СТЕНД КАЛИБРОВКИ ИЗМЕРИТЕЛЕЙ-СИГНАЛИЗАТОРОВ УРОВНЯ ЖИДКИХ И СЫПУЧИХ СРЕД

Полезная модель относится к метрологии, а именно к поверке и калибровке аппаратуры для измерения уровня жидкостей и текучих сред, может применяться для измерителей-сигнализаторов уровня жидких и сыпучих сред типа ИСУ, а также для других типов датчиков.
В настоящее время процесс калибровки измерителей-сигнализаторов осуществляется вручную, слесарь по КИПиА опускает в ёмкость с измеряемой средой датчик, второй человек выставляет уставки срабатывания в преобразователе выходного сигнала, при этом не используются устройства и инструменты, обеспечивающие неподвижность датчика. Недостаток такого способа заключается в отсутствии фиксирования статичного положения датчика в процессе калибровки, вследствие чего уставки могут быть выставлены неверно. Также случайное прикосновение к чувствительному элементу, в процессе калибровки, может привести к неточности показаний при эксплуатации.
Из уровня техники известно устройство «Стенд по поверке буйковых уровнемеров и сигнализаторов уровня» (Патент РФ № 2739141, опубл. 21.12.2020, МПК: G01F 25/00), включающее станину, состоящую из основания и штанги с установленными на ней неподвижной опорой под уровнемер или сигнализатор уровня и подвижной опорой. Штанга выполнена вертикальной, опирающейся снизу на основание с площадью опоры, исключающей падение станины при установке уровнемера или сигнализатора уровня с тросом в неподвижную опору, выполненную в виде вилки с узлом фиксации под фланец уровнемера или сигнализатора уровня и зафиксированную сверху штанги, при этом подвижная опора выполнена виде горизонтальной площадки, выполненной с возможностью перемещения вдоль штанги с фиксацией в выбранном положении и располагаемой под измерительным рычагом с тросом уровнемера или сигнализатора уровня после их фиксации в вилке узлом фиксации. Подъём или опускание подвижной опоры осуществляют вращением гайки, взаимодействующей с кареткой. Недостатком известного устройства является сложность в эксплуатации ввиду большого количества узлов, а также большое количество действий в процессе калибровки.
Технический результат, достигаемый заявляемой полезной моделью, заключается в упрощении процесса калибровки, увеличение точности калибровки и обеспечение возможности осуществлять калибровку и выставление уставок срабатывания одному человеку.
Технический результат достигается за счёт использования стенда калибровки измерителей-сигнализаторов уровня жидких и сыпучих сред, включающего неподвижное основание с закреплёнными на нём ёмкостью с измеряемой средой, шпилькой, направляющей и рукоятью, при этом неподвижное основание представляет собой столешницу, жёстко установленную на четыре опоры, на неподвижном основании вертикально установлены шпилька и направляющая, причём шпилька установлена с возможностью вращения вокруг своей оси, которая обеспечивается жёстко закреплённым в столешнице подшипником, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру шпильки, а по всей длине шпильки нанесена резьба. Рукоять, зафиксированная с одного конца оси, установленной в два жёстко закреплённых на столешнице подшипника, с возможностью вращения вокруг своей оси, таким образом, чтобы установленная на другом конце оси червячная спираль находилась в соединении с шестернёй, статически закреплённой на шпильке.
Подъёмная площадка, предназначенная для фиксации калибруемого датчика, установлена на направляющей посредством отверстия, а на шпильке, посредством резьбового отверстия, выполненных в подъёмной площадке, с возможностью перемещения подъёмной площадки вдоль направляющей. На столешнице посредством выполненного в ней отверстия, а также обода, закреплённого на ёмкости с измеряемой средой, препятствующего вертикальному перемещению ёмкости, установлена ёмкость с измеряемой средой.  Рукоять установлена на ось с помощью шпонки.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых элементы устройства обозначены следующими позициями:
1. Опоры неподвижного основания;
2. Ёмкость с измеряемой средой;
3. Подъёмная площадка;
4. Рукоять;
5. Ось;
6. Подшипники;
7. Червячная спираль;
8. Шестерня;
9. Резьбовое отверстие подъёмной площадки;
10. Шпилька;
11. Направляющая;
12. Столешница;
13. Обод ёмкости с измеряемой средой.
14. Отверстие подъёмной площадки для направляющей.
На фигуре 1 изображен общий вид устройства – Стенд калибровки датчиков уровня жидких и сыпучих сред типа ИСУ.
На фигуре 2 изображен чертеж устройства в 3 проекциях.
На фигуре 3 изображена подъемная площадка.
На фигуре 4 изображен датчик.
На фигуре 5 изображена ёмкость (с измеряемой средой) на корпус которой нанесена шкала уровня жидкости/измеряемой среды.
