RU2534423C2 - Fluid level meter - Google Patents
Fluid level meter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534423C2 RU2534423C2 RU2013112362/28A RU2013112362A RU2534423C2 RU 2534423 C2 RU2534423 C2 RU 2534423C2 RU 2013112362/28 A RU2013112362/28 A RU 2013112362/28A RU 2013112362 A RU2013112362 A RU 2013112362A RU 2534423 C2 RU2534423 C2 RU 2534423C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sleeve
- magnets
- rows
- flat rings
- bush
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Level Indicators Using A Float (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности к измерению уровня жидких сред, и может быть использовано в поплавковых и буйковых уровнемерах.The invention relates to measuring technique, in particular to measuring the level of liquid media, and can be used in float and buoy level gauges.
Известно устройство для измерения уровня жидкости, в котором чувствительный элемент, погруженный в жидкость, выполнен в виде буйка. Буек подвешен на измерительной проволоке, которая наматывается на желобки барабана, приводимого в движение магнитными парами. Буек позиционируется в жидкости посредством сервомотора. На барабане закреплены внешние магниты, а на серводвигателе - внутренние магниты. Так как внутренние магниты двигаются, их магнитное притяжение заставляет внешние магниты также перемещаться.A device for measuring the level of a liquid is known, in which a sensitive element immersed in a liquid is made in the form of a displacer. The buoy is suspended on the measuring wire, which is wound on the grooves of the drum, driven by magnetic pairs. The buoy is positioned in the liquid through a servomotor. External magnets are fixed to the drum, and internal magnets to the servomotor. As the internal magnets move, their magnetic attraction also causes the external magnets to move.
Вес буйка на проволоке создает вращающий момент на внешних магнитах, что приводит к изменению магнитного потока, регистрируемого преобразователями на внутренних магнитах. Когда буек опускается и достигает жидкости, его вес снижается за счет выталкивающей силы. Как следствие, крутящий момент магнитных пар изменяется, и эти изменения измеряются датчиками Холла (Preserve NMS 5/7. Интеллектуальный высокоточный уровнемер для резервуара, www.rizur.ru).The weight of the displacer on the wire creates a torque on the external magnets, which leads to a change in the magnetic flux recorded by the transducers on the internal magnets. When the buoy drops and reaches the liquid, its weight is reduced due to buoyancy. As a result, the torque of the magnetic pairs changes, and these changes are measured by Hall sensors (Preserve NMS 5/7. Intelligent high-precision tank level gauge, www.rizur.ru).
Недостатком известного устройства является его конструктивная сложность.A disadvantage of the known device is its structural complexity.
В качестве ближайшего аналога заявляемого технического решения выбрано устройство для измерения уровня по патенту США №4920797, MHK G01B 21/18, 1990 г.As the closest analogue of the claimed technical solution, the device for measuring the level according to US patent No. 4920797, MHK G01B 21/18, 1990 was selected.
Указанное устройство для измерения уровня жидкости содержит чувствительный элемент, погруженный в жидкость, магнитную систему, жестко закрепленную в полой втулке, которая связана с чувствительным элементом с возможностью перемещения при изменении положения чувствительного элемента относительно уровня жидкости, и датчик Холла, подсоединенный к измерительному блоку.The specified device for measuring the liquid level contains a sensing element immersed in the liquid, a magnetic system rigidly fixed in the hollow sleeve, which is connected with the sensing element with the ability to move when the position of the sensing element relative to the liquid level is changed, and a Hall sensor connected to the measuring unit.
