Индикатор предельного уровня несмачивающей жидкости в закрытых сосудах

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности и научных исследованиях для определения предельного уровня жидкостей при заполнении емкостей. Изобретение позволяет повысить точность фиксации достижения несмачивающей жидкостью предельного уровня, задаваемого нижним срезом индикаторной трубки, введенной вовнутрь заполняемой емкости. При достижении несмачивающей жидкостью предельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1 чувствительный дифференциальный датчик давления 2, к выходу которого подсоединена индикаторная трубка 1, становится неуравновешенным. При дальнейшем небольшом определенном превышении уровня несмачивающей жидкости над уровнем нижнего среза индикаторной трубки 1 происходит сжатие воздуха в газовой полости заполняемой емкости, фиксируемое датчиком 2, вход которого соединен с газовой полостью этой емкости дополнительной трубкой 7. Емкость заполнена несмачивающей жидкостью по предельному уровню нижнего среза индикаторной трубки с определенным превышением. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1536211 А 1 (51)5 G 01 F 23/16

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГКНТ СССР

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 уровня, задаваемого нижним срезом индикаторной трубки, введенной вовнутрь заполняемой емкости. При достижении несмачивающей жидкостью предельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1 чувствительный дифференциальный датчик давления 2, к выходу которого подсоединена индикаторная трубка 1, становится неуравновешенным. При дальнейшем небольшом определенном превышении уровня несмачивающей жидкости над уровнем нижнего среза индикаторной трубки 1 происходит сжатие воздуха в газовой полости заполняемой емкости, фиксируемое датчиком 2, вход которого соединен с газовой полостью этой емкости дополнительной трубкой 7. Емкость заполнена несмачивающей жидкостью по предельному уровню нижнего среза индикаторной трубки с определенным превышением.. 1 ил.

1 (21) 4104.941/24-10 (22) 29.05.86 (46) 15.01.90. Бюл. ¹ 2 (71) Институт теплофизики СО АН СССР (72) В.А.Груздев и А.В.Серяков (53) 681.128 (088.8), (56) Авторское свидетельство СССР № 393602, кл. G. 01 F 23/16, 1971.

Патент Великобритании № 2133546, кл. G 01 F 23/16, 1984. (54) ИНДИКАТОР ПРЕДЕЛЬНОГО УРОВНЯ

НЕСМАЧИВА1011ЕЙ ЖИДКОСТИ В ЗАКРЫТЫХ

СОСУДАХ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности и научных исследованиях для определения предельного уровня жидкостей при заполнении емкостей. Изобретение позволяет .повысить точность фиксации достижения несмачивающей жидкостью предельного

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1536211

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности и научных исследований для

5 определения предельного уровня жидкостей при заполнении емкостей.

Целью изобретения является повышение точности измерения °

На чертеже схематически приведено предлагаемое устройство.

Индикаторная трубка 1, верхний конец которой подсоединен к выходу

В чувствительного дифференциального датчика 2 давления, герметично введена вовнутрь закрытой емкости 3, при этом глубина ее погружения в емкости 3 может регулироваться без нарушения герметичности ввода, например, с помощью сальникового уплотнения. Трубка 4, опущенная до дна емкости 3, служащая для заполнения этой емкости жидкостью иэ резервуара 5, снабженного вентилем 6, также герметично вводится вовнутрь емкости, 25

3. Дополнительная трубка 7, верхний конец которой подсоединен к входу А чувствительного дифференциального датчика 2 давления, также герметично введена вовнутрь закрытой емкости

3, причем нижний срез этой трубки находится выше нижнего среза индикаторной трубки 1 на высоту, большую, чем глубина капиллярного опускания жидкости в индикаторной трубке 1 °

Вентили 8 и 9 сообщают индикаторную трубку 1 с атмосферой и с чувствительным дифференциальным датчиком

2 давления соответственно. Байпасный вентиль 10 соединяет вход А и выход

В дифференциального датчика ? давления.

Устройство работает следующим образом.

