Струйный датчик уровня жидкости Советский патент 1982 года по МПК G01F23/16 

(54) СТРУЙНЫЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

1

Изобретение относится к приборостроению и средствам автоматики и предназначено для управления перекачкой жидкости в баки в случае, когда необходимо производить включение и отключение устройств наполнения бака при достижении в нем определенного заранее предусмотренного минимального уровня.

Известен струйный датчик уровня жидкости, кбторый состоит из активного сопла с каналом питания и приемного сопла с ка- ю налом измерения, расположенных соосно на определенном расстоянии 1.

При расположении уровня жидкости в наполняемом баке ниже оси отверстия активного сопла и приемного, в пространстве между ними находится газовоздушная ереда. В этом случае почти вся кинетическая энергия скоростного напора потока жидкости, истекающего из активного сопла, передается в приемное сопло, в котором она преобразуется в потенциальную энергию 20 давления жидкости, используемую дальше для приведения в действие вторичных исполнительных устройств, управляющих перекачкой жидкости в заполняемый бак.

Струя жидкости, истекающая из активного сопла, в этом случае имеет форму расходящегося конуса с углом раскрытия

. , QO

О .

Когда уровень жидкости в баке располагается выше отверстия активного сопла и приемного, истечение струи жидкости из сопла происходит в жидкую среду, вследствие чего энергия струи рассеивается, не достигая приемного сопла, и давление в канале измерения падает, что является сигналом для выключения вторичных исполнительных устройств.

Струя жидкости из активного сопла при этом также имеет форму расходящегося конуса, но с углом раскрытия 2 9°Недостатком этого датчика является то, что диапазон рабочих давлений, при которых датчик сохраняет работоспособность, ограничен величиной Pgx 1Д кгс/см. При дальнейщем повышении давления питания дискретность сигнала уменьшается и может привести к ложным срабатываниям датчика.

Наиболее близким к предлагаемому по существу и достигаемому результату является струйный датчик уровня жидкости, содержащий соосно расположенные активное сопло с каналом питания и приемное сопло с каналом измерения, в пространстве между которыми, образующим камеру смешения, установлен направляющий аппарат в виде винтового завихрителя. Камера смещения соединена с баком через канал управления. При наличии жидкости в пространстве между соплами угол раскрытия конуса струи жидкости из активного сопла увеличивается, в результате чего струя касается поверхности винтового завихрителя, закручивается и проходит мимо приемного сопла 2. Однако это устройство характеризуется сложностью конструкции (наличие специального канала управления) и недостаточной дискретностью выходного сигнала. Цель изобретения - расширение диапазона рабочих характеристик датчика за счет повышения дискретности сигнала. Поставленная цель достигается тем, что в струйном датчике уровня жидкости, содержащем соосно расположенные активное сопло с каналом питания и приемное сопло с каналом измерения, в пространстве между которыми установленный направляющий аппарат, выполнен в виде решетки тонкостенных гидродинамических профилей, представляющих собой поверхности второго порядка, образующие между собой конфузорный канал, при этом передние кромки гидродинамических профилей расположены от активного сопла на расстоянии Aj (6-8)dc и от оси датчика на расстоянии hi (0,6-0,8)dc, где dc - диаметр выходного отверстия активного сопла; А - расстояние от среза сопла до передних кромок гидродинамических профилей;hj - расстояние от оси датчика до передней кромки профиля. На чертеже изображен предлагаемый струйный датчик уровня жидкости. Струйный датчик уровня жидкости содержит активное сопло с каналом питания 1, приемное сопло с каналом измерения 2, расположенные соосно на расстоянии В друг от друга. Датчик устанавливается в баке 3 на уровне L, постоянство которого необходимо поддерживать. Для повышения дискретности выходного сигнала в проточную часть датчика (в пространство между соплами) установлен направляющий аппарат, выполненный в виде рещетки тонкостенных гидродинамических профилей 4 и 5, представляющих собой поверхности второго порядка, например профиль 4 выполнен по лемнискатной кривой, а профиль 5 - по параболе, вследствие чего канал 6 в зазоре между профилями имеет конфузорную форму. Профили 4 и 5 направляющего аппарата расположены в пространстве между соплами таким образом, чтобы между ними и струей жидкости образовывался зазор hj не менее (0,6-0,8)dc, а передние кромки профилей установлены на расстоянии AJ (6-8)dc, где dc - диаметр выходного отверстия активного сопла. Указанные размеры обеспечивают максимальную величину дискретности сигнала, а форма профилей - плавное изменение направления движения струи жидкости. Выполненный таким образом канал работает как эжектор, вследствие чего эффективность отклонения струи жидкости от оси датчика существенно повышается. При расположении уровня жидкости L в баке 3 ниже оси отверстий активного сопла 1 и приемного сопла 2 в пространстве между ними находится воздушногазовая среда. В этом случае струя жидкости, истекающая из активного сопла, почти без потерь попадает в приемное сопло 2, в котором кинематическая энергия скоростного напора струи преобразуется в энергию давления и используется для приведения в действие вторичных исполнительных устройств. При этом струя жидкости из активного сопла имеет коническую форму с углом раскрытия oLj 3° при давлении питания РВХ 0-30 кгс/см. При расположении уровня жидкости L выше оси отверстий сопла I и 2 в пространстве между ними находится жидкая среда, имеющая значительно большую вязкость, в силу чего угол раскрытия конуса истекающей струи становится больше и составляет примерно 9-20° и более. В этом случае установленные соответствующим образом профили 4 и 5 отклоняют попадающую на их поверхность струю, независимо от колебаний давления питания, вызывая резкое падение давления в приемном сопле и канале измерения, приводящее к срабатыванию сигнальных исполнительных устройств. Предлагаемый датчик исключает ложные срабатывания при колебаниях давления питания в широком диапазоне, где Pgx 1,4-30 и более кгс/см, что обеспечивает ему широкую область применения и высокую надежность автоматики, в состав которых входит указанный датчик. Формула изобретения Струйный датчик уровня жидкости, содержащий соосно расположенные активное сопло с каналом питания и приемное сопло с каналом измерения, в пространство между которыми установлен направляющий аппарат, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих характеристик

датчика за счет повышения дискретиости сигнала, направляющий аппарат выполнен в виде решетки тонкостенных гидродинамических профилей, представляюш.их собой поверхности второго порядка, образующие между собой конфузорный канал, при этом передние кромки гидродинамических профилей расположены от активного сопла на расстоянии А (6-8)dc и от оси датчика на расстоянии Ь (0,6-0,8)dc, где dc - диаметр выходного отверстия активного

сопла; А; - расстояние от среза сопла до передних кромок гидродинамических профилей; hi- расстояние от оси датчика до передней кромки профиля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2572212/18-10, кл. G 01 F 23/16, 18.01.78 (прототип).