизонтальном положении магнитных полюсов. Напряжение генератора датчика подается на тиристорную схему через переменный резистор, зашунтированный стабиловоль- том, от источника напряжения смещения, что повышает четкость срабатывания, расширяет диапазон напряжения питающей сети и упрощает настройку. 3 ил. сл с

макс

ЈГ

Вид А

6 5 Ч 10

W

I /

/

7-7U 2 8

дл.септ

24В

Вибрая™

Фиг.З

-Ј

+1 2S