ПРИБОР ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ВЫСОТЫ УРОВНЯ ЖИДКОСТИ Советский патент 1949 года по МПК G01F23/18 

Предметом изобретения является прибор для дистанционного измерения высоты уровня жидкости, например, в трюмах, корабельных отсеках и т.п.

В приборе применены поплавок и мембрана, служащие для совместного перемещения якоря индукционного датчика, как это указано в основном авт.св. №69748.

Отличительной особенностью предлагаемого прибора является то, что ось поплавка расположена на некотором расстоянии от оси якоря индукционного датчика, включенного в цепь моста, и несет якорь вспомогательного электромагнита, обмотка которого включена последовательно с сигнальной лампой. Первоначальное смещение поплавка вызывает изменение накала сигнальной лампы, а при дальнейшем повышении уровня смещение мембраны и перемещение якоря индукционного датчика.

На фиг. 1 дана принципиальная схема прибора.

Прибор состоит из следующих основных четырех элементов: датчика, приемника, измерительного устройства и линии связи.

Датчик устанавливается в контролируемом отсеке и представляет собой устройство, состоящее из двух электромагнитов 12 и 14 с якорями 13 и 2. Датчик имеет поплавок 1 и мембрану 5, действующую от давления водяного столба отсека.

При появлении воды в отсеке поплавок перемещается вверх. Перемещению поплавка препятствуют: сила магнитного притяжения нижнего якоря 13 к сердечнику электромагнита 12, упругость сильфона 3 с мембраной 5 и сила тяжести подвижных частей 1, 11 и 13. При достижении водой уровня на 0,15 м выше нижней кромки корпуса 4 датчика происходит отрыв якоря 13 от сердечника вспомогательного электромагнита 12, вследствие чего значительно увеличивается напряжение на сигнальной лампе 6, последовательно соединенной с обмоткой указанного выше электромагнита 12. Благодаря этому световой поток лампы 6 резко увеличивается и сигнализирует о появлении воды в отсеке. При дальнейшем повышении уровня воды ось 11 нижнего якоря 13 упирается в ось 10 верхнего якоря 2, что приводит к перемещению оси верхнего якоря 2 и изменению индуктивности верхнего электромагнита 14.

Электромагнит 14 включен в схему моста. В мост помимо электромагнита 14 включены: установочный электромагнит 15 и диференциальный дроссель 9. Установочный электромагнит имеет такие же параметры, как и верхний электромагнит 14 датчика.

При отсутствии воды в отсеке сопротивления электромагнитов 14 и 15 почти одинаковы, вследствие чего напряжение в нулевой диагонали моста близко к нулю и стрелка прибора слегка отклонена вправо от нуля. При этом токи в ветвях 14-15 и 9-16 моста, являющихся обмотками диференциального дросселя, будут почти одинаковыми. Так как магнитные потоки обмоток дросселя направлены навстречу друг другу, то падение напряжения в ветвях 9-16 дросселя обусловливается только активными их сопротивлениями. При передвижении якоря электромагнита 14 полное его сопротивление уменьшается, что вызывает рост тока в ветви 16. Это усиливает разбалансировку моста и увеличивает напряжение в его нулевой диагонали. Таким образом, перемещение якоря электромагнита, вызванное появлением воды, влечет за собой перемещение стрелки прибора 8 вправо.

В качестве прибора, включенного в нулевую диагональ, использован магнитоэлектрический вольтметр с вибрационным выпрямителем 17. Его шкала проградуирована в метрах водяного столба. Выпрямитель шунтирует вольтметр в тот момент, когда его контакты замкнуты. При размыкании контактов выпрямителя ток проходит через рамку измерительного прибора и шунтирующее его сопротивление. Выпрямитель разомкнут в течение одного полупериода и замкнут в течение второго полупериода, что сохраняет направление тока в рамке прибора постоянным, несмотря на то, что в нулевой диагонали течет переменный ток (возможно применение твердого выпрямителя).

Линия связи между датчиком и приемником имеет три провода: общий провод питания сигнальной лампы и моста, провод к лампе и провод к электромагниту моста. От моста до магистральной коробки провод питания электромагнитов 12 и 14 для всех датчиков, приключенных к коробке, является общим. Никаких передвижных контактов в цепях лампы и моста нет.

Приемник подключен к датчику и источнику питания постоянно, а измерительное устройство только во время измерений. Подключение измерительного устройства производится посредством переключателя 7. Это подключение может производиться автоматически от специального переключателя. При холостом положении переключателя на измерительном устройстве напряжение отсутствует.

Скелетная схема на два датчика изображена на фиг. 2.

На фиг. 3 дана принципиальная схема варианта прибора, в котором датчик имеет только один электромагнит z₃, который при помощи переключателя 7 может быть включен или последовательно с сигнальной лампой 6, или в качестве плеча моста 9. Обычно переключатель 7 занимает нижнее положение. При этом лампа включена последовательно с обмоткой электромагнита z₃ и имеет 40-50% номинального напряжения. При включении переключателя 7 в верхнее положение стрелка прибора 8, питаемого через вибрационный выпрямитель, отклоняется влево от нуля, если отсек сухой, так как сопротивление обмотки электромагнита z₃ больше сопротивления обмотки электромагнита z₁.

При подъеме якоря 2 сопротивление электромагнита z₃ падает, и в тот момент, когда упор оси 10 якоря коснется мембраны 5, мост 9 будет находиться в равновесии, а стрелка прибора 8 станет на нуль соответственно высоте столба воды, равного высоте поплавка 1. Подъем поплавка при этом составит 0,5-0,6 мм.

Если переключатель 7 поставить в нижнее положение, лампа 6 будет гореть более ярко, так как напряжение на лампе в этом случае будет равно 75-80% номинала.

При дальнейшем увеличении уровня воды в верхнем положении переключателя 7 стрелка прибора отклонится вправо от нуля пропорционально давлению столба воды, сжимающего воздух под сильфоном. При полном затоплении отсека напряжение на лампе достигает номинала, а стрелка прибора становится в положение, отмеченное соответствующей цифрой.

Обрыв и короткое замыкание плеч моста сигнализируется отклонением стрелки прибора вправо или влево до упора.

Преимущества этого варианта прибора: уменьшение числа проводов (два вместо трех), упрощение конструкции датчика, уменьшение его габарита и веса.

1. Прибор для дистанционного измерения высоты уровня жидкости по авт.св. №69748, т.е. с поплавком и мембраной, расположенными внутри водяного колокола и служащими для совместного перемещения якоря индукционного датчика, отличающийся тем, что ось поплавка расположена на некотором расстоянии от оси якоря индукционного датчика, включенного в цепь моста, и несет якорь вспомогательного электромагнита, включенного последовательно с сигнальной лампой с тем, чтобы первоначальное смещение поплавка вызывало изменение накала сигнальной лампы, а при дальнейшем повышении уровня и смещении поплавка и мембраны имело место сцепление осей и перемещение якоря индукционного датчика.

2. Видоизменение прибора по п. 1, отличающееся тем, что в случае применения одинарного индукционного датчика последний присоединен к переключателю, посредством которого он может быть приключен либо к сигнальной лампе, либо к схеме измерительного моста.