SU1809321A1

SU1809321A1 - Liquid level pickup

Info

Publication number: SU1809321A1
Application number: SU914909698A
Authority: SU
Inventors: Efim F Shpolyanskij
Original assignee: Voron Ok B Avtomatiki N Proizv
Priority date: 1991-02-11
Filing date: 1991-02-11
Publication date: 1993-04-15

Description

Изобретение относится к приборостроению, а именно к уровнемерам жидкости, и может найти применение в системах контроля и учета жидкого химического сырья и продуктов в различных отраслях промышленности.The invention relates to instrumentation, namely to liquid level gauges, and can be used in systems for monitoring and accounting for liquid chemical raw materials and products in various industries.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение эксплуатационных возможностей.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy and expand operational capabilities.

На чертеже представлена принципиальная схема конструкции датчика уровня жидкости.The drawing shows a schematic diagram of the design of the liquid level sensor.

Датчик уровня содержит немагнитную трубу 1, внутри которой по вертикали закреплен ряд магнитоуправляемых контактов (герконов) 2, связанных проводной связью 3 с блоком регистрации результатов измерения (на чертеже не показан). Трубу 1 охватывает полый кольцевой поплавок 4, внутри которого имеется кольцевая полость, и закреплен кольцевой магнит 5. К нижнему дну полого поплавка 4 приварены |с неподвижные торцы концентричных силь- χ фонов 6 и 7, имеющих общее дно 8, герме- ~ тично приваренное к подвижным торцам этих сильфонов. Кольцевая полость поплавка 4 и полость между концентричными сильфонами сообщены между собой и заполнены компенсационной жидкостью 9. Труба 1 и поплавок 4 с сильфонами 6 и 7 погружены в контролируемую жидкость 10.The level sensor contains a non-magnetic tube 1, inside which a number of magnetically controlled contacts (reed switches) 2 are vertically fixed, connected by a wire connection 3 with a measurement results recording unit (not shown in the drawing). Pipe 1 is surrounded by a hollow annular float 4, inside which there is an annular cavity, and an annular magnet 5 is fixed. to the movable ends of these bellows. The annular cavity of the float 4 and the cavity between the concentric bellows are interconnected and filled with compensation liquid 9. Pipe 1 and float 4 with bellows 6 and 7 are immersed in the controlled liquid 10.

Датчик уровня жидкости работает следующим образом.The liquid level sensor works as follows.

По мере изменения измеряемого уровня жидкости Н поплавок (поплавок 4 с магнитом 5 и сильфонами 6 и 7) отслеживает этот уровень и по мере прохождения вдоль немагнитной трубы 1 коммутирует соответствующий магнитоуправляемый контакт 2, формируя информацию об измеренном уровне жидкости.As the measured liquid level H changes, the float (float 4 with magnet 5 and bellows 6 and 7) monitors this level and, as it passes along the non-magnetic pipe 1, switches the corresponding magnetically controlled contact 2, generating information about the measured liquid level.

При изменении плотности контролируемой жидкости, вследствие изменения характера (концентрации, состава) самойWhen the density of the controlled liquid changes, due to a change in the nature (concentration, composition) of the

1809321 А1 контролируемой жидкости 10 при .изменении ее температуры, изменяется выталкивающая сила, действующая на поплавок со стороны жидкости, изменяется глубина погружения поплавка 4 в жидкость,- а следовательно и месторасположение магнита 5 относительно поверхности жидкости и геркона 2, что вызовет погрешность в измерении.1809321 A1 controlled liquid 10 when its temperature changes, the buoyancy force acting on the float from the side of the liquid changes, the depth of immersion of the float 4 into the liquid changes, and hence the location of the magnet 5 relative to the surface of the liquid and the reed switch 2, which will cause an error in the measurement.

Для компенсации влияния изменения плотности контролируемой жидкости и ее температуры в предлагаемом датчике уровня принято следующее техническое решение: обеспечение постоянства погружения поплавка 4 в контролируемую жидкость. Реализуется это техническое решение следующим образом. Габариты и объем поплавка 4, эффективные площади сильфонов 6 и 7 и количество компенсационной жидкости 9 в кольцевой полости поплавка 4 и межсильфоной полости выбирается таким образом, чтобы всегда соблюдалось условий .To compensate for the effect of changes in the density of the controlled liquid and its temperature in the proposed level sensor, the following technical solution was adopted: ensuring the constant immersion of the float 4 in the controlled liquid. This technical solution is implemented as follows. The dimensions and volume of the float 4, the effective areas of the bellows 6 and 7 and the amount of compensating fluid 9 in the annular cavity of the float 4 and the inter-bellow cavity are chosen in such a way that the conditions are always met.

FebiT ⁼ Fnorp, (1) где Fbwt - выталкивающая сила, действующая на погружённую в жидкость часть поплавка 4 и сильфонную часть поплавка:FebiT ⁼ Fnorp, (1) where Fbwt is the buoyancy force acting on the part of the float 4 immersed in the liquid and the bellows part of the float:

Fnorp - погружающая сила, действующая на контролируемую жидкость со стороны поплавка.Fnorp is the immersing force acting on the controlled liquid from the side of the float.

