устройство для измерения уровня жидкости

Формула изобретения

Устройство для измерения уровня жидкости, содержащее корпус, чувствительный элемент, источник излучения, фотоприемник и устройство индикации и обработки сигнала, отличающееся тем, что в него дополнительно введены шторка и трехгранная призма, образующие с источником излучения и фотоприемником датчик перемещения, чувствительный элемент выполнен в виде мембранной коробки, в корпусе размещен мембранный повторитель, соединенный трубопроводом с мембранной коробкой, на поверхности мембранного повторителя жестко установлена шторка датчика перемещения, а на оптической оси между источником излучения и фотоприемником датчика перемещения установлена трехгранная призма, устройство индикации и обработки сигнала выполнено в виде съемного электронного блока, в котором размещены источник излучения и фотоприемник, причем выход фотоприемника соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход последнего соединен с входом цифрового индикатора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к приборостроению и предназначено для измерения уровня жидкостей, в частности агрессивных, легковоспламеняющихся, пожаро- и взрывоопасных.

Известны устройства для измерения уровня жидкости, например [1], содержащее корпус, мембранный чувствительный элемент, соединенный с указателем положения. Устройство обеспечивает точность измерения в широком диапазоне температур, однако исключает возможность дистанционного измерения.

Наиболее близким по набору конструктивных элементов является устройство для измерения уровня жидкости [2], содержащее корпус, чувствительный элемент, датчик излучения, фотоприемник и устройство индикации и обработки сигнала, в котором изменение давления среды приводит к соответствующей деформации чувствительного элемента и появлению сигнала на выходе датчика перемещения, пропорционального величине давления.

Недостатком такого устройства является невозможность дистанционного измерения и использования его в агрессивных, пожаро- и взрывоопасных средах.

Задачей изобретения является реализация возможности дистанционного измерения, повышение взрыве- и пожаробезопасности.

Задача достигается тем, что в известное устройство для измерения уровня жидкости, содержащее корпус, чувствительный элемент, источник излучения, фотоприемник и устройство индикации и обработки сигнала, дополнительно введены шторка и трехгранная призма, образующие с источником излучения и фотоприемником датчик перемещения. Чувствительный элемент выполнен в виде мембранной коробки. В корпусе размещен мембранный повторитель, соединенный трубопроводом с мембранной коробкой. На поверхности мембранного повторителя жестко установлена шторка датчика перемещения, а на оптической оси между источником излучения и фотоприемником датчика перемещения установлена трехгранная призма. Устройство индикации и обработки сигнала выполнено в виде съемного электронного блока, в котором размещены источник излучения и фотоприемник, причем выход фотоприемника соединен с входом усилителя, выход которого соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход последнего соединен со входом цифрового индикатора.

Новая совокупность конструктивных элементов, а именно использование в устройстве мембранного чувствительного элемента и мембранного повторителя, взаимное расположение и взаимосвязь всех элементов устройства позволяют разнести дистанционно фиксирующую и индикаторную части устройства для достижения поставленной задачи.

Изобретение поясняется чертежом, где представлена конструктивная схема устройства.

Устройство для измерения уровня жидкости содержит чувствительный элемент, выполненный в виде мембранной коробки 1, предназначенной для размещения в емкости с контролируемой жидкостью и связанной трубопроводом 2 с мембранным повторителем 3. На торцевой поверхности мембранного повторителя 3 закреплена шторка 4 фотоэлектрического датчика перемещения, содержащего закрепленные в корпусе 5 электронного блока источник излучения 6 и фотоприемник 7, а также закрепленную на корпусе 8 мембранного повторителя трехгранную призму 9. Электронный блок содержит последовательно соединенные фотоприемник 7, предварительный усилитель 10, усилитель-преобразователь 11, аналого-цифровой преобразователь 12 и цифровой знаковый индикатор 13. Для питания источника излучения 6 в электронный блок включен генератор 14. Электронный блок выполнен в виде автономного съемного блока, который устанавливают на механический узел только на момент проведения измерения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При погружении в жидкость мембранной коробки 1 происходит ее деформация, вызываемая давлением столба жидкости. Деформация мембранной коробки 1 приводит к изменению давления рабочего тела (жидкости или газа) внутри трубопровода 2, соответствующей деформации мембранного повторителя 3 и перемещению шторки 4 фотоэлектрического датчика перемещения. Величина перемещения пропорциональна гидростатическому давлению столба жидкости, т. е. высоте жидкости. При этом шторка 4 модулирует световой поток излучения излучателя 6. Этот световой поток попадает на призму 9 и отразившись от нее, на фотоприемник 7. Величина выходного сигнала фотоприемника 7 пропорциональна деформации мембранной коробки 1 и мембранного повторителя 3 и, соответственно, высоте уровня жидкости. Этот сигнал далее поступает на вход предварительного усилителя 10 и после усиления - на вход усилителя-преобразователя 11, с выхода которого сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 12, а затем на цифровой знаковый индикатор 13.

При изменении уровня жидкости меняется величина деформации мембранной коробки 1 и мембранного повторителя 3, что приводит к изменению положения шторки 4 и соответствующей модуляции светового потока излучателя 6 и изменению сигнала на выходе фотоприемника 7.

Технико-экономическая эффективность решения заключается в обеспечении дистанционного измерения уровня агрессивных, взрыве- и пожароопасных сред. Применение его возможно, например, в нефтехимической промышленности, при транспортировании и хранении жидких сред. Устройство отличается простотой и технологичностью.

Литература:

1. Патент РФ N 2054631, кл. G 01 F 13/00, опубл. в бюл. 5 за 1996 г.

Патент РФ N 2008623, кл. G 01 F 23/22, опубл. в бюл. 4 за 1995 г.