Устройство измерения уровня жидкости
Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения уровня жидкости. Целью изобретения является повышение точности измерения. При перемещении дна 5 сильфона 4 вследствие изменения уровня контролируемой жидкости точка отбора давления, расположенная в плоскости дна 5, переке щается. Для фиксации точки отбора давления ее соединяют с подвижным штоком 6, соединенным с поршнем 7 и камерой постоянного объема Зо Между сильфоном и поршнем 7 заливается балластная жидкость 10 для компенсации воздействия на тело сильфона 4 архимедовых сил, вызьшаюпщх его изгиб. При изменении уровня контролируемой жидкости изменение объема, занимаемого балластной жидкостью 10 при перемещении дна 5, равно изменению объема сильфона что не вызьгоает изменение уровня балластной жидкости. 10. 1 ил. to «s-asea Е V.CSST/
СОЮЗ СО8ЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (191 (И) А1
Ш4 С 01 Р 23/16
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К AST0PCHQMV С8ИДЯТЕЛЬСТВУ
ГОСУДА(СТВЕННЫй КОМИТЕТ
ГЮ ИЗОЫ ЕТЕНИЯМ И ОТНЩ|ГИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (21) 3855146/24-10 (22) 13.02.85 (46) 30. 12.88. Бюл. Р 48 (71) Московский институт инженеров сельскохозяйственного производства им.В.П.Горячкина (72) В.П.Бушланов, В.И„Кудрявцев и В.Н.Хромов (53) 681. 128. 4 (088 ° 8)
{56) Авторское свидетельство СССР
Р 230447, кл. G 01 Р 23/14, 1968.
Авторское свидетельство СССР
В 447569., кл. 6 01 Р 23/16, 1972., (54) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ
ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено для измерения уровня жидкости.
Целью изобретения является повыше-
< ние точности измерения. При перемещении дна 5 сильфона 4 вследствие изменения уровня контролируемой жидкости точка отбора давления, расположенная в плоскости дна 5, перемещается. Для фиксации точки отбора давления ее соединяют с подвижным штоком 6, соединенным с поршнем 7 и камерон постоянного объема 3. Хежду сильфоном и поршнем 7 заливается балластная жицкость 10 для компенсации воздействия на тело сильфона
4 архимедовых сил, вызывающих его изгиб. При изменении уровня контроли-руемой жидкости изменение объема, занимаемого балластной жидкостью 10 .при перемещении дна 5, равно изменению объема сильфона что не вызывает изменение уровня балластной жидкости.
10. 1 ил. !
1448208
Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения уровня жидкости, и может быть применено в различных отрас.5 лях промышленности и сельского хозяйства.
Цель изобретения — повышение точности измерения.
На чертеже изображено устройство 10 изиерения уровня жидкости. устройство содержит измерительный преобразователь 1 давления, соединенный с импульсной трубкой 2, другой конец которой опущен в исследуемую жидкость и соединен с камерой 3 постоянного объема, герметично закрытой сильфоном 4, с внутренней стороны 5 которого присоединен шток б, 20
Шток 6 с поршнем 7 перемещаются в камере 3 постоянного объема, соединенной с импульсной трубкой 2 посредством трубки 8 и крана 9. Камера .3 постоянного объема установлена соосно с чувствительным элементом 4, причем форма и размеры ее поперечного сечения идентичны поперечному сечению чувствительного элемента 4 в месте его закрепления. Между чувствительным элементом и поршнем 7 находится балластная жидкость 10 с плотностью, большей плотности исследуемой жидкости и массой М, удовлетворяющей соотношению
1 9
| где — плотность исследуемой жидкости;
Ы вЂ” поперечное сечение чувствительного элемента 4;
1 — длина штока б.
Устройство работает следующим образом.
При перемещении дна 5 чувствительного элемента 4 вследствие сжа- 45 тия газовой среды в нем и в трубке
2 под действием давления жидкости в баке или вследствие объемного расширения газа (в отличие от прототипа) точка отбора давления, располо- 50 женная в плоскости дна 5 чувствительного элемента (сильфона), перемещается на одном уровне, принимаемом за нулевой, а уровень жидкости относительно нулевого определяется 55 по формуле
Р + Х
Н
PR где Н вЂ” измеряемый уровень жидкости в баке относительно нулевого;
К вЂ” коэффициент жесткости сильфона 4;
S — - площадь дна чувствительного элемента 5 сильфона 4;
P — - давление в импульсной трубке 2;
Х вЂ” перемещение точки отбора давления;
p — - плотность жидкости в баке;
g — ускорение свободного падения.