Открывается вентиль 6 резервуара

5, и жидкость начинает заполнять

45 емкость 3, при этом к резервуару 5 может быть подключен источник избыточного давления газа для заполнения закрытой емкости 3 жидкостью под давлением., 50

Рассмотрим случай, при котором на чертеже вентиль 8 открыт, Вентиль

9 и байпасный вентиль 10 закрыты.

При достижении несмачивающей жидкостью предельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1, верхний конец которой сообщен с атмосферой, газовая полость 11 заполняемой емкости 3 становится закрытой, при этом не происходит никаких скачкообразных изменений. давления. При дальнейшем небольшом превышении ДХ уровня несмачивающей жидкости над уровнем нижнего среза индикаторной трубки 1 создается избыточное давление ДР, величину которого можно рассчитать по формуле Р = у@аХ, где р — плотность жидкости;

g — ускорение силы тяжести земного притяжения;

ДХ вЂ” величина превышения уровня несмачивающей жидкости над уровнем нижнего среза индикаторной трубки 1.

Воздух в закрытой газовой полости

11 и дополнительной трубке 7 сжимается, и чувствительный дифференциальный датчик 2 давления, к входу А которого подсоединен верхний конец трубки

7, фиксирует повышение давления

ХР,р . Вентиль 6 закрывается, емкость 3 заполнена несмачивающей жидкостью по предельный уровень нижнего среза индикаторной трубки 1 с превышением.

Величина избыточного давления (fPgp„, фиксируемого чувствительным дифференциальным датчиком 2 давления, может быть рассчитана по формуле

8V фР, = ДР ----, (2)

Р7 Ч где ilP — величина избыточного давления, создаваемого повышением уровня жидкости на величину йХ, определяемая по формуле (1);

87 — величина изменения объема жидкости при превышении ею уровня нижнего среза индикаторной трубки на величину ЛХ, равная 4V=S ЛХ, причем S — площадь внутреннего сечения емкости 3 в районе нижнего среза индикаторной трубки 1;

V< — суммарный внутренний объем закрытой газовой полости 11 и дополнительной трубки 7 вплоть до чувствительного элемента дифференциального датчика 2 давления и запорного элемента байпасного вентиля 10, Таким образом, величина избыточного давления /P, фиксируемого чувствительным дифференциальным датчиком давления, определяется следующим образом:

15362

11 6 ется из формулы (1). Воздух в закрытой газовой полости 11 емкости

3 и дополнительной трубке 7 сжимается, и чувствительный дифференциальный датчик 2 давления, к входу А которого подсоединен верхний конец трубки 7, фиксирует повышение разбаланса давления дР между индикар торной трубкой 1 и дополнительной трубкой 7. Вентиль 6 закрывается, закрытая емкость 3 заполнена несмачивающей жидкостью по предельный уровень нижнего среза индикаторной трубки 1 с превышением,4 Х.

Величина разбаланса избыточного давления /P, фиксируемая чувст Р7 вительным дифференциальным датчиком

2 давления, может быть рассчитана по формуле (3).

Поскольку несмачивающая жидкость начинает проникать в индикаторную трубку 1 лишь при определенном превышении уровня жидкости над уровнем нижнего среза .индикаторной трубки 1, равном глубине капиллярного опускания ЬЬ несмачивающей жидкости в индикаторной трубке 1, то максимальная величина разбаланса давления

/Г.гр между индикаторной трубкой 1 и гР 1 дополнительной трубкой 7, фиксируемая чувствительным дифференциальным г датчиком 2 давления, является ограниченной. Этот максимальный разбаланс давления /Р определяется г величиной капиллярного опускания b h несмачивающей жидкости в индикаторной трубке 1,и может быть вычислен по формуле

A тр =Pgdh в (4) где р - плотность несмачивающей жидкости

p — ускорение силы тяжести земного притяжения;

ДЬ вЂ” величина капиллярного опускания.

