Устройство для измерения уровня жидкости

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости в замкнутых объемах. Устройство содержит поплавок, гибкий трос, индикатор, защитную трубу, гидрозатвор, тензопреобразователь, стержень. Защитная труба выполнена с отверстиями в нижнем и верхнем ее концах. Гидрозатвор установлен на верхнем конце защитной трубы и выполнен в виде сосуда с горловиной и стакана, заполненных незамерзающим негорючим жидким диэлектриком. Тензопреобразователь закреплен в сосуде гидрозатвора. Один конец стержня соединен с тензопреобразователем, другой со стаканом гидрозатвора. Поплавок расположен в защитной трубе и выполнен в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметически закрыт. Индикатор выполнен в виде микроконтроллера, имеющего вход аналого-цифрового преобразователя, который соединен с выходом тензопреобразователя. Технический результат состоит в повышении точности, упрощении конструкции и расширении функциональных возможностей устройства. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости в замкнутых объемах.

Известен дискретный уровнемер, содержащий немагнитную трубу, поплавок, поршень, расположенный в трубе, измеритель разности давлений над поршнем и под ним и две дополнительные емкости (Патент №2006001, кл. G 01 F 23/72).

Известный уровнемер не обеспечивает передачу информации на значительное расстояние, автоматизацию процесса измерения, имеет низкие точность и надежность. Это объясняется тем, что информация об измеряемом уровне отображается на U-образном стеклянном манометре с линейкой. Магнитная жидкость может попасть в контролируемую среду, например, при нарушении уплотнения между поршнем и трубой.

Известно устройство для измерения уровня жидкого топлива, содержащее вертикально установленную герметизированную трубу, поплавок, постоянный магнит и преобразовательный элемент (Патент №2029922, кл. G 01 F 23/72).

Недостатком этого устройства является низкая надежность. Это обусловлено тем, что в преобразовательном элементе, выполненном в виде линейного резистивного элемента, расположенного вдоль трубки, и подвижного токосъемного движка с ферромагнитной жидкостью, сравнительно часто происходит нарушение электрического контакта, что приводит к потере информации.

Наиболее близким по своей технической сущности является устройство для измерения уровня жидкости, содержащее поплавок, подвешенный на гибком тросе, барабан, моментный привод барабана, датчик угла поворота, датчик направления движения поплавка, индикатор, элемент задержки, триггер, элемент ИЛИ, интегратор-сумматор, масштабирующий усилитель, сумматор, контрольный элемент задержки, второй элемент ИЛИ, индикатор, выполненный в виде вольтметра с внешним запуском (А.с. СССР 1582015, кл. G 01 F 23/00).

Недостатком этого уровнемера является низкая точность, сложность конструкции и непригодность для измерения уровня взрывоопасных жидкостей. Это объясняется тем, что уровнемер имеет сложную кинематическую схему. Кроме этого, при наливе и сливе жидкости поплавок будет отклоняться от вертикального положения, что приведет к недостоверной информации. Электрические контакты привода и датчиков не обеспечивают применения уровнемера для измерения уровня взрывоопасных жидкостей.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности, упрощение конструкции и расширение функциональной возможности устройства.

Настоящая задача достигается тем, что устройство для измерения уровня жидкости, содержащее поплавок, гибкий трос, индикатор, снабжено защитной трубой с отверстиями в нижнем и верхнем ее концах, гидрозатвором в виде сосуда с горловиной и стакана, заполненных незамерзающим жидким негорючим диэлектриком, тензопреобразователем, закрепленным в сосуде гидрозатвора, стержнем, один конец которого соединен с тензопреобразователем, а другой со стаканом гидрозатвора. Поплавок выполнен в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметично закрыт, и расположен в защитной трубе. Гидрозатвор установлен на верхнем конце защитной трубы. Индикатор выполнен в виде микроконтроллера, имеющего вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), который соединен с выходом тензопреобразователя.

На фиг.1 изображено устройство для измерения уровня жидкости. Устройство для измерения уровня жидкости содержит защитную трубу 1 с отверстиями 2 и 3, сделанными в верхнем и нижнем концах трубы, поплавок 4 в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметически закрыт, гибкий трос 5, тензопреобразователь 6, микроконтроллер 7 с цифровым табло, гидрозатвор, выполненный в виде сосуда 8 и стакана 9, заполненных жидким незамерзающим негорючим диэлектриком 10, стержень 11, один конец которого соединен с тензопреобразователем 6, а другой со стаканом 9 гидрозатвора.

Устройство работает следующим образом. В исходном положении уровень жидкости в резервуаре ниже предельного или отсутствует. В этом случае нижний конец поплавка 4 не контактирует с жидкостью. Под действием силы тяжести поплавка F_T=mg тензопреобразователь 6 испытывает деформацию порядка 0,1 мм, где m - масса поплавка, g=9,8 м/с² - ускорение свободного падения. В данном случае на цифровом табло микроконтроллера 7 высвечивается "О". При поступлении жидкости в резервуар на поплавок 4 действует давление Р=ρgh, где ρ - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения; h - высота уровня жидкости.

Под действием этого давления выталкивающая сила, равная ρghS, где S - площадь основания поплавка, перемещает поплавок вверх. Под действием выталкивающей силы деформация тензопреобразователя 6 снижается, и на его выходе появляется электрический сигнал, значение которого пропорционально уровню h жидкости. Электрический сигнал с выхода тензопреобразователя 6 поступает на вход АЦП микроконтроллера 7, и цифровое табло отображает измеряемый уровень жидкости.

Информация об измеренном уровне с микроконтроллера 7 может быть передана для дальнейшей обработки на компьютер.

Устройство обеспечивает измерение уровня горючих жидкостей за счет гидрозатвора, выполненного в виде сосуда и стакана, расположенных у верхнего конца защитной трубы.

Устойчивое положение поплавка при поступлении жидкости в резервуар или ее сливе обеспечивает защитная труба, что исключает сбои или потерю информации.

Устройство обеспечивает высокую точность и технологично из-за простоты конструкции.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения уровня жидкости, содержащее поплавок, гибкий трос, индикатор, отличающееся тем, что оно снабжено защитной трубой с отверстиями в нижнем и верхнем ее концах, гидрозатвором в виде сосуда с горловиной и стакана, заполненных незамерзающим негорючим жидким диэлектриком, тензопреобразователем, закрепленным в сосуде гидрозатвора, стержнем, один конец которого соединен с тензопреобразователем, а другой со стаканом гидрозатвора.

2. Устройство для измерения уровня жидкости по п.1, отличающееся тем, что поплавок выполнен в виде полого цилиндра, нижний конец которого герметически закрыт, и расположен в защитной трубе.

3. Устройство для измерения уровня жидкости по п.1, отличающееся тем, что гидрозатвор установлен на верхнем конце защитной трубы.

4. Устройство для измерения уровня жидкости по п.1, отличающееся тем, что индикатор выполнен в виде микроконтроллера, имеющего вход аналого-цифрового преобразователя, который соединен с выходом тензопреобразователя.

РИСУНКИ

Рисунок 1