RU1778545C - Сигнализатор уровн жидкости - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение может быть использовано дл  контрол  уровней жидкости в сосудах под давлением, при высоких температурах. Сущность изобретени : сигнализатор уровн  жидкости содержит поплавок и размещекный в немагнитном корпусе преобразователь его перемещени , содержащий посто нный магнит на упругом подвесе и снабженный ферромагнитным элементом, установленным с возможностью регулировани  зазора относительно посто нного магнита, ось которого расположена в вертикальной плоскости, а переключатель выполнен в виде магнито- управл емого контакта, 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к приборостроению и может быть использовано в различ- ных отрасл х промышленности дл  контрол  уровн  жидкостей в сосудах под давлением, при высоких температурах.

Известен сигнализатор уровн  жидких сред, содержащий поплавок с посто нным магнитом в сообщающемс  сосуде, магни- тоуправл емый контакт, установленный на линии взаимодействи  с посто нным магнитом .

Недостатком сигнализатора уровн  жидкости  вл етс  сложность и невысока  надежность конструкции сообщающегос  сосуда совместно с поплавком, на котором закреплен посто нный магнит, так как посто нный магнит увеличивает габаритные размеры поплавка, а следовательно, и сообщающегос  сосуда. С другой стороны, присутствие посто нного магнита в среде, уровень которой контролируетс , может быть нецелесообразен по причине наличи  ферромагнитных включений, которые могут осаждатьс  на поплавке под вли нием магнитного пол , кроме того, при высоких температурах возникает потребность в специальных , неразмагничивающихс  при этих температурах, посто нных магнитах.

Известен сигнализатор уровн  перегретой воды в сосудах теплостанции каландровой линии, используемой дл  нагрева валов этой линии.

Каландрова  лини  по производству лоливинил-хлоридной пленки была установлена на Броварском заводе пластмасс, Киевска  область, в соответствии с контрактом 46/74937- 114 от 1972 г. с фирмой Berstorff, ФРГ. Контроль уровней в сосудах осуществл етс  сигнализаторами уровней UR 185SW/S (см. фиг. 1), содержащих полый шар 1 из ферромагнитного материала в сообщающемс  сосуде 2 из диамагнитного ма- териала, два посто нных магнита 3 автоматического выключател  4, установленные в позиции контролируемого уровн , два ферромагнитных винта 5. установленных на линии взаимодействи  с посто нными магнитами, два рычага 6. 7, два шарнира

сл

С

vj VI СО СЛ СЛ

8, пластину 9, изготовленную из диэлектрика , контактную группу 10, 11.

Недостатком сигнализатора уровн   вл етс  его сложность и невысока  надежность , обусловленна  необходимостью применени  схемы автоматического выключател  с двум  посто нными магнитами на двух рычагах с двум  шарнирами, с двум  ферромагнитными винтами. Сложность конструкции вызвана необходимостью обеспечени  надежного возврата в исходное состо ние рычажной системы путем прит жени  к двум ферромагнитным винтам .

Известен сигнализатор уровн , содержащий поплавок на пружинной раст жке с укрепленным на нем ведущим магнитом, ведомый магните дополнительным грузом, которые укреплены на одном конце рычага, установленного в немагнитном корпусе, другой конец которого св зан с преобразователем перемещени .

Недостатком сигнализатора уровн   вл етс  его сложность, а следовательно, и невысока  надежность в работе, обусловленна  необходимостью применени  ведущего магнита с пружинной раст жкой, дополнительного груза, укрепленного совместно с ведомым магнитом, шарнирного креплени  рычага. Следует учитывать, что дл  высокотемпературных сред существует уже отмеченна  ранее в аналогичном устройстве потребность в специальных, нераз- магничивэющихс  при высоких температурах, посто нных магнитах, так как ведущий магнит установлен непосредственно в сосуде с измер емой средой.

Из известных сигнализаторов уровней наиболее близким по конструкции к предлагаемому  вл етс  сигнализатор уровн , содержащий сообщающийс  сосуд с поплавком с закрепленным на нем ведущим посто нным магнитом, рычаг, установленный на шарнире, с закрепленным на нем ведомым посто нным магнитом с горизонтальным расположением оси N-S, конечные переключатели, установленные в крайних положени х перемещени  рычага.