Полая втулка непосредственно соединена с чувствительным элементом, а магнитная система содержит одиночный магнит. Полая втулка концентрически размещена в отверстии плоской кольцевой пружины, снабженной сквозными спиралевидными прорезями. Плоская кольцевая пружина установлена в корпусе устройства. В нижней части чувствительного элемента, находящегося в жидкости, размещена другая плоская кольцевая пружина, также установленная в корпусе устройства. Над втулкой с магнитом размещен датчик Холла, связанный с измерительным блоком.The hollow sleeve is directly connected to the sensing element, and the magnetic system contains a single magnet. The hollow sleeve is concentrically placed in the hole of a flat annular spring equipped with through spiral slots. A flat ring spring is installed in the device. In the lower part of the sensing element located in the liquid, there is another flat ring spring, also installed in the device. Above the sleeve with a magnet is a Hall sensor connected to the measuring unit.
Недостатком указанного устройства является невысокая точность измерения уровня.The disadvantage of this device is the low accuracy of the level measurement.
Точность измерения уровня в устройстве, принятом в качестве ближайшего аналога, в значительной мере определяется точностью перемещения магнита относительно датчика Холла, т.е. точностью перемещения полой втулки, которая ограничена, в свою очередь, упругими характеристиками тонкой плоской кольцевой пружины. Поскольку упругие характеристики плоской кольцевой пружины - даже при наличии в ней спиралевидных сквозных прорезей - недостаточны высоки, это приводит к ограничению достижимой точности измерения уровня. Недостаточная точность перемещения магнита относительно датчика Холла обусловлена также тем, что пружина контролирует перемещение значительной массы - втулки вместе с чувствительным элементом.The accuracy of level measurement in the device adopted as the closest analogue is largely determined by the accuracy of the magnet moving relative to the Hall sensor, i.e. the accuracy of movement of the hollow sleeve, which is limited, in turn, by the elastic characteristics of a thin flat annular spring. Since the elastic characteristics of a flat annular spring — even if there are spiral-shaped through-cuts in it — are not high enough, this limits the achievable level measurement accuracy. The lack of accuracy in moving the magnet relative to the Hall sensor is also due to the fact that the spring controls the movement of a significant mass - the sleeve along with the sensing element.
Кроме того, наличие двух плоских пружин, одна из которых находится в жидкости, также снижает точность измерения.In addition, the presence of two flat springs, one of which is in the liquid, also reduces the measurement accuracy.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением - повышение точности измерения уровня.The technical result achieved by the invention is to increase the accuracy of level measurement.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения уровня жидкости, содержащем чувствительный элемент, погруженный в жидкость, магнитную систему, закрепленную в полой втулке, которая связана с чувствительным элементом с возможностью перемещения при изменении положения чувствительного элемента относительно уровня жидкости, и датчик Холла, подсоединенный к измерительному блоку, втулка изготовлена из пружинной стали или сплава; на ее боковой поверхности выполнены кольцевые ряды сквозных прорезей, а между упомянутыми рядами прорезей по высоте втулки образованы ряды сплошных плоских колец, при этом протяженность области плоских колец t по высоте втулки L выбирается из условия t≥0,3 L; магнитная система выполнена в виде двух магнитов, расположенных напротив друг друга в области плоских колец, а датчик Холла размещен в обойме из немагнитного материала, которая расположена между двумя упомянутыми магнитами.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for measuring the liquid level, containing the sensing element immersed in the liquid, a magnetic system mounted in the hollow sleeve, which is connected to the sensing element with the ability to move when the position of the sensing element relative to the liquid level is changed, and the Hall sensor connected to the measuring unit, the sleeve is made of spring steel or alloy; annular rows of through slots are made on its lateral surface, and rows of continuous flat rings are formed between the said rows of slots along the height of the sleeve, and the length of the region of flat rings t along the height of the sleeve L is selected from the condition t≥0.3 L; the magnetic system is made in the form of two magnets located opposite each other in the region of flat rings, and the Hall sensor is placed in a holder of non-magnetic material, which is located between the two mentioned magnets.
Указанный технический результат достигается также тем, что полая втулка связана с чувствительным элементом посредством гибкой механической связи.The specified technical result is also achieved by the fact that the hollow sleeve is connected to the sensitive element by means of a flexible mechanical connection.
