Устройство для измерения уровня жидкости Советский патент 1979 года по МПК G01F23/10 

Изобретение относится к приборостроению и предаазначено дня измерения уровня. Известны устройства для измерения жидкости, .содержащие измерительную трубку, на которой установлен дифференциальный трансформаторный ; датчик, а внутри трубки расположен цилиндрический поплавок, во внутренней полости которого расположены ферромагнитные стержни 1. Из-за медленного перетекания жидкости в зазор между наружной образующей поплавка и внутренней образующей измерительной трубки в указанном устройстве наблюдается невысокая динамичность поплавка при резких скачкообразных изменениях уровня жидкости в измерительной убке. При этом создается значительное запаздывание между временем установки нового уровня жид кости в трубке и временем стабилизации поплавка на. этом уровне, в результате чего вторичные шказьшающке приборы не отражают действительwjro яоложения уровня жидкости в измерительной ;фубке. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее поплавок, выполненный в виде наружного щшиндра с ферромагнитными стержнями, внутри которого расположен коаксиальный цилиндр из немагнитопроводящего материала, укрепленный с торцов поплавка и имеющий сквозные отверстия для прохода избыточной жидкости 2. Однако это устройство обладает недостаточной чувствительностью при резких изменениях уровня жидкости в измерительной трубке, так как при резких скачках уровня яощкости, например при понижении уровня, поплавок выступает над поверхностью мениска жидкости и касается своей наружной цилиндрической поверхностью внутренней поверхности измерительной трубки. При зтом происходит занипание поплавка, чем снижается чувствительность устройства. Целью изобретения является повыщение чувствительности устройства. Это достигается тем, что в известном устройстве рля измерения уровня жидкости, содержащем поплавок с сердечником из магнитомягкого материала, расшложенньш в измерительной трубке, на которой установлен дафференциальнын трйнсформаторный датчик, поппавок выполнен в вще двух усеченных полых конусов,расположениых

вертикально и сопряженных меньшими основаниями, а большие ос1ювания конусов наглухо залаяны и образуют торцы поплавка.

На фиг. 1 дано устройство со стабилизированным по уровню жидкости поплавком, разрез; на фиг. 2 - устройство при понижающемся уровне жидкости (магнитный сердечник поплавка не показан) ; на фиг. 3 - устройство при повышающемся уровне жидкости (магнитный сердечник поплавка не показан); на фиг. 4 поперечный разрез через среднюю часть поплавка и измерительной трубки.

Устройство для измерения уровня жидкости содержит измерительную трубку 1, частично заполненНую легкой неэлектропроводной жидкостью 2, в которую целиком погружен поплавок 3, выполненный в виде двух усеченных полых конусов, 4, расположенных вертикально и сопряженных меньшими основаниями, а большие основания конусов наглзосо запаяны и образуют торцы поплавка.

Внутри поплавка 3 в направлении его продольной оси установлен сердечник из магните мягкого материала, выполенный в виде стержня 5. Снаружи измерительную трубку 1 охватьшает дифференциальный трансформаторный датчик 6, имеющий обмотку возбуждения 7 и две измерительные обмотки 8 и 9, включенные по разностной, схеме. Обмотки датчика 6 размещаются на катушке с обмотками, которая охватывается магнитопроводящим корпусом ( на черт, не показаны).

Датчик 6 вместе с корпусом может жестко фиксироваться на заданной отметке измерительной трубки i для случая регистрации заданного уровня или свободно перемещаться от привода вдоль трубки при работе в следящем режиме.

Описываемое устройство для измерения уровня жидкости работает следующим образом.

На обмотку возбуждения датчика 6 подается переменное напряжение. Когда поплавок 3 стйбилизирован по уровню жидкости в измерительной трубке 1, то его сердечник, выполненный, например, в виде стержня 5, располагается по своей длине одинаково по отношению к измерительным обмоткам 8 и 9, вкл1оченным по разностной схеме. Измерительные обмотки охватьшают равные магнитные потоки, наводящие в них равные э.д.с. На выходе измерительных обмоток при разностном включении выходной сигнал U будет равен нулю. Если уровень жидкости в измерительной трубке изменился, например, увеличился (фиг. 3), то стабилизация поплавка 3 по уровню нарушается, его положение относнтельно обмоток датчика 6 также меняется. Магнитные потоки, охватьшающие измерительные обмотки 8 и 9. будут разными. Например, поток, охватывающий обмотку 9 (фиг.З), будет больше потока, охватьшающего обмотку 8.

В измерительных обмотках наводятся разные по амплитуде з.д.с.

Выходной сигнал датчика пропорционален степени отклонения поплавка 3 от нулевого стабилизированного положения, а фаза выходного сигнала определяется направлением смещения якоряпоплавка относительно нулевого положения.

При повышении уровня жидкости в трубке якорь-попп явок будет подниматься вверх, стремясь занять стабилизированное нулевое положение

При малом зазоре между внутренними стенками измерительной трубки 1 и торцами поплавка 3 избыточная жидкость переходит из полости, расположенной над верхним торцом поплавка, в полость, ограниченную внутренними стенками измерительной трубки 1 и наружной поверхностью поплавка 3, выполненной в виде двух усеченных полых конусов 5, расположенных вертикально и симметрично друг относительно друга, и затем избыточная жидкость переходит в полость, расположенную под нижним торцом поплавка 3 (фигЛ) Тем самым повышается данамика поплавка и его ч)шствительность за счет того, что жидкость проходит малые зазоры между торцами поплавка 3 и внутренними стенками измерительной трубки 1, где скорость жидкости увеличивается, а в полости за нижним торцом и в полоста , ограниченной внутренними стенками измерительной трубки 1 и наружными стенками поплавка 3, жидкость попадает в расширяющиеся объемы, где возникают турбулентные течения. Равнодействующая сил турбулентных течений в каждый момент времеда будет менять свое направление по отношению к внутренним стенкам измерительной трубки 1 и наружньи стенок поплавка 3. Возникающие при этом вибрации поплавка повышают его чувствительность.

При резком понижении уровня жидкости в и мерительной трубке I (фиг. 2) поплавок 3 своей верхней частью выступает над поверхностью жидкости. С внутренними стенками измерительной трубки касается только верхний торец и силы сцеплевдя выступающей части поплавка 3 с внутренними стенками измерительной трубки 1 небольшие. Кроме того, избыточная жидкость, проходя из полости под нижним торцом поплавка 3 в люлость, ограниченную внутренними стенками измерительной трубки 1 и частью нарундаых стенок погшавка 3, через малый зазор между нижним торцом поплавка и внутренними стенками изме рительной трубки, создает турбулентное течение в полости вьпие нижнего торца. Равнодействующая сил турбулентного течения в каждый момент времеш меняет свое нафавление, создавая вибрации якоря-поплавка, повышая его чувствительность.

Формула изобретения Устройство для измерения урювня жидкости, содержащее поплавок с сердечником из магнитомягкого материала, расположенный в измеритель