RU2229691C2

RU2229691C2 - Device measuring level of liquid

Info

Publication number: RU2229691C2
Application number: RU2002121907/28A
Authority: RU
Inventors: ев Г.В. Пол (RU); Г.В. Поляев; П.В. Тельминов (RU); П.В. Тельминов; В.А. Цымбалист (RU); В.А. Цымбалист
Original assignee: Поляев Геннадий Владимирович; Цымбалист Василий Арсентьевич; Тельминов Павел Викторович
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-05-27
Also published as: RU2002121907A

Abstract

FIELD: measurement technology, measurement of level of liquid in closed volume. SUBSTANCE: device includes float, flexible cable, indicator, protective tube, hydraulic back-pressure valve, strain-gauge converter, rod. Protective tube has holes in its lower and upper ends. Hydraulic back-pressure valve is placed on upper end of protective tube and has shape of vessel with neck and barrel filled with nonfreezing liquid dielectric. Strain-gauge converter is fixed in vessel of hydraulic back-pressure valve. One end of rod is connected to strain-gauge converter and its other end is linked to barrel of hydraulic backpressure valve. Float is located in protective tube and comes in the form of hollow cylinder which lower end is sealed leak-tight. Indicator comes in the form of microcontroller with input of analog-to-digital converter that is connected to output of strain-gauge converter. EFFECT: enhanced accuracy, simplified design and expanded functional potential of device. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения уровня жидкости в замкнутых объемах.The invention relates to measuring technique and can be used to measure liquid level in confined spaces.

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).Known discrete level gauge containing a non-magnetic pipe, a float, a piston located in the pipe, a pressure difference meter above and below the piston and two additional containers (Patent No. 2006001, CL 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.The known level gauge does not provide information transmission over a considerable distance, automation of the measurement process, has low accuracy and reliability. This is because the information on the measured level is displayed on a U-shaped glass pressure gauge with a ruler. Magnetic fluid can enter a controlled environment, for example, if the seal is broken between the piston and the pipe.

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).A device for measuring the level of liquid fuel containing a vertically mounted sealed pipe, a float, a permanent magnet and a transducer element (Patent No. 2029922, CL 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.The disadvantage of this device is its low reliability. This is due to the fact that in the converter element, made in the form of a linear resistive element located along the tube, and a movable slip ring motor with a ferromagnetic fluid, electrical contact is disturbed relatively often, which leads to loss of information.

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).The closest in technical essence is a device for measuring the liquid level, containing a float suspended on a flexible cable, a drum, a torque drum, an angle sensor, a direction sensor for the movement of the float, an indicator, a delay element, a trigger, an OR element, an integrator-adder, a scaling amplifier, an adder, a delay control element, a second OR element, an indicator made in the form of a voltmeter with an external start (AS USSR 1582015, class 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.The disadvantage of this level gauge is its low accuracy, design complexity and unsuitability for measuring the level of explosive liquids. This is because the level gauge has a complex kinematic scheme. In addition, when filling and draining the liquid, the float will deviate from the vertical position, which will lead to false information. The electrical contacts of the actuator and sensors do not provide a level gauge for measuring the level of explosive liquids.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности, упрощение конструкции и расширение функциональной возможности устройства.The objective of the present invention is to improve the accuracy, simplify the design and expand the functionality of the device.

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.The present task is achieved in that the device for measuring the liquid level, containing a float, a flexible cable, an indicator, is equipped with a protective tube with holes in its lower and upper ends, a water seal in the form of a vessel with a neck and a glass filled with a non-freezing liquid non-combustible dielectric, a strain gauge fixed in a water trap vessel, a rod, one end of which is connected to a strain gauge, and the other to a glass of a water trap. The float is made in the form of a hollow cylinder, the lower end of which is hermetically closed, and is located in the protective tube. A water seal is installed at the upper end of the protective tube. The indicator is made in the form of a microcontroller having an analog-to-digital converter (ADC) input, which is connected to the output of the strain gauge.

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.Figure 1 shows a device for measuring liquid level. The device for measuring the liquid level contains a protective pipe 1 with holes 2 and 3 made in the upper and lower ends of the pipe, a float 4 in the form of a hollow cylinder, the lower end of which is hermetically closed, a flexible cable 5, strain gauge 6, microcontroller 7 with a digital display, a water lock made in the form of a vessel 8 and a glass 9, filled with a liquid non-freezing non-combustible dielectric 10, a rod 11, one end of which is connected to a strain gauge 6, and the other to a glass 9 of a hydraulic seal.

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.The device operates as follows. In the initial position, the liquid level in the tank is below the limit or absent. In this case, the lower end of the float 4 is not in contact with the liquid. Under the influence of the gravity of the float F _T = mg, the strain gauge 6 experiences a strain of the order of 0.1 mm, where m is the mass of the float, g = 9.8 m / s ² is the acceleration of gravity. In this case, “O” is displayed on the digital display of the microcontroller 7. When liquid enters the reservoir, the float 4 is acted upon by pressure P = ρgh, where ρ is the density of the liquid; g is the acceleration of gravity; h is the height of the liquid level.

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.Under the influence of this pressure, a buoyancy force equal to ρghS, where S is the area of the base of the float, moves the float up. Under the action of a buoyant force, the strain of the strain gauge 6 decreases, and an electric signal appears at its output, the value of which is proportional to the level h of the liquid. The electrical signal from the output of the strain gauge 6 is fed to the input of the ADC of the microcontroller 7, and a digital display displays the measured liquid level.

Информация об измеренном уровне с микроконтроллера 7 может быть передана для дальнейшей обработки на компьютер.Information about the measured level from the microcontroller 7 can be transmitted for further processing to a computer.

Устройство обеспечивает измерение уровня горючих жидкостей за счет гидрозатвора, выполненного в виде сосуда и стакана, расположенных у верхнего конца защитной трубы.The device provides a measurement of the level of flammable liquids due to a water trap made in the form of a vessel and a cup located at the upper end of the protective tube.

Устойчивое положение поплавка при поступлении жидкости в резервуар или ее сливе обеспечивает защитная труба, что исключает сбои или потерю информации.A stable position of the float when the liquid enters the tank or is emptied provides a protective pipe, which eliminates interruptions or loss of information.

Устройство обеспечивает высокую точность и технологично из-за простоты конструкции.The device provides high accuracy and technologically due to the simplicity of the design.

Claims

1. A device for measuring the liquid level, containing a float, a flexible cable, an indicator, characterized in that it is equipped with a protective tube with holes in its lower and upper ends, a water seal in the form of a vessel with a neck and a glass filled with a non-freezing non-combustible liquid dielectric, strain gauge, fixed in the valve trap, a rod, one end of which is connected to the strain gauge, and the other with a glass trap.

2. The device for measuring the liquid level according to claim 1, characterized in that the float is made in the form of a hollow cylinder, the lower end of which is hermetically closed, and is located in the protective tube.

3. The device for measuring the liquid level according to claim 1, characterized in that the water seal is installed on the upper end of the protective pipe.

4. The device for measuring the liquid level according to claim 1, characterized in that the indicator is made in the form of a microcontroller having an input of an analog-to-digital converter, which is connected to the output of the strain gauge.