Указанный технический результат достигается также тем, что чувствительный элемент выполнен в виде поплавка.The specified technical result is also achieved by the fact that the sensitive element is made in the form of a float.
Указанный технический результат достигается также тем, что чувствительный элемент выполнен в виде буйка.The specified technical result is also achieved by the fact that the sensitive element is made in the form of a displacer.
Указанный технический результат достигается также тем, что полая втулка выполнена цилиндрической.The specified technical result is also achieved by the fact that the hollow sleeve is cylindrical.
Указанный технический результат достигается также тем, что прорези во втулке выполнены в виде дуг окружности.The specified technical result is also achieved by the fact that the slots in the sleeve are made in the form of circular arcs.
Указанный технический результат достигается также тем, что середина области плоских колец совпадает с центром упомянутых магнитов.The specified technical result is also achieved by the fact that the middle of the region of flat rings coincides with the center of the mentioned magnets.
Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 схематически изображено заявляемое устройство, на фиг.2 показана втулка с рядами сквозных прорезей и сплошных плоских колец, на фиг.3 иллюстрируется взаимное расположение магнитов и области плоских колец.The invention is illustrated by drawings. Figure 1 schematically depicts the inventive device, figure 2 shows a sleeve with rows of through slots and solid flat rings, figure 3 illustrates the relative position of the magnets and the region of flat rings.
Устройство для измерения уровня жидкости содержит корпус 1, установленный во фланце 2. К корпусу 1 прикреплена полая цилиндрическая втулка 3, соединенная посредством гибкой механической связи, например, подвеса 4, с погруженным в жидкую среду (частично или полностью) чувствительным элементом 5, выполненным, соответственно, в виде поплавка или буйка.A device for measuring the liquid level comprises a housing 1 mounted in a flange 2. A hollow
На фиг.1 показано выполнение чувствительного элемента 5 в виде буйка.Figure 1 shows the implementation of the sensing element 5 in the form of a displacer.
Втулка 3 изготовлена из пружинной стали или сплава, например из сплава 36НХТЮ или из беррилиевой бронзы. Основным свойством пружинных сталей и сплавов является высокое сопротивление малым пластическим деформациям как в условиях кратковременного (предел упругости), так и длительного (релаксационная стойкость) нагружения. Кроме того, пружинные стали и сплавы характеризуются высокой прочностью в условиях статического, циклического или динамического нагружения, имеют достаточную пластичность и вязкость, а также высокое сопротивление разрушению.The
На боковой поверхности цилиндрической втулки 3 по ее высоте выполнено несколько кольцевых рядов сквозных прорезей 6, а между ними по высоте втулки 3 образованы ряды сплошных плоских колец 7, т.е. кольцевые ряды сквозных прорезей 6 чередуются по высоте втулки 3 с рядами сплошных плоских колец 7. Прорези 6 имеют вид дуг окружности, при этом соседние прорези отделены друг от друга перемычками 8. Одновременно перемычки 8 являются элементами, соединяющими по высоте втулки 3 соседние ряды колец 7.On the lateral surface of the
Количество рядов сплошных плоских колец 7 на единицу меньше количество рядов колец, образованных сквозными прорезями. Протяженность области плоских колец 7 по высоте втулки L выбирается из условия t≥0,3 L.The number of rows of continuous flat rings 7 is one less than the number of rows of rings formed by through slots. The length of the region of flat rings 7 along the height of the sleeve L is selected from the condition t≥0.3 L.
