Ультразвуковой уровнемер

 

опмсдн1е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

3IOI2l

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 03.11.1970 (№ 1401190/18-10) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 26.VII.1971. Бюллетень ¹ 23

Дата опубликования описания 30.1Х.1971

МПК G Olf 23/06

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 681.128:534.32!,9

Авторы изобретения

Заявитель

Г. А. Балакишиев, В. А. Колчин и T. P. Рехельс

Научно-исследовательский и проектный институт

«Нефтехимавтомат»

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОВНЕМЕР

Предлагаемое изобретение может найти применение в нефтяной и химической промышленности для измерения уровня жидкости.

Известные уровнемеры аналогичного типа содержат в качестве чувствительных элементов поплавок или электроды, связанные с тросом или перфолентой, иногда кабелем. Измерение уровня контролируемой жидкости в этих уровнемерах сводится к измерению длины троса в момент касания поверхности жидкости чувствительным элементом. Момент достижения чувствительным элементом поверхности жидкости определяется изменением натяжения троса для поплавка, а для электродного датчика — электрическим сигналом, идущим по кабелю.

Уровнемеры, содержащие поплавок, имеют ряд недостатков, ведущих к увеличению погрешности измерения уровня и снижающих надежность его работы. К этим недостаткам относятся: температурные изменения длины троса, изменения натяжения троса, вызванные трением, изменение веса поплавка, зависимость погрешности индикации уровня поплавком от изменения плотности контролируемой жидкости.

Описываемый уровнемер отличается от известных тем, что у него датчик выполнен в виде рефлектора ультразвуковых колебаний, отражающие поверхности которого симмет- ричны оси уровнемерной трубки и расположены под углом 45 по отношению к падающему и отраженному лучам, а уровнемерная трубка снабжена полостями, расположенными вдоль образующей по высоте на равных расстояниях друг от друга.

Указанные отличия позволяют повысить точность определения уровня жидкости.

На чертеже изображена схема описываемого уровнемера.

Уровнемер состоит из датчика (индикатора)

1 уровня, уровнемерной трубки 2, защитного кожуха 3, заполненного эталонной незамерзающей жидкостью с небольшим акустическим сопротивлением, генератора 4 ультразвуковых колебаний с пьезоэлектрическим излучателем б, приемника б ультразвуковых колебаний с приемным пьезокристаллом 7, счет20 чика 8 электрических импульсов, реверсивного электродвигателя 9, троса 10, направляющего ролика 11, микропереключателей 12 и 18.

Датчик 1 уровня выполнен в виде рефлектора ультразвуковых колебаний. Отражающие

25 поверхности его располагаются симметрично относительно оси уровнемерной трубки 2 и под углом 45 по отношению к падающему и отраженному лучам.

Уровнемерная трубка 2 с одной стороны со30 держит вдоль ее направляющей воздушные

310121

LТппография, пр. Сапунова, 2 полости, отстоящие по высоте на одинаковых расстояниях друг от друга. Расстояния между двумя соседними полостями определяют точность измерения уровня контролируемой жидкости. Излучатель 5 и приемный пьезокристалл 7 установлены в верхней части кожуха и размещены так, что посланный центральный ультразвуковои луч и отраженный от рефлектора распространяются параллельно друг другу и находятся в одной плоскости с воздушными метками уровнемерной трубки 2.

Предлагаемый уровнемер действует следующим образом.

До начала измерения уровня жидкости датчик 1 находится в верхней части уровнемерной трубки 2. При включении электродвигателя 9 датчик 1 опускается вдоль ее направляющей. Одновременно ультразвуковой луч, посланный излучателем 5, распространяясь по эталонной жидкости, попадает на поверхность рефлектора, отражается от нее под углом 90" и достигает поверхности уровнемерной трубки 2. Когда датчик проходит пространство уровнемерной трубки 2, не заполненное контролируемой жидкостью, этот луч из-за затухания ультразвука в воздухе (газе) не пронизывает трубку 2, а следовательно, не достигает пьезокристалла 7. Как только датчик 1 пересечет границу раздела «воздух— контролируемая жидкость», ультразвуковой луч начнет периодически прощупывать уровнемерную трубку 2. Ультразвуковой луч, прошедший через уровнемерную трубку 2 (там, где нет воздушной метки), попадает на противоположную поверхность датчика 1, отражается еще раз под углом 90 и достигает приемника б ультразвуковых колебаний. Благодаря наличию на поверхности уровнемерной трубки 2 чередующихся воздушных меток, приемный пьезокристалл 7 в этом случае по

5 мере опускания датчика 1 будет принимать ультразвуковые импульсы, число которых соответствует числу воздушных меток, пройденных датчиком. Таким образом, счетчик 8 числа электрических импульсов определяет вели10 чину уровня контролируемой жидкости с точностью +<-1 импульс (одна воздушная метка).

Опускание датчика происходит до тех пор, пока не произойдет включение микропереключателя 12 в цепи реверсивного электродви15 гателя 9, после чего датчик начинает перемещаться вверх.

Одновременно происходит сброс показаний счетчика 8 электрических импульсов. При подъеме датчика измерение уровня жидкости

20 происходит аналогичным образом. Таким образом осуществляется непрерывное циклическое измерение уровня жидкости.

Предмет изобретения

25 Ультразвуковой уровнемер, содержащий уровнемерную трубку, электронный блок, датчик уровня и механизм для его передвижения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, датчик выполнен в виде рефлектора

30 ультразвуковых колебаний, отражающие поверхности которого симметричны оси уровнемерной трубки и расположены под углом 45 по отношению к падающему и отраженному лучам, а уровнемерная трубка снабжена по35 лостями, расположенными вдоль образующей по высоте на равных расстояниях друг от друга.

Составитель И. М. Гольденберг

Редакгор К. Шанаурова

Техред Л. Я. Левина

Корректор Л. А. Царькова

Заказ 263877 Изд. № 1119

Тггра ж 473 Подписное

ЦНИИПИ Ксмигета по делам изобрегений и открытий при Совеге Министров ССС1»

Москва, Ж,-35, Раушская наб., д. 4/5