Поплавковый уровнемер

Полезная модель относится к измерительной технике, в частности к измерению уровня жидкости в сосудах и касается конструкции поплавкового расходомера. Полезная модель может найти применение в различных областях промышленности, в частности для измерения уровня нагретых до высоких температур жидкостей, например расплавов металлов, в герметичных сосудах.
Известен поплавковый уровнемер (а.с. СССР №1760357 А1, МПК G01F 23/44, опубликовано 07.09.92, Бюл. №33), который содержит поплавок и противовес, соединенные посредством гибких звеньев мерным шкивом, установленном на валу, который подсоединен к преобразователю углового перемещения шкива в электрический сигнал. Электрический сигнал от преобразователя поступает по линии связи на прибор, показывающий текущий уровень жидкости. В этом уровнемере противовес погружен в жидкость, уровень которой измеряется.
Недостатком этого устройства является то, что его конструкция предназначена для установки уровнемера на открытых сосудах с жидкостью. Поэтому его невозможно применять для измерения нагретых до высоких температур жидкостей в герметически закрытых сосудах. Наличие механических передаточных звеньев делает также конструкцию этого уровнемера не вполне надежной в эксплуатации.
Известен также поплавковый уровнемер (а.с.SU 1582023 А1, МПК G01F 23/64, опубликовано 30.07.90, Бюл. №28), который содержит поплавок с кольцевым постоянным магнитом, установленный на диамагнитной направляющей трубке, внутри которой установлен текстолитовый стержень, на котором сделаны спиральные желобки, и в этих желобках уложены два высокоомных проводника. Внутри трубки три подвижных контакта в виде стальных шариков перемещаются магнитом, замыкая электрически высокоомные проводники в соответствии с перемещением поплавка. Уровень жидкости определяется по величине омического сопротивления замкнутых частей высокоомных проводников. Фактически, преобразователем перемещений поплавка в электрический сигнал является реостат, образованный проводниками, установленными по длине трубки.
Недостатком этого уровнемера является сложность конструкции и ненадежность его работы, обусловленная контактным характером съема показаний. Сложно обеспечить надежный контакт между шариками и проводниками при малой силе прижатия шариков. Другим обстоятельством, ограничивающим применение данного типа уровнемера измерениями при относительно низких температурах, является расположение реостатного преобразователя и магнита непосредственно в сосуде с жидкостью. Это не позволяет использовать поплавок с магнитом для регистрации уровня нагретых до высоких температур жидкостей.
Технической задачей настоящего изобретения является создание уровнемера для непрерывного измерения уровня жидкости в герметизированных сосудах, в том числе для работы с жидкостями при повышенных температурах, например, с расплавами ряда металлов.
Поставленная задача решается тем, что в поплавковом уровнемере поплавок шарнирно соединен со штоком потенциометрического датчика линейных перемещений, установленного внутри корпуса уровнемера, который монтируют на крышке сосуда с жидкостью таким образом, что обеспечивается герметичность всей конструкции. Таким образом, чувствительный к нагреву потенциометрический датчик (работоспособный до 100°С) вынесен за пределы сосуда с нагретой жидкостью.
На Фиг. 1 изображена схема поплавкового уровнемера, имеющая следующие обозначения: 1 - сосуд с жидкостью; 2 - поплавок; 3 - держатель поплавка; 4 - шарнир; 5 - шток; 6 - опорное кольцо; 7 - потенциометрический датчик линейных перемещений; 8 - корпус уровнемера; 9 - крышка.
3
3
Согласно предложенной полезной модели, поплавок 2 с помощью шарнира 4 прикреплен к штоку 5 потенциометрического датчика линейных перемещений 7. Датчик перемещений 7 установлен в корпусе 8 между опорным кольцом 6 и крышкой 9. Поплавок 2 для работы с расплавленным металлом изготавливают из пористых огнеупорных материалов, например, из шамотного кирпича (плотность менее 1900 кг/м) или пеношамота (плотность 950 кг/м). Рабочая температура этих материалов Т не превышает 1350°С). Пористый поплавок 2 крепится в металлическом держателе 3.
В настоящее время имеется в коммерческом доступе потенциометрический датчик линейных перемещений, который пригоден к работе в данном устройстве (www.sensor-system.ru/userfiles/files/LTM.pdf). Датчики такого типа обладают высокой надежностью, способны совершать до 100 млн. движений и имеют ход до 1000 мм. Погрешность измерений перемещений составляет порядка 0,01 мм, что более чем достаточно для измерения уровня жидкости. Предусмотрены стандартизованные выходные сигналы: по напряжению 0-10 В, токовый выход 4-20 мА.
Корпус 8 уровнемера сделан герметичным с тем, чтобы при установке на герметичном сосуде с жидкостью образовавшаяся сборка стала герметичной.
В предлагаемой конструкции уровнемера поплавок перемещается в вертикальном направлении, его движения передаются потенциометрическому датчику линейных перемещений и регистрируются в виде электрического сигнала.