Благодаря совокупности следующих факторов - выбору в качестве материала полой втулки 3 пружинной стали или сплава и выполнению на ее боковой поверхности сплошных плоских колец, отделенных друг от друга кольцевыми рядами сквозных прорезей - втулка 3, которую можно рассматривать как прорезную втулку, выполняет в заявляемом устройстве роль пружинного элемента, реагирующего с требуемой точностью на перемещение чувствительного элемента 5 (буйка или поплавка). Функцию «витков» такого пружинного элемента выполняют ряды сплошных плоских колец 7.Due to the combination of the following factors - the choice of the material of the
Количество рядов плоских колец 7, их толщина (равная расстоянию между соседними кольцевыми рядами прорезей 6) и количество перемычек 8, соединяющих соседние плоские кольца 7, варьируется в зависимости от условий измерения, параметров жидкой среды и требуемой точности измерения уровня. Так, количество рядов плоских колец 7 может выбираться в диапазоне (2-6); толщина плоских колец 7 варьируется от 0,8 мм до 2,5 мм; количество перемычек 8 между соседними сквозными прорезями 6 (и, соответственно, количество перемычек между соседними рядами колец 7) выбирается равным (2-4).The number of rows of flat rings 7, their thickness (equal to the distance between adjacent annular rows of slots 6) and the number of
В полости втулки 3 напротив друг друга жестко закреплены постоянные магниты 9. Магниты 9 расположены в области, занимаемой по высоте втулки 3 сплошными плоскими кольцами 7, при этом, как установлено заявителем, оптимальным - с точки зрения обеспечения максимальной точности измерения уровня - является такое расположение магнитов относительно области плоских колец 7, при котором центр магнитов 9 (линия O1-O2 на фиг.3) совпадает с серединой области плоских колец 7 (с линией A1-A2 на фиг.3).
В зазоре между магнитами 9 в обойме 10 из немагнитного материала, связанной с корпусом 1, размещен датчик Холла 11, который подсоединен к микропроцессорному измерительному блоку 12. Датчик Холла 11 измеряет напряженность магнитного поля магнитов 9.In the gap between the
Следует отметить, что при расположении центра магнитов 9 на одном уровне с серединой области плоских колец 7 также минимизируется негативный эффект смещения магнитов 9 относительно датчика Холла 11 при возмущении поверхности жидкой среды, например, вследствие возникновения турбулентностей.It should be noted that when the center of the
Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.
При изменении уровня жидкости 13 изменяется выталкивающая сила, действующая на чувствительный элемент 5 (буек) и, соответственно, на прорезную втулку 3. Прорезная втулка 3 действует как пружина, сжимаясь или растягиваясь, что приводит к изменению положения магнитов 9 относительно датчика Холла 11, причем магниты 9 двигаются в вертикальном направлении, параллельно боковым поверхностям датчика Холла 11. Датчик Холла 11 измеряет изменение напряженности магнитного поля магнитов 9, обусловленное изменение уровня жидкости 13, и вырабатывает выходной сигнал напряжения, пропорциональный упомянутой выталкивающей силе. Напряжение с датчика Холла 11 поступает в микропроцессорный измерительный блок 12, в котором производится линеаризация, фильтрация, температурная компенсация входного сигнала. На выходе блока 12 формируется выходной токовый сигнал и цифровой сигнал, значения которых пропорциональны измеряемому уровню жидкости.When the liquid level 13 changes, the buoyant force acting on the sensing element 5 (buoy) and, accordingly, on the
Использование в заявляемом устройстве прорезной втулки, играющей роль пружинного элемента, и размещение в полости втулки магнитной системы и датчика Холла позволяют повысить точность измерений уровня. Параллельное перемещение магнитов относительно датчика Холла расширяет диапазон измеряемых уровней, а варьирование параметров упомянутого пружинного элемента - количества рядов плоских колец, их толщины и количество перемычек, соединяющих соседние плоские кольца, - позволяет производить измерения в широком диапазоне уровней с высокой точностью.The use of the inventive device slotted sleeve, which plays the role of a spring element, and the placement in the cavity of the sleeve of the magnetic system and the Hall sensor can improve the accuracy of level measurements. The parallel movement of magnets relative to the Hall sensor expands the range of measured levels, and varying the parameters of the said spring element — the number of rows of flat rings, their thickness and the number of jumpers connecting adjacent flat rings — allows measurements to be made in a wide range of levels with high accuracy.
