Уровнемер Советский патент 1977 года по МПК G01F23/10 

(54)

УРОВНЕМЕР

1 , ,

Изобретение относится к обпастн идмери: тельной техники и может быть использовано дпя намерения уровня жидкости в емкостях, н тех юлогических аппаратах.

Известны уровнемеры, содержащие корпус, 5 в котором расположен поплавок, связанный с винтообразной осью, в веисней части находится указатель .

Известны также уровнемеры, содержащие корпус, поплавок, переметающийся вдоль ю вертикальной оси по нш равлятсшим, подвижный ходовой винт, расположенный вертикально и зафиксированный от осевого перемещения |2j. В этих уровнемерах на поплавке закреплена гайка, резьба которой выполнена 15 с большим углом подъема винтовой линии. Резьба гайки взаимодействует с резьбой винта, установленного вертикально в подшипниках. При изменении уровня жидкости в корм, пусе уровнемера поплавок, зафиксированный 20 от поворота, вместе с гайкой перемещается вертикально вдоль винта. При этом винт, зафиксированный от осевого перемещения с помощью пят, поворачивается на соответ- ствукяций угол.. Угол поворота вИнта фикin ; 25

сируется ycTpoilGTBOM, наприме-р стрелкой и шкалой. Однако отмечается низхая точность измерения в связи с наличием трения в винтовой паре, в направляющих, фиксирук щих поплавок от поворота, и в опорах, радиальных и осевых. Трение в этих элементах тормозит поплавок, и он не может следить за уровнем жидкости.

Известен также уровнемер, содержащий поплавок, свободно установленный на ходовом винте, преобразователь положения поплавка, направляющие и регистрирующее ycTv. ройство з. Однако с изменением уровня жидкости поплавок стремится следовать за уровнем. При этом гайка, закрепленная на поплавке, .своей резьбойi с большим уг лом подъема винтовой линии вовдействует на винтовую поверхность резьбы винта, ко торый вследствие этого поворачивается на определенный угол. Недостатком известного уровнемера-является низкая точность измерения уровня в связи с наличием сил трения в винтовой паре, в направляющих, воспринимающих реактивную силу, действующую на поплавок в опорах винта,,осевых и радиальных, грония ползунка о контакты, а так- ж в связи с необходимостью обеспечения бс льшого угла подъема винтовой линии пары винт -гайка, так как при малом угле подъема винтовой линии величина силы трения в вгттовой паре становится очень большой по отношению к силе, поворачивактоей винт. При изменении уровня жидкости появляется выталкивающая сила, действуилцая на поплавок. Эта сила, пропорциональная велинз-тне изменения уровня, стремится переместить поплавок в положение, соответствующее новому уровню жидкости. Точному следованию поплавка за уровнем жидкости препятствуют силы трения. Чем больше суммарная величина сил трения в указанных элементах тек.5 большая сила необходима дпя поворота винта, а значит тем больше будет отставать поплавок от изменившегося уровня жидкое- ти. Цель изобретения - повышение тогаости измерения уровня жидкости. Это дocтигae1v. ся тем, что преобразователь положения поплав.ка выполнен дифференциально-тр ансформа торным и жестко укреплен на поплавке, кон ЛЬ П-образных магнитопроБодов преобразователя входят в углубление резьбы ходового винта, а вторичные обмотки преобразова теля подключены через усилитель к электро двигателю. На фиг, 1 представлен описываемый уров немер с механическими направляющими; на фиг. 2 пример конструктивного выполнения устройства с магнитной системой цент. ровки поплавка; на фиг. 3 - электрическая схема, Уровнемер состоит из корпуса 1 внутри которого имеется поплавок 2 с установленным на нем дифференциально-трансформаторным датчиком с трансформаторами 3 и 4, закрепленным на стойке 5. Магнитопроводы трансформаторов Датчиков состоят из П-образных сердечников 6 и 7, свободные концы которых входят в углубление резьбы ходового винта 8, выполненного из магнито проводного материала. концами маг китопроводов 6 н 7 .и выступами вшiтoвoй нарезки ходового винта 8 образованы зазоры А и А 2 . Винт 8, вращающийся в радиальных опорах 9 и зафиксированный в осе- вом направлении йятой 10, через зубчатую пару соединен с приводнь(м реверсивным электродвигателем 11, Кроме того, ходовой виит 8 напрямую через зубчатую пару 12 и редуктор 13 кинематически связан с тре- мя сельсинами 14-16, которые являются первичными датчиками вращения винта 8. Сельсины .14-16 электрически свяааъ1ы с вторичными приборами - сельсинами - пpиe никами 17-19, сблокированными с показывакчлнми приборими. Г г;рвичные W обмотки , трансформаторов 3 и 4 соодииеиъ последовательно и подключены к источикку питания, а вторичтпле обмотки W. подключены встрепю {дIIффeyJeнциaл нo ) и подсоединетл к усилителю 20. Для центровки поплавка 2 служат направляющие 21, В случае использования магнитной системы центровки на поплавке 2 устанавливается кольцевой ма1. нит 22, ориентированный одноименными полюсами относительно кольцевого магнита 23, укрепленного на ходовой гайке 24, зафиксированной от поворота направляющими тягами 25. При вращении винта 8 одновременно с движением поплавка 2 вдоль оси перемещается гайка 24 с магнитом 23. Благодаря тому. Что магниты 22 к 23 ориентированы друг к другу однонменшз ми полюсами, поплавок 2 постоянно находится в отцентрованном положении. Уровнемер работает следующим образом. При повыщении уровня жидкости в корпусе на величину поплавок 2, а вместе с ним и дифференциально- трансформаторный датчик поднимаются на ату же велишну.. При этом зазор А между концами П-образного сердечника 6 и верхней пове1.хноС тью витка резьбы увеличивается на величи- . HyAtjH станопится равнЕлм Д д11 . В то же время зазор А. между .концами сердечника 7 и нижней поверхностью витка резьбы винта 8 уменьшается на величину Д 1т и становится равным . При этом сопротивление магиитопровода трансформатора 3 увеличивается, а сопротивление магнитопровода трансформатора 4 уменьшается, В связи с этим напряжение на вторичной обмотке трансформаторе 3 .уменьщается, а напряжение вторичной обмотки трансформатора 4 увеличивается. Результирукяцее напряжение во вторичной пени трансформаторов становится не равнь м нулю. Оно подается на усилитель, управляклций электродвигателем привода ходового винта, Электродвигатель включается и вращает ходовой винт 8 до тех пор, пока зазоры А и А не станут равными. При этом сопротивление магнитных цепей выравнивается, выравнивается напряжение во вторичных обмотках трансформаторов 3 и 4, суммарное напряжение вторичных обмоток трансформаторов становится равным нулю и электродвигатель привода ходового винта выключается. Таким образом, система приходит в новое устойчивое положение. При этом винт поворачивается в новое положение, которое фиксируется вторичными приборами. Сельсин 14 соединен с винтом напрямую и является датчл сом точного отсчета. Сельсин 15, соединенный с валом 8 через понижающую зубчатую пару 12, дает средние показания, а сельсин 16, соединенный с вшггом через редуктор, дает грубые показания. При опускании поплавка 2 фаза peayjii тируюшего TOjKa, возникающего в цепи вторичных обмоток трансформаторов 3 и няется. В результате электррдвигатель .1 1 вращает винт 8 в противоположную сторону. С каждого сельсина показания приходят на свой вторичный прибор. Например, сельсин отсчета 14, связашгый с ходовым винтом 8 напрямую, фиксирует доли миллиметра перемещения поплавка, сельсин 15 - миллиметры, а сельсин 16 сантиметры, При этом передаточное число зубчатой пары 12 будет десять, а редуктора - 13-1ОО.

