Гидростатический датчик уровня жидкости Советский патент 1980 года по МПК G01F23/18 G01F15/02 

(54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

I

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах дл измерения уровня жидкости, основанных на измерении давления гидростатического столба жидкости.

Известен гидростатический датчик уровня и плотности с температурной компенсацией, содержащий мембранный чувствительный элемент, термобаллон и замкнут.ую манометрическую систему .с индуктивным преобразователем 1J.

Недостатком такого устройства является, сложность измерительной. ., . схемы.и большое-число кинематических звеньев.

Наиболее близким к изобретению является гидростатический датчик у|ррня жидкости, который содержит чувствительный элемент в виде сильфона и передаточный механизм в виде двуплечого рычага, на одном плече которого установлен шток сильфона, а на другом ;- преобразователь перемещения. Компейсация ПЛОТНОСТИ достигается с помощью поплавка постоянного погружения, связанного посредством нити и блока с ме.ханиЭиом- изменения соотношения плеч рычага, выполненным в виде подпружиненной подвижной каретки f2.

Недостатком этого датчика является значительная сложность конструкции, низкая чувствительность, обусловленная.трением в механизмах передачи перемещения, а также низ.кая точность компенсации изменения плотности вследствие изменения При

to перемещении каретки длины большего плеча рычага. Кроме этого, требованчя к большой величине соотношения Плеч передающего рычага значитель- . но увеличивают габариты датчика, а

Iis температурные напряжения, возникаю-, щие в элементах передачи перемеще.ния поплавка, вызывают дополнительную погрешность. .

Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение конструкции датчика.

.Цель достигается за счет того, что чувствительный элемент снабжен емкостным преобразователем пёреме25 :щения и объединен с поплавком постоянного погружения компенсатора плотности таким образом,, что попла-вок закреплен на двух дополнительных сильф.онах между двумя кронштейнами с общей стойкой, и в нем соосно с сильфонами выполнено цилиндрическое сквозное отверстие, в котором расположен цилиндрический электрод емкостного преобразователя перемещения, второй электрод которого установлен концентрично первому с помощью дополнительной стойки, проходящей чере: внутреннюю полость

верхнего дополнительного сильфона

и закрпеленной к верхнему кронштейну, а на нижнем кронщтейне установлен чувствительный элемент в виде сильфона, снабженный штоком,один конец которого прикреплен к подвижному днищу этого сильфона,а другой, выполненный из диэлектрика, расположен между электродами емкостного преобразователя перемещения.

Такое выполнение датчика позволяет свести к минимуму трение з механизме передачи перемещения (исклю.чение составляет лишь трение .в самих сиЛьфонах)и тем самым повысить чув ствительность, одновременно за счет

расположения емкостного преобразо.вателя перемещения в полости поплавка уменьшить габариты датчика и упростить конструкцию. Кроме этого,

за счет.применения высокочувстви тёльного преобра зОвания перемещения в емкость появляется возможность . .

повысить точность измерения и расширить его диапазон.

На чертеже изображены кронштейны 1 и 2, крепящиеся: .на общей стойке 3 к стенке емкости 4, уровеньжидкое ти в которой измеряют. К кронштейнам одними концами закреплены сильфоны 5 И б, другие концы которых герме.тично укреплены.на поплавке 7. В . /поплавке 7, часть которого показана в разреЗё, устйновлен цилиндрический электрод 8, Причемпоплавок может быть выполнен из .пенопласта в форме, обеспечивающей минимальное .влияние уровня, а злектроды емкостного преобразователя - из Любоййарки нержавеющей стали. Внутри электрода 8 расположен второй электрод 9 цилиндрической формы, который с помощью стойки 10, проходящей через вну рёнйюй полость верхнего сильфона 5,.неподвижно крепится к верхнему крднштейну 1. Измерительный силь фон. 11, воспринимающий .изменения, давления гидростатического столба жидкости, установлен внизу нижнего

кронштейна, а во внутренней полости сильфона установлен шток 12, одним концом крепящийся к днищу сильфона, другойконец 13 которого, выт олненг.ный из диэлектрика (например, из

конденсита) , расположен между эле- , : ктродами преоб.раз6ватёля. Причём j

электрический койтакт осуществляет- . ся с помощью кронштейнов, на один.из которых поступает сигнал от подвижного электрода 8, укрепленного в поплавке, через непосредственный

779812

электрический контакт с сильфоном, а сигнал от другого электрода 9 передается на другой кронштейн 1 через

электропроводящую стойку10. Сильфон 11 подпружинен пружиной 14, предназначенной для установки диапазона измерения.

Работа устройства осуществляется следующим образом. .

При заполнении емкости 4 жидкостью, уровень которой измеряется, последн:яя гидростатическим столбом Н оказывает давление по всей эффективной площади -измерительнога сильфона 11, при этом перемещение дна.сильфона и связанного с ним штока. 12 вместе с диэлектриком 13 будет пропорционально и уровню и плотности;

Одновременно под действием выталкивающей силы поплавок 7 перемещается на сильфонах 5 и 6 пропорционально плотности жидкости.

Так как диэлектрик 13 перемещается под действием давления гидростатического столба жидкости сильфон 11,то электрическая емкость цииндрического конденсатора,образован ного электродами 8 и 9, будет зависеть от диэлектрической проницаембсти межэлектродного пространства, за- п олненного в начальный момент до половины длины эЛ15Ктродо.в диэлектриком.

Учитывая, что длина перекрытия электродов зависит от перемещения поплавка, то объем поплавка, при котором будет осуществляться компенсация Плотности, должен опрееляться из формулы

2KH().. .

V

«ллц- Ал.

е Н

максимальное значение

/лаке уровня;

Н

минимальное значение уровня; ;

диэлектрическая проницаллемость диэлектрика; диэлектрическая проницаемость воздуха;

К коэффициент пройорциональ-. ностй.

Выбирая соответствующий диэлектрик изменяя К подбором .соответ;ствующей сткости сильфона 11, можно получить ебуемую величину чувств.ительности/ уровню.

Формула изобретения

Гидростатический датчик уровня жидкости, содержащий чувствительный элемент в виде сильфона и компенсатор плотности, включаиощий поплавок постоянного погружения, о тличающийся тем, что,с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции датчика, чувствительный элемент снабжен емкостным преобрзователем перемещения и объединен с поплавком постоянного погружения компенсатора плотности таким образом, что поплавоА закреплен на двух дополнительных сильфонах между двумя кронштейнами с общей стойкой и в нем соосно с сильфонами выполнено цилиндрическое сквозное отверстие, в котором расположен цилиндрический электрод емкостного преобразователя перемещения, второй электрод которого установлен концентрично первому с помощьюДополнительной ,.

стойки, проходящей через внутреннюю полость верхнего дополнительного сильфона и эакрепленнрй к верхнему кронштейну, а на нижнем кронштейне установлен чувйтйитёльный элемент в видесильфона, снабженный штоком, один конец которого прикреплен к подвижному днищу этого сильфона,а другой, выполненный -из диэлектрика, расположен между электродами емкостного преобразователя -перемещения.. .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

№ 165322, кл. GOiF 23/18, 12.03,62

2.Авторское свидетельство СССР W 482630, кл. G 01 F 23/14,28.02.74 (прототип).