Стенд калибровки измерителей-сигнализаторов уровня жидких и сыпучих сред, включает неподвижное основание 12, установленное на четырёх опорах 1, с закреплёнными на нём ёмкостью 2 с измеряемой средой, шпилькой 10, направляющей 11 и рукоятью 4, при этом в неподвижное основание 12, вертикально установлены шпилька 10 с нанесенной по всей длине резьбой, и направляющая 11, причём шпилька 10 установлена с возможностью вращения вокруг своей оси, которая обеспечивается жёстко закреплённым в неподвижном основании 12 подшипником, с внутренним диаметром, соответствующим диаметру шпильки. Рукоять 4, зафиксированная с одного конца оси 5, установленной в два жёстко закреплённых на неподвижном основании 12 подшипника 6, с возможностью вращения вокруг своей оси, таким образом, чтобы установленная на другом конце оси 5 червячная спираль 7 находилась в соединении с шестернёй 8, статически закреплённой на шпильке 10. Подъёмная площадка 3, предназначенная для закрепления калибруемого датчика, установлена на направляющей 11 посредством отверстия 14, а на шпильке 10, посредством резьбового отверстия 9, выполненных в подъёмной площадке 3, с возможностью перемещения подъёмной площадки 3 вдоль направляющей 11 за счёт взаимодействия резьбы шпильки 10 и резьбового отверстия 9 подъёмной площадки 3. На неподвижном основании 12 посредством выполненного в нём отверстия, соответствующего диаметру ёмкости 2, а также обода 13, закреплённого на ёмкости 2, препятствующего вертикальному перемещению ёмкости 2, установлена ёмкость 2 с измеряемой средой. Рукоять 4 установлена на ось 5 с помощью шпонки.
Работает устройство следующим образом.
Датчик закрепляют на подъёмной площадке 3 (способы крепления могут отличаться, в примере реализации полезной модели, например, с помощью болтов (М6х30). Поворотом рукояти 4 вокруг своей оси, горизонтальный вращающий момент преобразуется посредством червячного механизма 7 и шестерни 8, статически закрепленной на шпильке 10, в вертикальный. Вращение шпильки 10 вокруг своей оси, за счёт контакта резьбы шпильки 10 и резьбового отверстия 9 подъёмной площадки 3, приводит в движение подъёмную площадку 3 в вертикальной плоскости (вверх и вниз), что позволяет регулировать высоту нахождения подъёмной площадки 3 с датчиком относительно ёмкости 2 с измеряемой средой.
На ёмкости 2 стационарно, перед первым применением стенда, нанесены отметки (фиг.5), соответствующие 0%,10%,20%…100% уровня жидкости. За 0% берётся верхний уровень измеряемой среды.
Разметка шкалы зависит от глубины резервуара, используемого в эксплуатации, т.е. если глубина рабочей зоны резервуара 700 мм, то шкала на емкости 2 для калибровки будет составлять 700 мм, если же глубина меньше или больше, то и отметки шкалы будут, соответственно, другими. Шкала наносится стационарно перед первым использованием.
Для нахождения процентного отношения погружения датчика в измеряемую среду необходимо произвести расчеты по формуле:
Lр.з./100=Х (мм),
где Lр.з. – длина рабочей зоны датчика в миллиметрах (Фиг. 4),
X=1% погружения в измеряемую среду.
После этого проводят процедуру калибровки: Подъемную площадку 3 с закрепленным на ней датчиком вращением рукояти 4 вокруг своей оси опускают в измеряемую среду. При погружении на 10% от рабочей зоны датчика, в электронном преобразователе выставляется Уставка 1 (Уст.1), затем проводится тот же самый процесс при погружении датчика в среду на 90% (Уст. 2). После процедуры калибровки задают предупредительный и аварийный сигналы по понижению уровня масла в ёмкости. Уровень срабатывания данных сигнализаций в процентном соотношении от всей ёмкости зависит от специфики производства, где применяется датчик.
Пример реализации полезной модели.
Стенд калибровки был выполнен из неподвижного основания 12, жёстко установленного на четырёх опорах 1, с помощью посадочных пазов, приваренных к основанию 12. Шпилька 10 и направляющая 11 закреплены на неподвижном основании 12 при помощи резьбового соединения с обратной стороны основания 12 гайками М14х1.5 и М30х2 соответственно. Подъемная площадка 3 закреплена на шпильке 10 через резьбовое соединение 9 гайки М16х1.5, приваренной к площадке 3. На направляющей 11 площадка 3 установлена в отверстие 14. Вращение шпильки 10 вокруг своей оси обеспечивает подшипник с внутренним диаметром, соответствующим диаметру шпильки 10, приваренный в неподвижном основании 12. Ось 5 вставляется в два подшипника 6, приваренных к неподвижному основанию 12, что обеспечивает возможность её вращения. Червячная спираль 7 установлена на ось 5 в соединении с шестерней 8. Рукоять 4 установлена на ось 5 с помощью шпонки. Ёмкость 2 с измеряемой средой закреплена на неподвижном основании 12 посредством выполненного в неподвижном основании 12 отверстия и обода 13, закрепленного на ёмкости 2, с помощью заклепок, который не дает ёмкости передвигаться в вертикальной плоскости.