Точность поплавкового уровнемера зависит от точности следования поплавка за уровнем жидкости и точности слежения за положением поплавка. Точность слежения поплавка за уровнем жидкости в большой степетш зависит от сопротивления движения поплавка, вызываемого силами трения. Она тем выше, чем меньше суммарная сила трения, воздействующая на поплавок. За счет отсутствия пары винт-гайка отсутствует полностью трение о винт, и поплавок сво бодно следует за уровнем жидкости. Кроме того, так как поплавок не поворачивает ходовой винт, налише трения в опорах ходс вого винта также не влияет на перемещение поплавка. Ходовой винт пог5ор; ч1ша1згся электродвнгатолем, крутящий момент к.и-с рого всегда может бьмь выбран д«::твгочно большим с тем, чтобы туюние в опорах не оказтлвало существенного влияния на TOI ность слежения за поплавком.

Формула изобретения

Уровнемер, содержащий поплавок, свободно установленный на ходовом винте преобразователь положения поплавка, направляющие и регистрирукяцее устройство, о т л isч а ю щ. и и с я тем, что, с целью попыщения точности измерений, преобразователь положения жестко укреплен на поплавке, выполнен даф41е5; енциально трансформа торным с Г1-юбразиы т магнитопроводймн,, конэог которых входят Е углубление рез;,,б-... хсчшвого винта, а вторичные обмотки реобргкзог теля подключены через усшштолг, к алектух)двигателю.

Источники информащт, примятые во WHT--мание при экспертизе:

Фиг.1

i6

11