Недостатком сигнализатора уровн  (прототипа)  вл етс  его сложность и невысока  надежность в работе, обусловленна  тем, что конструктивно дл  работы сигнализатора уровн  требуетс  относительно мощное магнитное поле, которое получают путем дополнительного размещени  магнита на поплавковой системе. Действительно, при перемещении рычага магнитное поле должно компенсировать практически весь вес рычага с магнитом Кроме того, использование шарнира в закреплении рычага также усложн ет и уменьшает надежность работы сигнализатора уровн .

Целью изобретени   вл етс  упрощение и повышение надежности сигнализатора уровн  жидкости.

Цель изобретени  достигаетс  тем, что в сигнализатор уровн  жидкости, содержащий поплавок и преобразователь его перемещени , размещенный в немагнитном

корпусе и содержащий магнит с элементом его креплени  к корпусу и переключатель индикатора, введены новые элементы, соединенные следующим образом: ферромагнитный элемент, установленный с

возможностью регулировани  зазора относительно посто нного магнита, ось которого расположена в вертикальной плоскости, при этом элемент креплени  магнита выполнен в виде упругой подвески, а переключатель - в виде магнитоуправл емого контакта.

Нафиг.1 и2 представлен вариант сигнализатора уровн . Сигнализатор уровн  содержит поплавок 1 из ферромагнитного

материала, трубчатый сообщающийс  сосуд 2 из диамагнитного материала, преобразователь 3 перемещени  поплавка, содержащий магнит 4 с элементом креплени  его к корпусу в виде упругой подвески, магнитоуправл емый контакт 5, светодиод 6, цилиндр 7 с ферромагнитным элементом 8, клеммник 9.

Сигнализатор уровн  жидкости работает следующим образом.

При изменении уровн  среды поплавок 1 из ферромагнитного материала перемещаетс  в сообщающемс  сосуде 2 из диамагнитного материала. Входит в поле посто нного магнита преобразовател  3 перемещени  поплавка, в котором магнит с элементом его креплени  в виде упругой подвески представл ет собой ма тник 4 в поле т готени  Земли. Ма тник 4 под воздействием усили 

Fi F -mgsina-F11,(1)

гдеР В21$1/2 fio Fn B22Si/2 Mo ,

FI - усилие отклонени  подвески магнита к поплавку;

р - усилие взаимодействи  магнитного пол  посто нного магнита преобразовател  перемещени  поплавка с полым ферромагнитным поплавком;

F - усилие взаимодействи  магнитного пол  посто нного магнита с ферромагнитным элементом в преобразователе перемещени ;

m - масса посто нного магнита; g - ускорение земного прит жени ;

а - угол отклонени  упругой подвески;

В} - магнитна  индукци  в зазоре между посто нным магнитом и полым ферромагнитным поплавком;

Si - площадь поверхности посто нного магнита в зазоре;

магнитна  проницаемость пространства между посто нным магнитом и полым ферромагнитным поплавком;

В2 - магнитна  индукци  в зазоре между посто нным магнитом и ферромагнитным элементом;

/Uol - магнитна  проницаемость пространства между посто нным магнитом и ферромагнитным элементом, прит гиваетс  к ферромагнитному полому поплавку 1, замыкаетс  нормально замкнутый контакт магнитоуправл емого контакта 5, так как магнитное поле посто нного магнита не воздействует на этот контакт, загораетс  светодиод б, сигнализирующий достижение средой контролируемого уровн . При уходе среды из контролируемого уровн  поплавок выходит из магнитного пол  ма тника. На ма тник действует возвращающее в исходное состо ние усилие

:ll

F2 F + mgsm a ,

Размыкаетс  нормально замкнутый контакт магнитоуправл емого контакта 5 Величина усили  F устанавливаетс  путем вращени  цилиндра 7, при этом ферромагнитный элемент 8 удал етс  или приближаетс  к магниту В выражени  (1), (2) не включено усилие деформации пружинной ленты из-за его малости.

