СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике, а именно, к устройствам для контроля уровня жидкой фазы при наполнении резервуара (цистерны), предназначенной для перевозки, преимущественно, сжиженных углеводородных газов (СУГ).
Известен сигнализатор уровня жидкости, содержащий корпус в виде направляющей, вертикально закрепленной в резервуаре, на которой установлены поплавки с постоянными магнитами, определяющие границу раздела двух сред (жидкой и воздушной) и плотность контролируемой среды, ограничители перемещений поплавков, расположенные на корпусе, блок индикации, вычислительный блок (патент RU №2310174 С1, МПК G01F 23/28, G01F 23/30, опубл. 10.11.2007 г.).
Однако в данном устройстве для измерения и контроля уровня и плотности жидких сред при наполнении резервуара (цистерны) используется принцип ультразвуковых волн, а не замыкание магниточувствительных датчиков (герконов). Для контроля уровня и плотности жидких сред требуется применение логометрических преобразований, что усложняет процесс измерения и увеличивает его стоимость.
Наиболее близкой к данной полезной модели по технической сущности, и принятой за прототип, является сигнализатор уровня жидкости, состоящий из закрепленной в резервуаре направляющей в виде трубы из немагнитного материала, вдоль которой перемещается поплавок с кольцевым магнитом, блока сигнализации, размещенного в корпусе, на боковой стенке которого выполнены отверстия с установленными в них светодиодами. Внутри направляющей расположена печатная плата с установленными магнитоуправляемыми контактами (герконами), ход поплавка ограничен стопорными кольцами. При заполнении резервуара жидкостью поплавок всплывает, магнит замыкает геркон, загорается соответствующий светодиод. [Техническое описание на сигнализатор уровня жидкости (переключатель магнитный поплавковый) ПМП-111 СЕНС 421411.001/СЕНС 424411.004, Научно-производственное предприятие «Сенсор», г.Заречный, Пензенская область, 2002 г., стр.2-3, рис.1 на стр.8, рис.2 на стр.9].
Однако функциональные возможности известного устройства ограничены. Конструкция устройства обеспечивает только контроль за уровнем жидкой среды при наполнении резервуара (цистерны) и не обеспечивает получение информации о том, что плотность заполняемой жидкости выше определенного значения. Отсутствие информации о плотности жидкости приводит к тому, что наполнение резервуара (цистерны) до обычного уровня может привести к недопустимому перегрузу, и как следствие, к опрокидыванию резервуара (цистерны).
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в определении перегруза при наполнении резервуара (цистерны), предназначенной для перевозки жидкости, в частности сжиженных углеводородных газов (СУГ), за счет получения информации о превышении плотности жидкости определенного критического значения, что расширяет функциональные возможности устройства.
Поставленный результат достигается тем, что сигнализатор уровня жидкости, содержащий размещенную в резервуаре с контролируемой жидкостью направляющую в виде трубы из немагнитного материала, поплавок с магнитом, установленный с возможностью перемещения вдоль направляющей и служащий для определения уровня жидкости, блок сигнализации, размещенный в корпусе, на боковой стенке которого выполнены отверстия с установленными в них светодиодами, установленную внутри направляющей печатную плату с магнитоуправляемыми контактами (герконами), ограничитель хода поплавка, согласно полезной модели, сигнализатор снабжен дополнительным поплавком с магнитом, размещенным на направляющей в контролируемой жидкости под первым поплавком с возможностью перемещения вдоль направляющей и служащим для получения информации о плотности жидкости определенного критического значения, при этом плотность дополнительного поплавка превышает плотность первого поплавка.
3
Снабжение сигнализатора дополнительным поплавком с магнитом, плотность которого превышает плотность первого поплавка, и расположение его на направляющей под этим поплавком, расширяет функциональные возможности сигнализатора уровня. Наличие второго, более «тяжелого», поплавка приводит к тому, что в случае наполнения резервуара (цистерны) сжиженными углеводородными газами (СУГ) обеспечивается возможность получения информации о плотности СУГ, т.к. в зависимости от химического состава и температуры газов, плотность их различная. Данная информация необходима для исключения перегруза при наполнении резервуара (цистерны) СУГ, предназначенного для их перевозки. Так, если плотность СУГ превышает значение p=0,615 г/см, то цистерну нельзя заполнять полностью, как обычно на 85% от объема, это приведет к перегрузу. Наполнение цистерны СУГ в данном случае возможно только на 81,5%.
Устройство поясняется чертежами.
На фиг.1 показан сигнализатор уровня жидкости, общий вид;
на фиг.2 показано расположение светодиодов на корпусе, обозначающих контрольные уровни жидкости при наполнении резервуара (цистерны).