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112362/28A RU2534423C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Fluid level meter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013112362/28A RU2534423C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Fluid level meter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013112362A RU2013112362A (en) | 2014-09-27 |
RU2534423C2 true RU2534423C2 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=51656265
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013112362/28A RU2534423C2 (en) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Fluid level meter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534423C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU200182U1 (en) * | 2020-07-22 | 2020-10-08 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Float Liquid Level Gauge |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4920797A (en) * | 1989-01-09 | 1990-05-01 | Schaevitz Sensing Systems, Inc. | Fluid level sensor |
US6336362B1 (en) * | 1998-01-22 | 2002-01-08 | Roy A. Duenas | Method and system for measuring and remotely reporting the liquid level of tanks and the usage thereof |
US6563306B2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-05-13 | Tokyo Keiso Kabushiki-Kaisha | Method and apparatus for detecting displacement of a magnet moved in response to variation of a physical characteristic of a fluid |
RU105436U1 (en) * | 2011-02-07 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | LEVEL METER |
-
2013
- 2013-03-19 RU RU2013112362/28A patent/RU2534423C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4920797A (en) * | 1989-01-09 | 1990-05-01 | Schaevitz Sensing Systems, Inc. | Fluid level sensor |
US6336362B1 (en) * | 1998-01-22 | 2002-01-08 | Roy A. Duenas | Method and system for measuring and remotely reporting the liquid level of tanks and the usage thereof |
US6563306B2 (en) * | 2000-07-13 | 2003-05-13 | Tokyo Keiso Kabushiki-Kaisha | Method and apparatus for detecting displacement of a magnet moved in response to variation of a physical characteristic of a fluid |
RU105436U1 (en) * | 2011-02-07 | 2011-06-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (ООО "Газпром ВНИИГАЗ") | LEVEL METER |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU200182U1 (en) * | 2020-07-22 | 2020-10-08 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Float Liquid Level Gauge |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013112362A (en) | 2014-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6418788B2 (en) | Digital electronic liquid density/liquid level meter | |
CN101592678B (en) | Flexible pendulous accelerometer | |
JPH02227615A (en) | Fluid level sensor | |
US3038336A (en) | System for measuring height and density of liquids | |
KR20180080249A (en) | Fluid level detection through float | |
RU2534423C2 (en) | Fluid level meter | |
US3754446A (en) | Apparatus for measuring fluid characteristics | |
RU2313100C1 (en) | Accelerometer | |
JP2013029337A (en) | Liquid level detection device | |
JP5669620B2 (en) | Liquid level detector | |
RU195546U1 (en) | VIBRATION MEASUREMENT DEVICE | |
JP2014085144A (en) | Float type liquid level sensor | |
US2347861A (en) | Measuring system, including a hydrostatic manometer and an indication translating mechanism | |
CN114923463A (en) | Magnetic liquid horizontal inclination angle sensor | |
SU970120A1 (en) | Liquid level indicator | |
RU166054U1 (en) | MAGNETO-LIQUID DEVICE FOR TILT ANGLE DETERMINATION | |
RU128318U1 (en) | MAGNETO-LIQUID DEVICE FOR TILT ANGLE DETERMINATION | |
SU1302147A1 (en) | Inductive vibration transducer | |
RU210847U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING VIBRATIONS | |
RU208162U1 (en) | VIBRATION MEASURING DEVICE | |
KR102635906B1 (en) | Capacitive liquid quantity transmitter | |
RU113349U1 (en) | MAGNETO-LIQUID DEVICE FOR TILT ANGLE DETERMINATION | |
RU126451U1 (en) | MAGNETO-LIQUID DEVICE FOR TILT ANGLE DETERMINATION | |
SU603930A1 (en) | Oscillation pickup | |
RU2690708C2 (en) | Compensation accelerometer |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160320 |