Гидростатический датчик уровня жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01F23/18 

Изобретение относится к технике измерения уровня жидкости путем измерения гидростатического давления ,и -может .быть использовано в хим-ической и нефтехимической, а также в горнодобывающей и др. :ПрОМЫ,ШЛеН;НО-СТ.И. Известен гидростатический датчик уровня жидкости, -содержащий чувствительный элемент в виде сильфона, шток, связанный с сильфоном и дифференциально-трансформаторный преобразователь перемещения жестко-го днища -сильфона 1. Недостатками известного датчика являются зависимо-сть показаний от плотности исследуемой -жидкости, а также отсутстви-е компенсации влияния т-емпературы. Наиболее близким -к изобр-етению является датчик, содержащий измерительный оильфон и компенсатор, включающий попла-вок постоянного погружения, перемещающий через подпружиненную каретку ось рычага, связанного одним плечом поср-едством щтока с жестким центром днища измерительного сильфона (2. Влияние изменения плотности исследуемой жидкости устранено IB этом датчике. Недо-статками его являются низкая чувствительность и надежность, Обусловленные наличием трения в ;механиз-мах передачи перемещения поплавка, что также снижает срок служ-бы датчика. Кроме этого, результаты измерения содержат значительную полрещность (примерно 6-в%) за счет температурных изменений размеров передающего рычага и -связанно-го -с ним штока. Известный датчИК не имеет также естественного модулированного по частоте выходного сигнала, что -затрудняет передачу измерительной информации к регистрирующему прибору из труднодоступных мест, например из скважины.. Кроме того, известный датчик может быть установлен только в днище емкости, что не всегда возможно. Целью изобретения является повышение точности Измерения и расширение области Применения устройства. Это достигается тем, что в датч-ик содержащий -корпус, чувствительный элемент в виде подпружиненного сильфона и ко-мпенсато-р плотности, включающий поплавок постоянного погружения, введены струнный Преобразователь перемещения чувствительного элемента, трансформаторный преобразователь п-еремещен-ия поплавка компенсатора плотности, йндукто-р и терм-окомпенсатор в виде биметаллической пластины, при этом струна преобразователя перемещения чув-ствительного элемента одним концом прикреплена к -подвижному днищу сильфона, другим концом - к подвижному элементу индуктора, выполненного в виде цилиндра, онирающегося на жестко соединенную с корнусом би мeтaлличecкyIO пл-астину, а обмотка индуктора подключена «о вторичной обмотке трансформатора преобразователя перемещения поилавка.

На чертеже схематически изображен гидростатический датчик уровня жидкости.

Он содержит измерительный подпружиненный сильфон 1, к жесткому центру .которого прикреплена одним концом струна 2 струнного преобразователя, ее другой конец крепится к торцу цилиндра 3 из ферромагнитного материала, а к другому торду крелится -пружина 4, лрИсоединенная к центру плоской биметаллической пластины 5, закрепленной иа стойках 6. Цилиндр расположен внутри гиндуктора 7, обмотка которого подключена ко вторичной обмотке 8 взаимоиндуктивного трансформаторного преобразователя перемещения поплавка, Подвижный сердеч-нкк 9 которого подпружинен пружиной 10 и связан с поплавком постоянного полрул ения // посредством нити 12, проходящей через герметизирующий сяльфон 13 малой эффективной площади. Первичную обмотку 14 взаимоиндуктивяого трансформаторцого преобразователя подключают к источнику питания 15. Возбуждение колебаний струны производят магнитоэлектрической системой, которая .включает постоянный магнит -16 и генератор электромагнитных колебаний 17 с подключенным к его выходу частотомером 18 через линию связи 19. Поплавок постоянного погружения и ;измеритель;ный сильфон установлены в цилиндрическом корпусе 20, в герметизирозанном отсеке 21 которого расположена измерительная схема. В отсеке 22 корпуса 20 .выполнено сквозное отверстие 23, через .которое IB .него поступает измеряемая среда.

Работа гидростатического датчика уровня жидкости осуществляется следующим образом..

П.ри присоединении датчика к емкости и.Л1И погружении в нее, отсек 22 -через отверстие 23 заполняется жидкостью. При этом гидростатическое давление, зависящее от ее уровня s ам.кости, сжимает сильфон /, что приводит к соответст1ВЗющему ослаблению предварительно натянутой струны 2 и изменению ее собственной частоты колебаний, воз з ждаемых магнитом 16, прлсоединенньш к генератору электромагнитных колебаний 17. .

. Одновременно под действием выталкивающей силы поплавок // перемещает цилиндр 9 на величину, зависящую от плотности измеряемой среды, поэтому наводим-ая во вторичной обмотке взаимоиндуктивного тра.нсфо1риматор:ного преобразователя перемещения 8 Э.Д.С. изменится на соответствующую в:еличину, в результате чего изменится сила, втягивающая ил.и выталкивающая цилиндр 3, р азмещенный внутри индуктора 7.

Таким образом, натяжение струны, зависяпдее от гидростатического давления столба жидкости, корректируется в завпсимостн от Колебаний плотности жддкости.

Изменение натяжения струны приводит к измбнению частоты ее колеба.ний, что фиксируется частотомером 18.

Предлагаемое техническое рещение выгодно отличается от известного, т. к. позволяет повысить точность И31мерення уровня в условиях изменяющихся температур и полЗЧить естественный частотный выходной сигнал, что при .конструктивном обособлении элементов гидростатического датчика, позволяет значительно расщирить его функциоиальм131е .возможности, а именно, производить измерения .в труднодОСтупных местах с передачей результатов измерений на значительные расстояния.

Формула и 3 о б р е т е .н и я

Гид.р-остатический датчик уровня жид.кости, содержащий корпус, чувствительный элемент в виде по.дпружиненного Сильфона и компенсатор плотности, включающий по.плавок постоянного погружения, отлич а ю HI; и и с я тем, что, с целью повышения точности из мерен.ия н расщирения области применения, в него введены струнный преобразователь перемещения чувствительного элемента, трансформаторный преобразователь перемещения по.плав.ка компенсатора плотности, индуктор и термокомпенсатор в виде би-мета.ллической пластины, ири этом струна преобразователя перемещения чувствительного элемента одним концом при.креплена к подвижному днищу с.ильфона, другим концом - к по.движному элементу индуктора, выполненного в виде цилиндра, опирающегося на жестко соединенную с корпусом биметаллическую пластину, а обмотка индуктора подключена ко вторичной обмотке тр.ансформатора преобразователя перемещения по.плавка. 1

Источники информации, принятые во внима.ние пр.и экспертизе:

1.Авторское свидетельство СССР 488078, кл. G 01 iF 23/18, 04.01.72.

2.Авторское свидетельство СССР № 482630, кл. G 01 F 3/14, 28.02.74 (прототип) .