Нри отсутствии температурных изме" нений существует однозначная зависимость между Х и Р, вследствие чего можно было бы говорить об однозначной зависимости Н и Р (в отличие от прототипа). Однако температурные влияния исключают такую связь и вносят элемент случайности в изменение Х, следовательно, создают ошибку измерений, для ликвидации которой необходимо максимально уменьшить влияние величины Х при измерении уровня Н за счет уменьшения коэффициента жесткости чувствительного элемента 4.
Это достигается, например, применением сверхмягких сильфонов и вялых мембран.
Однако такого рода чувствительные элементы будут подвергаться воздействию архимедовых сил, создающих изгибающий момент, относительно их соединения с камерой 3 постоянного объема, деформирующих чувствительные элементы и смещающих точку отбора давления в вертикальной плоскости.
Для ликвидации этого явления необходимо зафиксировать точку отбора давления на одном уровне и исключить воздействие сил в вертикальной плоскости. Для этого можно соединить точку отбора давления с подвижным штоком 6, соединенным с поршнем 7 и камерой 3 постоянного объема, что обеспечивает перемещение точки отбора давления по направляющей, расположенной в горизонтальной плоскости. Тогда пренебрегая коэффициентом жесткости сильфона К=О, определяют уровень жидкости по формуле
Н а
Таким образом, при правильном подборе объема сильфона полностью исключается влияние температуры на показания устройства, а уровень жид08
4 зонтальной плоскости, вызываемых изменением уровня исследуемой жидкости, температуры газа в сильфоне 4 или абсолютного давления газа над зеркалом исследуемой жидкости, уровень балластной жидкости в сильфоне 4 не изменяется. Это обеспечивается тем, что изменение объема, занимаемого балластной жидкостью 10 при перемещении дна 5 сильфона 4 в камере 3 постоянного объема, равно изменению объема сильфона 4, поскольку камера 3 постоянного объема установлена соосно с дном 5, причем форма и размеры ее поперечного сечения идентичны поперечному сечению дна чувствительного элемента в месте его закрепления.
Целесообразно балластную жидкость
10 выбирать со свойствами смазки для облегчения перемещения поршня 7 в камере 3 постоянного объема.
14482 кости прямопропорционален показаниям измерительного преобразователя
1 давления.
Между чувствительным элементом
4 и поршнем 7 задувается балластная
5 жидкость 10 для компенсации воздействия на тело сильфона архимедовых сил, распределенных равномерно по длине сильфона 4, действующих вер- 10 тикально вверх, и вызывающих изгиб сильфона относительно его закрепления и вертикальное смещение точки отбора давления, что вызывает ошибку в измерении уровня. 15
Условие компенсации ошибки заключается в том, чтобы изгибающий момент относительно мест закрепления сильфона 4 был равен нулю
1, 1
20 ) S $
+ — — — ) ° gl+F 1=0
Формула изобретения где Sg — площадь дна чувствительного 25 элемента 5 (сильфона), смоченного балластной жидкостью
103 — масса дна 5 сильфона 4; — масса тела сильфона 4; — масса штока 6; — переменная длина сильфона 4; — сила, создающаяся балансировочным элементом 11, действующая на дно 5 сильфона 4; — плечо силы. этом выбирают
Устройство измерения уровня жидкости, содержащее снльфон, погруженный в контролируемую жидкость, ось которого расположена в горизонтальной плоскости, измерительный преобразователь давления, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, соосно с сильфоном присоединена камера постоянного объема, внутри которой размещен шток, одним концом жестко связанный с дном сильфона, а другимс поршнем, на второй стороне которого закреплен стержень с балансировочным грузом, при этом размеры поперечного сечения камеры постоянного объема идентичны размерам поперечного сечения сильфона, а объем, ограниченный стенками сильфона и поршнем, заполнен балластной жидкостью с плотностью, большей плотности контролируемой жидкости, и массой М, удовлетворяющей соотношению
mr
1
1 и
При
Р 8
45
М = S-l, 50 где
1;
Ф
ВНИИПИ Заказ 6837/4Ь Тираж 717
Подписное
Ужгород, ул. Проектная, 4 ге
Тогда условия KoMIIBHcBI1HH определяют смачиваемую балластной жидкостью площадь дна 5 сильфона 4
Отсюда масса балластной жидкости
М, необходимая для компенсации архимедовых сил, определяется из соотношения
М = 83 1 () S- =i). S - 1.
При перемещениях дна 5 чувствительного элемента сильфона 4 в гориПроизв.-полигр. пр-тие, - плотность контролируемой жидкости; — поперечное сечение сильфона; — длина штока.
