Гидростатический уровнемер жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01F23/18 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР ЖИДКОСТИ

Изобретение относится к области метрологии, а именно к метрологическим устройствам для измерения уровня жидкости и объемного расхода жидкости в емкостях и может быть использовано во всех отраслях народного хозяйства. . Известен гидростатический уровнемер с мембранным чувствительным элементом и электрической схемой, измерения, обеспечивающей контроль уровня в нескольких точках с помощью одного первичного преОбразо вателя 1. Недостатком известного уровнемера является сложность электрической схемы измерения и недостаточная точность. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является гид ростатический уровнемер жидкости, содержащий вертикально установленну в емкости j -образную измерительную трубку, концы которой расположены соответственно в зонах максймаль(ног и минимального уровня, на трубке через равные интервалы установлены детекторы перепада давления, воспринимающие давление жидкости внутри трубки 2, Уровень жидкости вну ри трубки определяется по дйум выбранным детекторам, с помсяцью измерительной схемы. Недостатком известного устройства является невысокая точность измерения, так как оно производит измерение уровня и объемного расхода жидкости дискретно, что не позволяет осуществлять измерения с точностью, превышающей величину шага дискретизации, или непрерывно во всем интервале изменения-уровня, что не позволяет получить высокой точности при измерении малых объемов жидкости по отношению к полному объему бака. Целью изобретения является повышение точности измерения при непрерывном изменении уровня и объемного расхода жидкости, для чего измерительная трубка снабжена расположенными на одинаковом расстоянии друг от перепускными клапанами и поплавком, а первичный преобразова- , тель установлен в изгибе-измерительной трубки, и его выход соединен через формирователь со входом счетчика уровней и цифрового вольтметра схемы измерения. Пв(5 авлШйая 1ХёЯь 71Ъст:йгается следующим образой, При уменьшении шагадискретизации (расстояние между двумя перепускными клапа нами близлежащего уровня) и в ыборе пёр-,: вичного преобразователя с диапа збном и:змерения,- незначительно превнпиаю-,, щим величину шага дискретизации при Ж ё относительных пЬтрешнрстях . йсШлкзуёМЫх измерительных .средств, ШЖй6 получить высбкие точности изме рени за счет измёрбнЮэ перепада давления не по всей высоте столба жидкости, а за счет определения перепада непосредственно в каждом диапазонеизмерения, рдйсЗвремёННо осуществляются дискретные и точные отсчеты. Дискретные ИЗйерения осущест Jtяютcя с помощью перепускйого клапа на, первичного преобразователя, фЬ мирбватеЛя и сметчика уровней,Со ё.диненных между собой кабелем.,Точное и Мёрёние Ьсущёствляётся внутри инте ваЛа дискретизации (дйапазбн измё рения) с помощью первичного преобразователя, соединенного с цифровым . вольтметром. . . , Суммарйая погрешнЪстЬ измерёния будет определяться погрешностями ,: используемого первичного преобразоватёля и вторичного npeoep a 6Bai eH fl отнесенными к величине каждого уровня. о чнбЬтб этих измерений существен Hb tr eBbiiirdeT величину шага Д11(скретизации всего уровня в устройствах существующих конструкций. Это в цело обеспечивает непрерьтвную регистрацию уровня жидкости с опрёдёлезиём рбъем ГНогб расхода во воем диапазоне из . KpoSie тог6Гпрймененйё данного устройства обеспечивает проведение замеров в негерметичной и герметичной емкости и упрощаёТ об рЯботку результатов. На фиг. 1 представлена структурная схема Устройства для непрерывного измерения уровня и объемного ,а жидкости; на фиг . 2 - узел I ; на фиг,. 3 - .графики замера, (а - график измереШя УрЬвнй жйд: кости только при дискретном . Способе, измерения; б- график измеренияуровня жидкости внутри интервала дйск- ретизации; в - график измерения уровня жидкости при со етаНйЙ дйСкретного способа и непрерывного) В состав устройства непрерывного измерения уровня входит : ем кость 1, коррткая трубка 2 тл длинная трубка 3J з акрёплённыё ;:.-;--в дне емкости и соединенные с первичным преобразователем 4. Длинная - трубка 3 снабжена перепускНыщ кЛапанами 5, расположенными на одинако вой расстоянии друг ;Ьт Друга . Каж- Дый перепускной клапан 5 состоит из корпуса б, держателя 7, пружины 8 И клапана 9. Торовый поплавок 10 перемещается по длинной трубке 3. Первичный преобразователь 4 кабелем 11 соединен с формирователем 12, сигнал от которого поступает на счётчик уровней 13. Датчик перепада, давлений 4 соединен также с цифровым вольтметром 14, Устройство рабЪтаёт следующим образом. Перед началом выработки жидкости из емкости, при заполнении ее жидкостью фиксируется исходное полбжёние уровня, т. е.