датчик для контроля уровня жидкости

Формула изобретения

Датчик для контроля уровня жидкости, содержащий полый корпус с отверстиями, выполненный из немагнитного материала, поплавок со встроенным постоянным магнитом, геркон, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде отрезка трубы, концы которой герметично соединены с концами отводных трубок емкости для жидкости, и снабжен упорами для ограничения хода поплавка, выполненного в виде полого шара, внутри которого, ниже центра на расстоянии 0,3-0,4 длины радиуса шара, расположен постоянный магнит, который выполнен в виде кольца, а геркон расположен снаружи корпуса датчика, причем продольная его ось расположена перпендикулярно плоскости постоянного магнита, контакты геркона выведены на клеммную колодку, размещенную в корпусе чувствительного элемента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для контроля уровня жидкости и может быть использовано для контроля уровня различных жидкостей в аппаратах, емкостях и сосудах стационарных и подвижных установок.

Известно устройство [1] для индикации уровня жидкости, состоящее из полого корпуса с отверстиями, внутри которого размещены герконы, сетка и поплавок со встроенным постоянным магнитом, при этом поплавок размещен соосно с корпусом.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для индикации уровня жидкости [2], содержащее полый корпус с отверстиями, выполненный из немагнитного материала и состоящий из трех соосно соединенных между собой с помощью резьбовых соединений деталей, внутри корпуса расположены сетка, поплавок цилиндрической формы из немагнитного материала с закрепленным на нем постоянным магнитом, выполненным в виде диска, в верхней части корпуса размещен геркон.

Недостатками известных устройств для индикации уровня жидкости являются недостаточная надежность работы и точность измерения при длительном сроке эксплуатации, т.к. при использовании в этих устройствах цилиндрических поплавков возможно их заклинивание (заедание) внутри корпуса за счет большой силы трения, возникающей между цилиндрическими поверхностями корпуса и поплавка вследствие появления на этих поверхностях слоя налета от воздействия продуктов контролируемой жидкости при длительной эксплуатации датчика.

Предлагаемая конструкция датчика позволит значительно повысить надежность работы и точность измерения уровня жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике для контроля уровня жидкости, содержащем полый корпус с отверстиями, выполненный из немагнитного материала, поплавок со встроенным постоянным магнитом, геркон, корпус выполнен в виде отрезка трубы, концы которой герметично соединены с концами отводных трубок емкости для жидкости, и снабжен упорами для ограничения хода поплавка, выполненного в виде полого шара, внутри которого ниже центра на расстоянии 0,3-0,4 длины радиуса шара расположен постоянный магнит, который выполнен в виде кольца, а геркон расположен снаружи корпуса датчика, причем продольная его ось расположена перпендикулярно плоскости постоянного магнита, контакты геркона выведены на клеммную колодку, размещенную в корпусе чувствительного элемента.

На фиг.1 представлен датчик для измерения уровня жидкости, который содержит: 1 - герметичный корпус, выполненный в виде отрезка трубы из немагнитного материала; 2 - верхний и нижний фланцы, размещенные на торцах корпуса и соединенные между собой тремя шпильками с гайками; 3 - поплавок шарообразной формы, выполненный из немагнитного материала в виде двух полусфер и соединенных между собой сварным швом; 4 - постоянный магнит, выполненный в виде кольца и расположенный внутри шарообразного поплавка; 5 - корпус чувствительного элемента (геркона), закрепленный на внешний поверхности корпуса датчика винтами; 6 - геркон, расположенный снаружи корпуса датчика; 7 - три шпильки с гайками; 8, 9 - уплотнительные прокладки; 10, 11 - ограничительные упоры из немагнитного материала; 12, 13 - подводящая и отводящая трубки, привариваемые к фланцам датчика при монтаже датчика на изделиях потребителя.

На фиг.2 приведена схема подключения датчика к резервуару. Корпус датчика 1 с полым шарообразным поплавком 3 соединен с резервуаром 14 по способу сообщающихся сосудов с помощью подводящей трубки 12 с вентилем 15 и отводящей трубки 13 с вентилем 16.

Датчик для контроля уровня жидкости работает следующим образом. При заполнении резервуара или сосуда 14 жидкостью под давлением через трубу 19 жидкость одновременно через открытый вентиль 15 поступает во внутреннюю полость корпуса 1 датчика и поднимает поплавок 3 с размещенным в нем постоянным магнитом до уровня жидкости X, контролируемого с помощью датчика (верхняя точка зоны срабатывания датчика уровня).

Магнитное поле постоянного кольцеобразного магнита, размещенного внутри шарообразного поплавка 3, воздействует на геркон (на фиг.2 не показан), размещенный в корпусе 5 чувствительного элемента (геркона), и магнитоуправляемые контакты геркона замыкаются. Информация о нахождении контактов геркона чувствительного элемента в положении "замкнуто" по кабельной линии связи 17 поступает в блок усилительно-преобразующий 18, в котором с помощью узла управления 19, блока питания 20, электронного ключа 21 и исполнительного устройства 22 формируется выходной сигнал, фиксируемый загоранием индикаторной лампочки "Выход" и поступающий к регистратору. При дальнейшем заполнении резервуара жидкостью выше уровня Х контакты геркона остаются в замкнутом положении, а поплавок 3 поднимается вверх до касания поверхности верхнего ограничительного упора 10 датчика.

При снижении уровня жидкости ниже уровня Х на определенное значение Х, соответствующее нижней точке срабатывания, контакты геркона размыкаются и остаются в разомкнутом состоянии при дальнейшем снижении уровня жидкости до следующего цикла работы.

Информация о нахождении контактов геркона в положении "разомкнуто" по кабельной линии связи через блок усилительно-преобразующий 18 поступает к регистратору, а индикаторная рамка "Выход" гаснет.

Повышение надежности работы и точности измерения у предлагаемого датчика уровня жидкости достигается за счет:

1) обеспечения герметичности корпуса при помощи соединения верхнего и нижнего фланцев с торцами корпуса датчика через резиновые прокладки с помощью трех шпилек с гайками и сварным соединением фланцев с отводными трубками;

2) уменьшения силы трения между внутренней цилиндрической поверхностью цилиндрического корпуса датчика и поплавком, т.к. поплавок выполнен в виде полого шара и соприкосновение его с цилиндрической поверхностью корпуса датчика может происходить только по одной диаметральной линии шара, что исключает заклинивание поплавка;

3) повышения чувствительности геркона к магнитному полю кольцеобразного магнита, который намагничен в направлении, совпадающем с его осью, расположенной перпендикулярно плоскости постоянного магнита, вследствие чего увеличивается магнитная сила, обеспечивающая срабатывание магнитоуправляемых контактов геркона и исключающая наличие ложных срабатываний геркона;

4) устойчивой ориентации поплавка в корпусе датчика, заполненном жидкостью, вследствие того, что постоянный магнит выполнен в виде кольца и расположен внутри поплавка ниже центра полого шара на расстоянии (0,3-0,4) длины радиуса шара.

Таким образом, использование предлагаемого датчика уровня жидкости позволит повысить надежность работы и точность контроля.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №859615 A, E21B 47/04, опубл. бюл. №31, 1981.

2. Патент на изобретение РФ №2175387, E21B 47/04, G01F 23/30, опубл. бюл. №30, 2001.