Fbht = Vn ’Ρ' 9 (2) где V_n -погруженный в жидкость объем поплавка 4 совместно с наружным объемом, ограниченным сильфонами 6 и 7 и дном 8:Fbht = Vn 'P' 9 (2) where V _n is the volume of the float 4 immersed in the liquid together with the outer volume limited by the bellows 6 and 7 and the bottom 8:

р - пло1 ность контролируемой жидкости;p is the surface area of the controlled liquid;

g - ускорение силы тяжести;g is the acceleration due to gravity;

a Fnorp — гпп · g + пп g (3) где гпп - масса поплавка 4, магнита 5, сильфонов 6 и 7 и дна:a Fnorp is gpp g + pp g (3) where mpp is the mass of float 4, magnet 5, bellows 6 and 7, and the bottom:

гпк.ж. - масса компенсационной жидкости в кольцевой полости поплавка 4 и в межсильфонной полости поплавка.gpk.zh. - the mass of compensation fluid in the annular cavity of the float 4 and in the interbellows cavity of the float.

Подставив (2) и (3) в равенство (1), получим:Substituting (2) and (3) into equality (1), we get:

V_n -ρ - g = m_n g+ m_o. g (4)V _n -ρ - g = m _n g + m _o . g(4)

Ho m к.ж. ⁼-Vk.x. />к.ж. (5) где Ук.ж. - объем компенсационной жидкости в кольцевой полости поплавка 4 и в межсильфонной полости поплавка; р к.ж. - плотность компенсационной жидкости.Ho m k.zh. ⁼ -Vk.x. />k.zh. (5) where Uk.zh. - the volume of compensation fluid in the annular cavity of the float 4 and in the interbellows cavity of the float; r k.zh. - density of compensation liquid.

Подставив (5) в (4) и сократив в обеих частях равенства д, получим:Substituting (5) into (4) and reducing the equality q in both parts, we obtain:

Vn · р ⁼ nin + Vk.k р к.ж· (6)Vn p ⁼ nin + Vk.k p k.zh (6)

Уравнение(6)является основным аналитическим выражением условия постоянства уровня погружения поплавка в контролируемую жидкость, а следовательно и условия обеспечения высокой точности измерения уровня. Из выражения (6), после преобразований, определяем объем компенсационной жидкости, необходимый для обеспечения компенсации изменения плотности контролируемой жидкости:Equation (6) is the main analytical expression for the condition of the constant level of the float immersion in the controlled liquid, and hence the conditions for ensuring high level measurement accuracy. From expression (6), after transformations, we determine the volume of compensation fluid required to compensate for changes in the density of the controlled fluid:

Если компенсационную полость поплавка заполнить самой контролируемой жидкостью (т.е. при р к.ж. = 0), то выражение (7) примет видIf the compensation cavity of the float is filled with the most controllable liquid (i.e., at pc.l. = 0), then expression (7) will take the form

Ук.ж. ⁼ Vn. - (8) *Uk.zh. ⁼ Vn. - (8) *

Для конкретного поплавка, для которого известен объем, погруженный в жидкость, и масса, зная плотность жидкости, уровень которой требуется контролировать, определяют по формуле (8) расчетное количество жидкости, которым необходимо заполнить кольцевую полость поплавка 4 и межсильфонную полость поплавка. Т.к. деформация сильфонов возможна в значительных пределах, то в межсильфонную полость поплавка всегда помещается необходимое количество компенсационной жидкости.For a specific float, for which the volume immersed in the liquid and the mass are known, knowing the density of the liquid, the level of which needs to be controlled, the calculated amount of liquid is determined by formula (8), with which it is necessary to fill the annular cavity of the float 4 and the interbellows cavity of the float. Because Since the deformation of the bellows is possible within a significant range, the required amount of compensation liquid is always placed in the interbellow cavity of the float.

При изменении температуры контролируемой жидкости 10 одновременно изменяется на такую же величину и температура компенсационной жидкостью 9 в кольцевой полости поплавка 4 и межсильфонной полости. Т.к. в качестве компенсационной жидкости. использована сама контролируемая жидкость, то температурное расширение сильфонной части поплавка будет точно соответствовать температурному изменению объема контролируемой жидкости, вытесненной погруженной в эту жидкость частью поплавка, и при этом сохранится первоначальный уровень погружения поплавка , а следовательно и первоначальное значение измеренного уровня.When the temperature of the controlled fluid 10 changes, the temperature of the compensating fluid 9 in the annular cavity of the float 4 and the interbellow cavity simultaneously changes by the same amount. Because as a replacement fluid. the controlled liquid itself is used, then the thermal expansion of the bellows part of the float will exactly correspond to the temperature change in the volume of the controlled liquid displaced by the part of the float immersed in this liquid, and at the same time, the initial level of the float will remain immersed, and hence the initial value of the measured level.

При этом обеспечивает и незначительная инерционность уровнемера от изменения температуры, что обеспечивается тонким слоем компенсационной жидкости в кольцевой и межсильфонной полостях поплавка.At the same time, it also ensures a slight inertia of the level gauge from temperature changes, which is ensured by a thin layer of compensation liquid in the annular and interbellow cavities of the float.

Claims

Claim

A liquid level sensor containing a non-magnetic pipe with magnetically controlled contacts placed in it and an annular float enclosing a non-magnetic pipe, in the inner cavity of which 10 a magnet is located, characterized in that, in order to improve measurement accuracy and expand operational capabilities, the float is made with an additional annular cavity and is equipped with an annular bellows, hermetically sealed in the lower part, and the upper open part is attached to the bottom of the float, forming with its additional annular cavity a compensation cavity filled with a completely controlled liquid.