На Броварском заводе пластмасс (Киевска  область) разрабатываетс  система контрол  уровн  перегретой воды в сосудах теплостанции каландровой линии взамен импортной. В насто щее врем  создано макетное устройство дл  контрол  уровн  жидких сред. Получены положительные результаты . Будут контролироватьс  шесть дискретных уровней на каждом каскаде теплостанции каландровой линии. Значительно упрощен контроль уровн  и повышена надежность. Новые элементы и св зи позволили упростить сигнализатор уровн  и повысить его надежность. Действительно, вертикальное расположение рычага уменьшило требуемую величину магнитного пол  и, следовательно, позволило исключить посто нный магнит из поплавковой системы. Применение, вместо жесткой конструкции рычага, пружинной ленты исключило из уровнемера ненадежный в эксплуатации шарнир.

Конкретным примером выполнени  изобретени   вл етс  следующее макетное устройство. В качестве посто нного магнита 4 в этом устройстве использован феррит

5 типа 16БА190 с остаточной индукцией 0,3 Тл. Габаритные размеры магнита 11 х24мм, толщина 11 мм, масса 10,14 гр. Длина упругой подвески 50 мм. Материал - пружинна  лента к квадранту весовой головки типа ЦЕ

10 - 500 - 41 - 10 к весам. Ширина пружиной ленты - 7 мм, толщина - 0,1 мм. Дл  уменьшени  жесткости пружинной ленты в месте ее креплени  прорублено окно размером по ширине - 3 мм, по высоте - 5 мм. Цилиндр

15 изготовлен из фторопласта. Диаметр ферромагнитного элемента - 3 мм, высота - 4 мм. Рассто ние от ферромагнитного элемента 8 к магниту 4-15 мм. Диаметр поплавка - полого ферромагнитного шара 1-40 мм.

20 Наружный диаметр сообщающегос  сосуда, трубы 2, из диамагнитного материала - 50 мм. Толщина стенки трубы - 3 мм. Толщина корпуса преобразовател  3-1 мм. В качестве магнитоуправл емого контакта приме25 нен геркон типа КЭМ 2. Светодиод - Ал 307. Рассто ние магнита 4 к поплавку- 14,7 мм. Угол отклонени  упругой подвески - 10°. Определ ем ма тниковое усилие упругой подвески

30mgsin а 0,1014 кг 9,8 м/сек2 х

хО,1736 0,01725 Н.

Определ ем усилие взаимодействи  магнитного пол  посто нного магнита 4 с поплавком 1, предварительно вычислив

35 усредненную площадь зазора

к 0.000865 м2,

B2S 0.

0.000865 М2

30,99 Н

2 -Ал- 10 ЧГн/м

Определ ем усилие взаимодействи  маг- нитного пол  посто нного магнита 4 с ферромагнитным элементом 8 цилиндра 7. Усредненна  площадь равна

Si 0,000066 м2

Ffl

В2 Si 0,32 Тл 0,000066 М2

2/и0 2.365 Н

2 -4  10

Определ ем усилие отклонени  упругой подвески к поплавку

Fi F -mgsina - F 30,99-0,01725 -2,365 28,6078 Н

Определ ем усилие возвращени  упругой подвески в исходное состо ние

F2 F + mgsin a 2,365 + 0,01725 2,38225 H.

Дл  упрощени  расчетов предполагаетс , что магнитные проницаемости пространств //о и(«0 равны между собой /10 4тг10 Гн/м Все упрощающие допущени  внос т незначительные погрешности в получаемые результаты

Технико-экономическа  и социальна  эффективность заключаетс  в упрощении и повышении надежности сигнализатора уровн  по предлагаемому техническому решению , в повышении производительности труда, уменьшении затрат на изготовление устройств контрол  уровн , улучшении культуры производства, улучшении условий техники безопасности.

0

5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Сигнализатор уровн  жидкости, содержащий поплавок и преобразователь его перемещени , размещенный в немагнитном корпусе и содержащий магнит с элементом его креплени  к корпусу и переключатель индикатора, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции и повышени  надежности, он снабжен ферромагнит- ным элементом, установленным с возможностью регулировани  зазора относительно посто нного магнита, ось которого расположена в вертикальной плоскости, при этом элемент креплени  магнита выполнен в виде упругой подвески, а переключатель - в виде магнитоуправл емого контакта.

   Фиг.1

   Фиг.Ј