Уровнемер жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01F23/16 G01F15/02 

(54) УРОВНЕМЕР ЛИДКОСТИ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышле ности в широком диапазоне рабочих температур окружающей среды. Известен манометрический уровнемер, который содержит мембрану, силь фон и капилляр, заполненные рабочей жидкостью. В нем, с целью устранения влияния термического расширения рабочей жидкости, установлена втулка, выполненная из л атериала с большим коэффициентом линейного расширения. Эта втулка жестко связана с сильфоном и представляет собой несущую корпусную деталь, через которую передается сосредоточенное усилие, развиваемое мембраной и пропорциональное измеряемому уровню. Однако материал, из которого изго товлена втулка, например, полиэтилен, обладает плохими упругими механическими свойствами, значительной величиной остаточной деформации, что ограничивает точность измерения уров немера . Известен также уровнемер жидкости, содержащий чувствительный злемент в виде мембранной коробки, заполненной рабочей жидкостью, термокомпенсатор и пневмосиловой преобразователь 1. Термокомпенсатор выполнен .в виде двух гибких капиллярных трубок, соединенных с подмембранной полостью другой мембранной коробки и заполненных рабочей жидкостью. Согласование объемов коробок и чувствительности мембраны обеспечивает температурную компенсацию. Для устранения влияния температуры на объем жидкости в коробке она укреплена в обойме из инвара, а корпус преобразователя изготовлен из нержавеющей стали . Однако прибор не обеспечивает требуемой точности измерения при работе в широком диапазоне температур. Цель изобретения - повышение точности измерения в более широком диапазоне рабочих температур. Эта цель достигается выполнением термокомпенсатора в виде вспомогатель ной емкости с рабочей жидкостью я двух соосно расположенных один внутри другого сильфонов с общим основанием и крышкой, при зтом вспомогательная емкость соединена с полостью

наружного сильфона, а полость внутреннего сильфона соединена с мембранной коробкой. С целью регулирования полезного объема рабочей жидкости внутри вспомогательной емкости расположены балластные металлические элементы.

На чертеже представлена принципиальная схема уровнемера жидкости.

Уровнемер содержит измеритель выходного сигнала 1, пневмосшговой р агчажный пневмопреобразователь 2, на одном конце рычага которого расположена полость 3, заполненная рабочей жидкостью. Полость 3 пневмос лового преобразователя с помощью патрубка 4 сообщается с мембранной полостью 5 чувствительного элемента, а через отверстие б в основании 7 с полостью сильфона 8, в которых также содержится рабочая жидкость. Этот сильфон расположен внутри и соосно с сильфоном 9, Торцы этих сильфонов герметично соединены с одной стороны с общим основаниемf а с другой стороны - с общей крышкой 10 и образуют полость, которая с помощью патрубка 11 сообщается с полостью вспомогательной емкости 12, которые также заполнены рабочей жидкостью. Вспомогательная емкость непосредственно примыкает к мембранной полости 5 чувствительного элемента г которая в свою очередь через разделительную мембрану 13 и рабочую жидкость, заполняющую ее, воспринимает гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре 1 уровень которой измеряется устройством. Внутри вспомогательной емкости располагаются балластные металлические элементы 15, количество и суммарный Объем которых определяется в процессе подстройки вспомогательной емкости до необходимого объема рабочей жидкости в ней.

Уровнемер работает следующим образом.

Гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре 14, пропорциональное величине измеряемого уровня этой жидкости, воздействует на разделительную мембрану 13, которая в свою очередь через рабочую жидкост в мембранной полости 5 и патрубке 4 передает его в полость 3 пневмосилового,преобразователя 2, который в свою очередь преобразует величину этого давления в пропорциональный ему стандартный пневматический сигна регистрируемый измерителем выходного сигнала.

При неизменной температуре окружающей среды объем рабочей жидкости в полости, образованной сильфонами 8 и 9, патрубке 11 и в полости вспомогательной емкости 12 остается неизменным и, так как рабочая жидкость практически не сжимаема, то никакого

влияния на показания вторичного показывающего прибора -измерителя 1 не оказываем.

При изменении температуры окружающей среды в сторону увеличения или уменьшения объем рабочей жидкост в полости 3 пневмосиловогЪ преобразователя 2, мембранной полости 5 и в патрубке 4 соответственно увеличивается или уменьшается. Одновременно с этим объем рабочей жидкости Б полости, образованной сильфонагда 8 и 9, полостях вспомогательной емкости 12 и соединительного патрубка

11также соответственно увеличивается либо уменьшается, В связи с тем, что корпус вспомогательной емкости

12имеет жесткость на несколько порядков большую, чем сильфон 9 в осевом направлении, то избыток либо недостаток этого объема рабочей жидкости приведет соответственно к расшрению, либо к сжатию сильфона 9. Но так как сильфоны 8 и 9 установлены

на общем основании 7 и имеют общую крышку 10, то и сильфон 8 также расширяется либо сжимается, соответственно, при увеличении либо при уменьшении температуры. При этом из полости 3 через отверстие 6 в основании 7 при увеличении температуры избыток рабочей жидкости отсасывается полость сильфона 8, а при уменьшении недостающий объем рабочей жидкости нагнетается из полости сильфона 8.

Стабильность и точность показаний уровнемера при изменении температуры окружающей среды имеет тем более высокое значение, чем больше при этом постоянство суммарного объе рабочей жидкости в полости 3, мембраной полости 5 и соединительном патруке 4 .

При исходном значении температуры окружающей среды подбирают необходим соотношение объемов полостей гидросистемы уровнемера, пропорциональное отношению эффективных площадей сильфонов 8 и 9, и получают постоянство объема рабочей жидкости в полости 3 и в мембранной полости 5 независимо от температуры окружающей среды, т.е термическое расширение рабочей жил кости на показания уровнемера в широком диапазоне температур не оказывает влияния.

Для подбора соотношения объемов используются -балластные металлические элементы 15, коэффициент термического расширения которых меньше, чем у рабочей жидкости. Суммарный объем их можно подобрать с достаточно высокой степенью точности.

Формула изобретения

мембранной коробки, заполненной рабочей жидкостью, термокомпенсатор и пневмосиловой преобразователь/ отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения в более широком диапазоне рабочих температур, термокомпенсатор выполнен в виде вспомогательной емкости с рабочей жидкостью и двух соосно расположенных один внутри другого сильфонов с общим основанием и крьшкой, прй.этом вспомогательная емкость соединена с полостью

наружного сильфона, а полость внутреннего сильфоча соединена с мембранной коробкой.

2, Уровнемер по п. 1, отличающийся тем, что, с целью регулировки полезного объема рабочей жидкости, внутри вспомогательной емкости расположены балластные металлические элементы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

0

1. Патент США № 4019387, кл. 73-299, опублик. 1977 (прототип)