Уровнемер Советский патент 1979 года по МПК G01F23/12 

(54 УРОВНЕМЕР

I

Изобретение относится к области, приборостроения и предназначенодля измерения, уровня жидкости.

Известны уровнемеры, содержащие по: плавок, подвешенный на перфорированной металлической ленте, переброшенной через ролик, связанный с зубчатым колесом. Другой конец ленты нагружен противовесом. Зубчатое колесо своими зубьями отклоняет пластину контактора в ту, либо в другую сторону в зависимости от перемещения поплавка, в результате чего на контакторе вырабатыватотся импульсы положительной или отрицательной полярности J1. Устройство формирования импульсов в этом уровнемере состоит из механических элементов: зубья зубчатого колеса, пластина, контактор, которые не могут обеспечить высокую надежность, работы уровнемера ввиду возникновения остаточной деформации пластин контактора и нарушения переходных сопротивлений в контактах.

Эти недостатки устранены в уровнемерах, в которых для формирования измерительных импульсов используются постоянные магниты и магнитоуправляемые контакты...

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является уровнемер, содержащий поплавок, связанный через гибкий элемент с барабаном, соединенным через редуктор с преобразователем угла поворота, выполненнь1м в. виде связанного с редуктором диска -с укрепленными на нем постоянными магнитами и магнитоуправляемыми контактами, источник питания и подключенный к преобразователю угла поворота счетчик импульсов с переключателем. Переключатель представляет собой вспомогательный магнитоуправляемый кон.такт, взаимодействующий с постоянным магнитом, закрепленным на стреле, которая через скользящий зажимной механизм соединена с диском. При вращении диска водном направлении зажимной механизм поворачивйет стрелу с магнитом, приближая его к вспомогательному магнитоуправляемому контакту.. Последний переключает .счетчик импульсов на сложение измерительных импульсов, поступающих с основного магнитоуправляемого крнтЙкта.. При вращении диска в обратном направлении постоянный магнит удаляется от вспомогательного геркона магнитоуправляемого контакта, переключая счетчик на вычитание измерительных импульсов 2J.

Недостатками известного уровнемера являются сложная конструкция из-за наличия сложного переключателя и низкая надежность работы из-за деформации стрелы и заедания зажимного механизма.

Целью изобретения является упрощение конструкции и повышение надежности работы: .

Эта цель достигается тем, что в известном уровнемере, содержащем поплавок, связанный через гибкий элемент с мерным барабаном, соединенным через редуктор с преобразователем узла поворота, выполненным в виде связанного с редуктором диска с укрепленнь1ми на нем постоянными магнитами и магнитоуправляемыми контактами, смещенными один относительно другого, источник питания и счетчик импульсов, подключенный к выходу преобразователя угла поворота, в преобразователь угла поворота введены дифференцирующая RC-цепь и резистор причем один из магнитоуправляемых контактов преобразователя угла поворота включен через резистор параллельно источнику питания и дифференцирующей RC-цепи, дру гой магнитоуправляемый контакт подключен между общей точкой конденсатора и резистора дифференцирующей цепи и одной из выходных клемм, подсоединенных параллельно резистору дифференцирующей цепи,

На фиг. 1 изображена конструкция описываемого уровнемёра; на фиг. 2 - электрическая схема уровнемера; на фиг. 3 - диаграммы работы схемы.

Уровнемер содержит поплавок ),с втулками 2, скользящими при перемещении попоплавка по направляющим проволокам 3, натянутым между дном 4 и крыщкой 5 резервуара. Верхние концы проволок 3 крепятся к двум натяжным устройствам 6, обеспечивающим постоянное натяжение направляющих проволок 3.

Поплавок 1 щарнирно связан гибким элем нтом, выполненным в виде перфорированной стальной ленты 7, которая, проходя через направляющий зубчатый ролик 8, нама.тывается на мерный барабан 9.

На одном валу с мерным барабаном 9 посажены зубчатое .колесо 10 и устройство для натяжения стальной ленты, выполненное в виде неподвижно закрепленного пружинного двигателя 11 с постоянным моментом, под действием которого барабан 9 наматывает стальную ленту 7 при движении поплавка 1 вверх.

Зубчатое колесо 10 вместе с щестернями 12, 13, 14 образует редуктор. На ведомом валу редуктора посажен диск 15, на котором закреплены стержневые постоянные магниты 16. Вблизи диска 15 неподвижно закреплены два магнитоуправляемых контакта 17 и 18, смещенные один относительно другого таким образом, что их зоны чувствительности частично перекрываются.

Магнитоуправляемый контакт 17, включен через резистор 19 параллельно источнику питания и дифференцирующей RC-цепи; состояпхей из резистора 20 и конденсатора 21. Магнитоуправляемый контакт 18 подключен между общей точкой конденсатора 21 и резистора 20 и одной из выходных клемм 22, подсоединенных параллельно резистору 20.

Диск 15 с постоянными магнитами 16, магнитоуправляемые контакты 17, 18, дифференцирующая RC-цепь, состоящая из резистора 20 и конденсатора 21, и резистор 19 образуют преобразователь угла повороta.

Выходные клеммы 22 подключены к бесконтактному реверсивному счетчику импульсов (на чертеже не показан).