фиксируют в каком диапазоне измерения находится уровень жидкости, этот уровень принимается за начало замера. При прохо.ждении поплавка через клапан идет заполнение трубки 3 жидкостью. Высота поплавка подо.брана таким образом, чтобы поплавок, подымаясь и проходя через клапан снизу вверх, обеспечивал необходимое время отйрдайгй клапайа, требу - щегоСя для Заполнения пройденного снизу вверхпо высоте трубки диапазона измерения. Заполнение емйости осуществляется до срабатывания верхнего клапана первого диапазона измерения, после чего заполнение прекращается. При уменьшении уровня жидкости в емкости 1 в первом диапазоне измерения производится замёр Уровня .при помощи первичного преобразова)теля 4, передающего по кабелю 11 сигнал на цифровой, вольтметр 14, который фиксирует на табло вели-. чину изменения уровня в первом диапа.зоне измерения. При дальнейшей выработке жидкости из емкости торовЫй поплавок 10, снижаясь с изменением уровня по трубке 3, проходит ч.ерез перепускной клапан 5, смонтированный через равные промежутки в длинной трубке3. Торовый поплавок 10, нажимая на конусную часть , клапана9, сжимает пружину 7 и открывает клапан 9. Столб жидкости, находящийся в только что выработанном диапазоне измерения, перепускается в емкость 1, этот переnycil фиксируется при помощи первично.го преобразователя 4, передающегосигнал по кабелю 11 на формиоователь 12 и Счетчик уровней 13, на табло которого Появляется цифра 2 Далее идётточНая фиксация вырабатываемого уровня во втором диапазоне измерения. Нарастание показаНий цифрового вольтметра ПрОйехййи При изменеНИИ уровня от верхней отметки до второго регистрируемого уровня. Так, по. мере умёнгЁшейия уровня жидкости в емкости, торовый поплавок 10,последовательно открывая перепускные клапанд 9 перепускает столб жидкости Из Каждого выработанного диапазона измерения в емкость, фиксируя тем самым в каком диапазоне измерения идет точный отсчет уровня и т, д. по всем уровням,, Таким образом будут послеловател но чередоваться показания счетчика уровней 13 и цифрового вольтметра 14, показываницегЬ уровень жидкости в диапазоне измерения, обеспечивая таким образом непрерывный и точный замер уровня и объемного расхода кости во всем диапазоне измеряемой емкости. После выработки жидкости из посл него диапазона измерения произвс1дит ся заполнение емкости новым количес вом жидкости, При заполнении емкости устройств фиксирует уровень заливаемой в емкость жидкости и проводит систему в исходное положение с определением уровня залитой в емкость жий кости подготавливая устройство для проведения дал 11нейшей работы. Общий объемный расход жидкости может быть подсчитан как п - число уровней до измеряемого, / (р объемный расход между уров нями при градуировке, i - текущий расхсзд (п+ 1) .-г уровня. График расчитан на основе формулы ) 4i t описывающей измерение расхода в данный момент времени предлагаемым устройством (эта формула приведена в описании устройства). График (фиг. 2) являет ся - алгебраической суммой результат измерения уровня дискретным способом, при котором срабатывание уровней фиксируется счётчиком уровней 13, и Репрерывным, при котором в каждом интервале дискретизации изменение уровня фик сируется цифровым вольтметром 14. Максимальные показания цифрового вольтметра соот.ветствуют количеству жидкости, находящейся между соседними уровнями, т. е. эти величины на графиках фиг 3 (а и б) равны между собой. Поэтому при алгебраическом сложении графиков получается непрерывная кривая. . Формула изобретения Гидростатический уровнемер жидкости, содержащий вертикально установленную в .емкости I/ -образную измерительную трубку, концы которой расположены соответственно в зонах максимального и минимального уровня, первичный преобразователь и схему измерения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерь ния, измерительная трубка снабжена распол эженны№т на одинаковом расстоянии друг от друга перепускными клапанами и поплавком, а первичный преобразователь установлен в изгибе измерительной трубки и его выход соединен через формирователь со входом счетчика уровней и цифрового вольтме±ра измерения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 375491, кл. G 01 F, 23/18, 1971. 2.Патент Японии 46-8150, л. 108 Е 4, 1971 (прототип).

til.l

а

j

(Л - )П

j|

Ч

J

.

.