Уровнемер Советский патент 1979 года по МПК G01F23/10 

(54) УРОВНЕМЕР

плавок, связанный с направляющей трубкой, демпфирующее устройство и преобразователь угла поворота р электричеокий сигнал, снабжен двумя зубчатыми колесами, надетыми на поплавок и входящими в зацепление С двумя перфорированными рейками, укрепленными на направляющей трубке, с боковой поверхностью которой сопряж1ен ролик, установленный на валике, связанном подпружиненными тягами с осями, укрепленными на торцах поплавка.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на. фиг. 2 - вид по стрелке А (без демпфирующих чаш); на фиг.-3 - вид по стрелке Б, повернуто; на фиг. 4 - положение Металлического щарика с чащами на пластинах преобразователя; на фиг. 5 - то же, вид сверху; на фиг. 6 - разрез вдоль витка преобразователя.

Описываемый уровнемер содержит цилиндрический поплавок 1, собранный из двух полуцилиндров с фланцами 2, между которыми расположена влагонепроницаемая прокладка 3. В полости поплавка 1 закреплена демпфирующая камера, представляющая собой заглущенную с торцов, изогнутую по спирали трубку 4 из изоляционного материала. .По всей длине трубки 4 запрессованы две пластины 5 из металла с вь1соким удельным сопротивлением. На ребрах пластин 5, выступающих в полость трубки 4, свободно лежит полый металлический щарик 6 (фиг. 2, 4, 5, 6), образующий со стенками трубки 4 лимитированный зазор. Пластины 5 и шарик 6 образуют преобразователь угла,поворота поплавка 1 в электрический сигнал. С целью фиксации трубки 4 в определенном положении относительно поплавка 1, на ее внещней поверхности нанесена риска 7 (фиг. 2), которая совмещается с рисками на внутренней стороне фланцев 2 (эти риски на чертеже не показаны). На внещней стороне ф ланцев закреплены два направляющих кольца 8, к которым крепятся два зубчатых колеса 9.. .

В резервуаре с контролируемой жидкостью установлена направляющая трубка 10, на боковой поверхности которой приварены две перфорированные рейки 11 с отверстиями 12 по всей их длине. Поперек образующей направляющих колец 8 выполнена кольцевая проточка 13 диаМетр пбперечного сечения которой равен внещнему диаметру направляющей трубки 10. г;:; ;

К боковым стенкам поплавка 1 крепятся два валика 14,на каждом их которых выполнена кольцевая проточка 15:

К боковой поверхности трубы 10, с противоположной от поплавка 1 стороны, прилегает ролик 16, закрепленный на валике 17 с кольцевыми проточками 18 на концах.

В кольцевых проточках 15 и 18 валика закреплены зацепы 19 пружин 20 и тяг 21, соединенных между собой ПосредсЧтйом талрепов 22, регулирующих величину натяжения пружин 20. Валики 14 и 17 могут свободно вращаться в зацепах 19 покрытых антифрикционной пленкой, например из дисульфата молибдена.

К концам 23 пластин 5 подсоединен кабель 24, выведенный наружу из поплавка 1 через отверстие в прокладке 3. Кабель 24 намотан в зазоре 25 между фланцами 2 поверх прокладки 3. Толщина зазора 25 приблизительно равна толщине кабеля, поэтому последний уложен между фланцами в один ряд. Далее кабель через неподвижный 26 и подвижный 27 блоки выведен наружу

I ИЗ резервуара и подсоединен к вторичному прибору, например Неуравновешенному мосJ ту, щкала которого проградуирована в единицах измерения уровня или объема. Йодвижный блок 27 расположен внутри трубы Ю , К оси блока 27 подвещен груз 28.

На верхней части щарика 6 (рис. 4, 5, 6) свободно лежит кольцо 29 из проволоки, токрытой антифрикционной пленкой. К нему приварено изогнутое по радиусу коромысло 30; к концай которого приварены армирующее кольцо 31 и две куполообразные демпфирующие чащи 32, обращенные выпуклыS ми сторонами к щарику 6. Коромысло 30 и кольцо 31 выполнены из проволоки, а чащи 32 - из электроизоляционного материала,

например капрона или полиэтилена. Диаметр кольца 31 несколько больще диаметра щарика 6. Коромысло 30 уравновешено весом чаш 32 и кольца 31, поэтому в статическом состоянии коромысло, опираясь кольцом 29 на верхнюю часть шарика 6, не соприкасается с последним. Чаши 32 находятся в подвешенном на концах коромысла положе КИЙ, не соприкасаясь ни с пластинами 5 преобразователя, ни со стенками трубки 4, и образуют с последними лимитированный зазор.

При монтаже уровнемера сначала устанавливают трубу 10 с перфорированными

0 рейками 11. Затем устанавливают поплавок 1 на правый (фиг. 2) торец.