Описываемый уровнемер работает следующим образо.м.

При уменьшении уровня контролируемой жидкости поплавок I под действием собственного веса сматывает стальную ленту 7 с мерного барабана 9, преодолевая действие крутящего момента пружинного двигателя 11. При увели ении уровня жидкости поплавок 1 двигается вверх, ослабляя натяжение перфорированной стальной ленты 7. Пружинный двигатель 11 начинает вращать мерный барабан 9 в обратном направлении. Относительно медленное вращение барабана 9 посредством редуктора преобразуется в быстрое вращение диска 15. При вращении диска 15 каждый из постоянных магнитов 16, проходя вблизи магнитоуправляемых контактов 17 и 18, замыкает их.

На фиг. 3 изображены диаграммы работы электрической схемы уровнемера. На оси абсцисс. 23 отложены расстояния, проходимые постоянными магнитами при вращении диска 15. На оси ординат 24 отложены величины выходного напряжения, снимаемого с клемм 22, на осях 25 - величины напряжения на резисторе 20. На оси 26 отложены состояния «замкнут-разомкнут геркона 18, на оси 27 - то же для геркона 17. Начало осей 26 и 27 означает разомкнутое состояние геркона. Графики I и II изображают замкнутое состояние соответственно герконов 18 и 17.

В исходном состоянии оба геркона разомкнуты, емкость 21 заряжена до напряжения источника питания через резисторы 19 и 20. При вращении диска 15 по часовой стрелке, что соответствует увеличению уровня контролируемой жидкости, ближайший к магнитоуправляе.мым контактам постоянный магнит 16, приблизивщись к магнитоуправляемому контакту 17, замыкает его (точка 28 на фиг. 3). Конденсатор 21 разряжается

через магнитоуправляемый контакт 7 и резистор 20. На резисторе 20 выделяется положительный импульс 29 , но, поскольку магнитоуправляемый контакт 18 разомкнут, на выходных клеммах 22 этот импульс отсутствует. При перемещении этого же магнита в точку 30 Замыкается магнитоуправляемый контакт 18. Магнитоуправляемый контакт

17остается замкнутым, поэтому состояние схемы не изменяется. При дальнейшем движении магнита в точке 31 магнитоуправляемый контакт 17 размыкается, емкость 21 заряжается через резисторы 19, 20 и на резисторе 20 выделяется импульс 32 отрицательной полярности. Поскольку в этот момент магнитоуправляемый контакт 18 замкнут, импульс поступает на выходные клеммы 22 (кривая 33). Перемещение магнита в точку 34 и далее вызывает размыкание геркона 18, что не изменяет состояние схемы. Следующий постоянный магнит, проходя последовательно через рассмотренные T04Kfi (28, 30, 31 и 34), вызовет появление на выходных клеммах еще одного отрицательного импульса и т.д.

При обратном вращении диска 15 вначале замыкается магнитоуправляемый контакт

18( точка 34), затем в точке 31 магнитоуправляемый контакт 17, что приводит к появлению на резисторе 20 и на выходных клеммах 22 положительного дифференцированного импульса (соответственно, кривые 35 и 36). В точке 30 магнитоуправляемый контакт 18 размыкается, что предупреждает появление на выходных клеммах отрицательного импульса, возникающего на резисторе 20 (кривая 37) в точке 28, когда размыкается контакт 17.

Таким образом, при вращении диска 15 с постоянными магнитами 16 в том или ином направлении выходной импульс свидетельствует о факте прохождения каждого магнита

16вблизи магнитоуправляемых контактов

17и 18 формируется в одной и той же точке 30, причем полярность импульса однозначно соответствует направлению вращения диска 15. При качаниях какого-либо магнита вблизи точки 30 будет проходить переменНО выдача импульсов о прямом и обратном вращении диска.

С выходных клемм 22 импульсы поступают, например, на бесконтактный реверсивный счетчик импульсов с цифровой индикацией разности отрицательных и положительных импульсов. Диаметры щестерен 10, 12, 13, 14, а также количество постоянных магнитов 16 на диске 15 могут быть подобраны таким образом, что одному милиметру изменения уровня жидкости будет соответствовать появление одного импульса на выходных клеммах 22. Тогда показания счетчика импульсов будет соответствовать величине измеряемого уровня в миллиметрах.

Формула изобретения

Уровнемер, содержащий поплавок, связанный через гибкий элемент-с мерным барабаном, соединенным через редуктор с преобразователем угла поворота, выполненным в BHvjie связанного с редуктором диска с укрепленными на нем постоянными магнитами и магнитоуправляемыми Контактами, смещенными один относительно другого, источник питания и счетчик импульсов, подключенный к выходу преобразователя угла поворота, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и повыщения надежности, в преобразователь угла поворота введены дифференцирующая RC-цепь и резистор, причем один из магнитоуправляемых контактов преобразователя угла поворота включен через резистор параллельно источнику питания и дифференцирующей RC-цепи другой магнитоуправляющий контакт подключен между общей точкой конденсатора и резистора дифференцирующей цепи и одной из выходных клемм, подсоединенных параллельно резистору дифференцирующей цепи.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

№ 1386521, 1975. опублик.1975, (прототип).

JH

-11 Г -Ar fif ff f