Величина капиллярного опускания

И несмачивающей жидкости в индикаторной трубке 1 может быть определена по формуле

ah = — — — t

pgr (5) где b — коэффициент поверхностного натяжения несмачивающей жидкости;

r — внутренний радиус индикаторной трубки;

° (3)

П оскольку плотность жидкости п е р терпевает существенное изменение 5

9 лишь в критической области параметров жидкости, то величина скачка давления д Р ф к иру ма чувствительным дифференциальным датчиком 2 давления, при нормальных условиях.практически не зависит от величины температуры и давления жидкости.

Т аким образом, возможные колебания параметров среды не влияют на величину сигнала I чувствительного дифференциального датчика 2 давления и точность фиксации момента достижения несмачивающей жидкостью предельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1 с заданным превышением 5Х по сравнению с прототипом возрастае т. ормула (3) связывает величину избыточного давления d P,, фиксируемого чувствительным дифференциальным датчиком 2 давления с квадратом пре- 25 вышения уровня несмачивающей жидкости Х над уровнем нижнего среза г индикаторной трубки 1, при этом физические характеристики жидкости, параметры индикатора и заполняемой 30 емкости предполагаются известными.

После окончания заполнения несмачивающей жидкостью емкости 3 байпасный вентиль 10 открывается, и чувствительный дифференциальный датчик 2 давления приводится в нулевое положение.

Рассмотрим случай, при котором на чертеже вентиль 8 закрыт. Вентиль

9 открыт, байпасный вентиль 10 закрыт. В данном случае закрытая емкость 3 может заполняться. жидкостью под давлением, причем источник избыточного давления газа может подключаться к резервуару 5. 45

При достижении несмачивающей жидкостью предельного уровня нижнего среза индикаторной трубки 1 чувствительный дифференциальный датчик 2 давления, к выходу В которого подсоединен 5п верхний конец индикаторной трубки 1, становится неуравновешенным, при этом не происходит никаких скачкообразных изменений давления. При дальнейшем небольшом превышении Х уровня несмачивающей жидкости над уровнем нижнего среза индикаторной трубки 1 создается избыточное давление bP величина которого определя-, 1536211

После окончания заполнения несмачивающей жидкостью емкости 3 байпасный вентиль 10 открывается, и чувствительный дифференциальный датчик

2 давления приводится в нулевое положение.

Формула изобретения

Составитель М.Рачков

Техред М.Дидык Корректор И.Кучерявая

Редактор М.Бандура

Заказ 101 Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæroðîä, ул. Гагарина,101 у - плотность несмачивающей жидкости;

g — ускорение силы тяжести земного притяжения.

Поскольку плотность жидкости у и

5 коэффициент поверхностного натяжения б претерпевают существенное изменение лишь в критической области параметров жидкости, то и величина pasбаланса давления 1 Р „, фиксируемая чувствительным дифференциальным датчиком 2 давления, и величина максимального разбаланса давления d Ð Р7 практически не зависят от значений температуры и давления жидкости. При этом предполагается, что величина избыточного давления, подключение которого возможно к резервуару 5 нри заполнении несмачивающей жидкости закрытой емкости 3, и температура этой жидкости далеки от критических параметров этой жидкости. Таким образом, возможные колебания параметров среды не влияют на величину сиг- 25 нала Х чувствительного дифференциального датчика. 2 давления, и точность фиксации момента достижения несмачивающей жидкостью нижнего среза индикаторной трубки 1 с заданным превышением dX по сравнению с прототипом возрастает.

Индикатор предельного уровня несмачивающей жидкости в закрытых сосудах, содержащий две индикаторные трубки, установленные в контролируемом резервуаре, верхние концы которых подсоединены к дифференциальному измерителю давления, а нижние размещены соответственно на отметке предельного уровня жидкости и в газовой полости резервуара, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, в него введены вентили, один из которых соединяет вход и выход дифференциального измерителя, а два других связывают индикаторную трубку, установленную на отметке предельного уровня, с атмосферой и дифференциальным измерителем соответственно, при этом индикаторная трубка, установленная на отметке предельного уровня жидкости, выполнена капиллярной.