ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ

Полезная модель относится к области систем контроля и учета жидкостей в баках, в том числе с агрессивными средами, в различных отраслях промышленности.
Известно устройство для измерения гидростатического давления и уровня жидкости [Авторское свидетельство СССР №1566220, кл. G01F 23/18, 1987], которое содержит в качестве чувствительного элемента два сильфона, первый из которых соединен с контролируемой жидкостью, второй сильфон сообщается с атмосферой. Сильфонные чувствительные элементы дифференциально механически связаны между собой и с рычагом тензопреобразователя и преобразуют разность давления со стороны жидкости и противодавления со стороны атмосферного давления в силу, действующую на рычаг тензопреобразователя.
Известное устройство имеет простую конструкцию,. однако применение подвижных элементов в рычажном тензопреобразователе снижает надежность устройства, а осевое смещение сильфонных чувствительных элементов, вызванное, например, температурными перепадами, может существенно снизить точность измерения.
Известен также гидростатический датчик уровня жидкости [Авторское свидетельство СССР №1809317, кл. G01F 23/18, 1991], содержащий чувствительный элемент в виде сильфона, компенсатор плотности, включающий поплавок постоянного погружения, закрепленный на двух дополнительных сильфонах между двумя кронштейнами, оптоэлектронный преобразователь малых перемещений, преобразователь импульсов в код, блок обработки информации, два блока памяти и блок индикации.
Измерение уровня жидкости в известном гидростатическом датчике уровня жидкости происходит следующим образом: при заполнении емкости с контролируемой жидкостью, последняя оказывает давление на измерительный сильфон, при этом перемещение дна сильфона приводит к перемещению связанного с ним штока оптической решетки. С помощью оптоэлектронного преобразователя малых перемещений судят об уровне жидкости в емкости. Недостатком данного устройства является сложность конструкции, обусловленная необходимостью дополнительных сильфонов, крепление которых осуществляется внутри емкости между двумя кронштейнами и низкая надежность, обусловленная наличием подвижных элементов в конструкции оптоэлектронного преобразователя малых перемещений. Так, например, при перекосе, смещении или заедании штока оптической решетки считываемый кодовый сигнал не будет соответствовать уровню контролируемой жидкости.
Наиболее близкой к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков является выбранный авторами в качестве прототипа уровнемер агрессивных сред [Свидетельство на полезную модель RU 36515 U1, МПК G01F 23/18, 2004], содержащий датчик, имеющий корпус с крышкой, разделительный сильфон, соединительную трубку, включающую провода связи с электронным преобразователем, имеющим корпус с крышкой, электронную плату. В корпусе датчика установлен жестко через переходник тензорезистивный преобразователь давления дифференциального типа, гидравлический вход которого соединен с полостью разделительного сильфона, заполненной компенсационной жидкостью с малым коэффициентом термического расширения, например кремнийорганической жидкостью, а воздушный вход соединен через капиллярную трубку и разделительный элемент с атмосферой, корпус датчика соединен герметично с корпусом электронного преобразователя при помощи стойкой к агрессивным средам соединительной трубки, например, из фторопласта, внутри которой размещен электрический кабель, соединяющий электрический выход тензорезистивного преобразователя давления с входом электронной платы, выход капиллярной трубки с разделительным элементом и электрический кабель с выхода электронной платы выведены из корпуса электронного преобразователя наружу при помощи герметичного штуцера, жестко соединенного с корпусом электронного преобразователя.
Недостатком прототипа - уровнемера агрессивных сред являются низкая точность, обусловленная применением в качестве разделительного элемента - сильфона, обладающего существенным гистерезисом, вносящим погрешность в измерение уровня жидкости. Кроме того, устройство обладает тем недостатком, что не обеспечивает удобство при его монтаже на баке и в процессе эксплуатации.