При siTOM шарик 6 под действием силы тяжести перемещается вместе с демпфирующими чашами 32 к правому концу трубки 4. После этого совмещают определенные отмеченные рисками, зубья колес 9, с определенными, также отмеченными рисками, отверстиями реек П. Таким образом обеспечивается однозначность показаний уровнемера. Затем устанавливают ролик 16 ,(фиг.

0 1), регулируют натяжение пружин 20, вращая талперы 22, и пропускают кабель 24 через блоки 26 и 27.

Уровнемер работает следующим образом.

В крайнем нижнем положении поплавка

1 шарик 6 находится вблизи правого торца

трубки 4 (фиг. 2). По мере подъема уровня контролируемой жидкости поплавок 1 поднимается, поворачиваясь вокруг своей оси, благодаря зацеплению зубчатых колес 9 с пер, - 5 : форираванными рейками 11. При этом направляющие кольца 8 поверхностью кольцевой проточки 13 перемещаются вдоль направляющей трубы 10, предупреждая смещение поплавка относительно перворированных реек 11. Одновременно ролик 16 перемещается по противоположной стороне направляющей трубки, обеспечивая посредством пружин 20 надежное зацепление зубчатых колес с перфорированными рейками. При этом валики 14 и 17 вращаются в зацепах 19 пружин 20 и тяг 21., Шарик 6, перемещаясь по пластинам 5 преобразователя, изменяет электрическое сопротивление участков пластин 5 от их концов 23 до щарика 6. Вторичный прибор, подключенный к концам 23 пластин, измеряет это сопротивление, показывая величину уровня жидкости в резервуаре. Кабель 24 наматывается на прокладку 3 в зазоре 25 между фланцами 2. Блоки 26, 27 и груз 28 поддерживают кабель в натяжении, предупреждая образование на нем колец и захват кабеля зубьями колес 9. В уровнемере применено комплексное демпфирование колебаний щарика, в котором участвуют сопротивление воздуха, силы вязкого и сухого трения. Перемещение щарика 6 (фиг. 4, 5, 6) с коромыслом 30 и чащами 32 по пластинам 5 преобразователя происходит сравнительно медленно. При этом кольцо 29, покрытое антифрикционной пленкой, скользит по поверхности щарика. Воздух, вытесняемый демпфирующими чашами 32 и щариком, проходит через зазор между ними и стенками трубки из одной ее части в другую. При быстрых хаотических перемещениях щарика, возникающих, например, при образовании волн на поверхности контролируемой жидкости, происходит следующее. Например, при быстром движении шарика справа на лево левая чаща 32 испытывает сопротивление воздуха больщее,чем правая, по- скольку она обращена вогнутой стороной навстречу движению. В. результате этого левая чаща прижимается давлением воздуха к пластинам преобразователя, а правая - к стенкам трубки 4, в результате чего происходит быстрое торможение щарика силами сухого трения, величина которых тем больще, .чем выще скорость щарика. Кроме того, при быстрых перемещениях щарика, ввиду малого зазора между демпфирующими чащами 32 и стенками заглущенной с торцов трубки 4, воздух не успевает проходить через зазор из одной части трубки в другую. Происходит разрежение воздуха в одной части трубки и сжатие - в другой. Потеря энергии при этом приводит к демпфированию колебаний. Преодоление демпфирующими чащами и щариком сил вязкого трения о воздух также способствует гащению колебаний щарика. Сильное трение демпфирующих чащ 32 о пластины преобразователя и стенки трубки 4 происходит лищь при быстрых перемещениях щарика 6, поэтому этот фактор является полезным. Вредной является только сила трения опорного кольца 29 по поверхности щарика. Однако, ввиду малого веса проволочного коромысла, колец 29 и 31 и тонкостенных пластмассовых демпфирующих чащ 32, а также благодаря антифрикционному покрытию опорного кольца, эта сила трения незначительна. Использование зубчатых , надетых на поплавок, направляющих реек и ролика в совокупности с изогнутым по спирали электрическим преобразователем позволяет получить линейную зависимость сопротивления пластин преобразователя от высоты подъема поплавка, что повыщает точность измерения. Кроме того, по сравнению с прототипом описываемый уровнемер обладает повыщенной надежностью, так как в нем отсутствует возможность заклинивания поплавка. Формула изобретения Уровнеме, содержащий цилиндрический поплавок, связанный с направляющей трубкой, демпфирующее устройство и преобразователь угла поворота в электрический сигнал, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности и надежности измерения, он снабжен двумя зубчатыми колесами, надетыми на поплавок и входящими в зацепление с двумя перфорированными рейками, укрепленными на направляющей трубке, с боковой поверхностью которой сопряжен ролик, установленный на валике, связанном подпружиненными тягами с осями, укрепленными на торцах поплавка. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 392344, кл. G 01 F 23/10, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 521470, кл. G 01 F 23/10, 1974. 3.Патент США № 2564676, кл. 73-320, опублик. 1951.

фиг.2

(риг. Ч