В основу полезной модели поставлена задача снижения погрешности измерения гидростатического давления и повышения технологичности в монтаже и эксплуатации.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве, содержащем корпус внутри которого установлен жестко через переходник датчик, гидравлический вход которого соединен с полостью разделительного элемента, заполненной компенсационной жидкостью с малым коэффициентом термического расширения, например кремнийорганической жидкостью, а воздушный вход соединен с атмосферой через стойкую к агрессивным средам соединительную трубку, например, из фторопласта, герметично соединяющей корпус датчика с корпусом электронного преобразователя, внутри трубки размещен электрический кабель, связывающий электрический выход датчика с входом электронной платы, согласно полезной модели разделительный элемент выполнен из тонкой упругой мембраны, корпус электронного преобразователя, выполненный в виде штепсельного разъема, ввернут во втулку, прикрепленную к штативу, установленному жестко на фланце, в котором выполнено коническое отверстие, обращенное большим диаметром к штативу, в коническое отверстие фланца вставлена и прижата разрезанная с одной стороны вдоль оси конусная резиновая втулка, через которую пропущена соединительная трубка.
Сущность предполагаемой полезной модели поясняется чертежом на фиг.1 - общий вид.
Преобразователь гидростатического давления состоит из датчика 1, установленного в корпусе 2 при помощи стопорного кольца 3 и уплотненного резиновым кольцом 4. Гидравлический вход датчика соединен каналом 5 с полостью 6, заполненной кремнийорганической жидкостью и запертой упругой мембраной 7, приваренной к корпусу 2. В корпусе 2 установлена также электронная плата 8, электрический вход которой связан проводами 9 с электрическим выходом датчика 1, а электрический выход - проводами 10, пропущенными через фторопластовую трубку 11, со штепсельным разъемом 12, ввернутым в металлическую втулку 13. Фторопластовая трубка 11 соединена с одной стороны с корпусом 2, а с другой стороны с металлической втулкой 13 и герметично уплотнена при помощи ввернутых изнутри конусных вставок 14 и 15, соответственно. Металлическая втулка 13 прикреплена к штативу 16 при помощи фиксирующего болта 17. Основание штатива 16 прикреплено к фланцу 18, в котором выполнено коническое отверстие 19, обращенное большим диаметром к штативу 16. В коническое отверстие 18 вставлена и прижата разрезанная с одной стороны вдоль оси конусная резиновая втулка 20, через которую пропущена соединительная трубка 11. Фланец 18 приварен к крышке бака 21, в котором производится измерение гидростатического давления.
Преобразователь гидростатического давления работает следующим образом.
Гидростатическое давление контролируемой жидкости в баке 21 передается через разделительную мембрану 7 в кремнийорганическую жидкость и далее по каналу 5 в корпусе 2 к датчику 1. Электрическое напряжение с выхода датчика 1, пропорциональное гидростатическому давлению, передается по кабелю 9 на вход электронной платы 8, где преобразуется в код и в аналоговый токовый сигнал для передачи по кабелю 10 к штепсельному разъему 12 и далее во вторичный прибор, который на фиг.1 не показан.
Удобство в монтаже и эксплуатации устройства заключается в том, что корпус 2 с датчиком 1 легко фиксируется в баке 21 зажатием фторопластовой трубки 11 в резиновой конусной втулке 20, прижатой к отверстию 19 фланца 18. Для контроля работоспособности устройства или подъема датчика 1 с корпусом 2 из бака 21 достаточно приподнять фторопластовую трубку 11 вместе с резиновой втулкой 20, которая легко снимается с фланца 18.
Сопоставление с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается:
- наличием нового типа разделителя - упругой металлической мембраны, практически не обладающего гистерезисом и передающего гидростатическое давление без искажения;
- наличием новых элементов: штатива, конусной резиновой втулки и фланца с центральным конусным отверстием, придающим устройству удобство в монтаже и регулировке уровня, до которого нужно опустить датчик в бак.
Указанные преимущества в предлагаемом устройстве обеспечивают большую точность измерения гидростатического давления жидкости в баке, а также высокий уровень технологичности при монтаже и эксплуатации.