3
3
3
Сигнализатор уровня жидкости закреплен на фланце 1, вваренном в цистерну 2, предназначенную для перевозки сжиженных углеводородных газов (СУГ) и содержит направляющую из немагнитного материала, выполненную в виде трубы 3 (фиг.1). На трубе 3 расположены два поплавка 4 и 5 с возможностью их свободного перемещения вдоль трубы 3. Сверху в поплавках встроены кольцевые постоянные магниты 6, ориентированными вверх. Поплавки 4 и 5 имеют разную плотность. Первый поплавок 4 более легкий, плотность его составляет р=0,4 г/см и служит для определения уровня жидкости. Второй поплавок 5, более «тяжелый», расположен в контролируемой жидкости под «легким» поплавком 4, плотность его составляет р=0,61 г/см и служит для получения информации о превышении плотности жидкости определенного значения, например, p=0,615 г/см, являющегося критическим для данного СУГ. В верхней части трубы 3 закреплен блок сигнализации, расположенный в корпусе 7, содержащий печатную плату, на которой установлены микроконтроллер, клеммные зажимы (не показаны). На боковой поверхности корпуса 7 размещены шесть светодиодов 8 (фиг.2) с элементом питания. Внутри трубы 3 установлена печатная плата с магнитоуправляемыми контактами, в качестве которых используют герконы 9. Количество герконов определяется количеством контролируемых уровней. Контролируемые уровни определяются местом установки герконов. Герконы 9 расположены на контрольных уровнях, показывающие уровень заполнения жидкости в цистерне, при этом каждому контрольному уровню соответствует свой геркон и соединены с соответствующими светодиодами 8. В нижней части труба 3 герметично закрыта заглушкой 10. Ход поплавков ограничен стопорными кольцами 11. Выбрано шесть контрольных уровней жидкости: 80%, 82%, 83%, 84%, 85% и свыше 85%. На печатной плате установлены также промежуточные герконы, соответствующие нахождению жидкости между двумя контрольными уровнями, в качестве которых выбраны 81,5%, 82,5%, 83,5%, 84,5%. Герконы 9 расположены в зоне воздействия поля кольцевых постоянных магнитов 6 при перемещении вверх поплавков 4 и 5 вдоль трубы 3 и соединены со светодиодами 8, которые окрашены в разные цвета. Так, первые два из светодиодов 8 соответствуют уровням заполнения цистерны 2 на 80% и 82%, соответственно, и окрашены в зеленый цвет. Третий и четвертый из светодиодов 8 соответствуют уровню заполнения цистерны 2 на 83% и 84%, соответственно, и окрашены в белый цвет. Пятый светодиод соответствует уровню заполнения цистерны 2 на 85% и окрашен в желтый цвет. Шестой светодиод соответствует уровню заполнения цистерны 2 свыше 85%, окрашен в красный цвет и сообщает о перегруженности цистерны.
Устройство работает следующим образом.
3
Сжиженные углеводородные газы (СУГ) имеют различную плотность (в зависимости от химического состава и температуры). Так, если плотность СУГ выше определенного значения, например, p≥0,615 г/см, являющегося критическим для данного газа, то таким газом нельзя заполнять цистерну 2 полностью, как обычно, на 85% от объема цистерны. Заполнять можно только на 81,5%, иначе будет перегруз, в результате чего цистерна 2 при перевозке может опрокинуться.
3
3
В данном устройстве измерение уровня основано на изменении положения поплавка 4 при изменении уровня жидкости. При заполнении цистерны СУГ поплавок 4 находится на поверхности СУГ, а поплавок 5 расположен в контролируемой жидкости. При изменении уровня жидкости поплавки 4 и 5 перемещаются по трубе 3. Причем поплавок 5 перемещается, если плотность жидкости p≥0,615 г/см. При достижении поплавком 4 контролируемого уровня геркон 9, попадая в магнитное поле магнита 6 поплавка 4, замыкается и выдает сигнал на блок сигнализации. При этом, напряжение с делителя поступает на микроконтроллер, который зажигает светодиоды, соответствующие уровню жидкости, например 80%, 82%, 83%, 84%, 85%. При нахождении жидкости между двумя контрольными уровнями происходит замыкание промежуточных герконов и загорание одновременно двух соседних светодиодов, тем самым осуществляется индикация промежуточных значений уровня, например, 81,5%, 82,5%, 83,5%, 84,5%. Светодиоды 8 загораются в импульсном режиме при достижении жидкостью соответствующего уровня в цистерне 2. Так, два первых из светодиодов загораются в зеленый цвет, когда цистерна 2 наполнена на 80% и 82% соответственно. Третий и четвертый светодиоды загораются в белый цвет, когда цистерна 2 наполнена на 83% и 84% соответственно. Загорание пятого светодиода (желтый цвет) сообщает о том, что цистерна заполнена на 85% от его объема. В случае, если плотность жидкости р≥0,615 г/см, поплавок 5, находящийся в контролируемой жидкости, также всплывает и замыкает соответствующий геркон 9. Шестой светодиод загорается при достижении критического уровня жидкости в цистерне более 85% или при одновременном достижении двух условий:
- «легкий» поплавок 4 достигает положения соответствующего уровню жидкости 81,5% - максимально или критически допустимый уровень для тяжелых продуктов, плотность которых р≥0,615 г/см.
- «тяжелый» поплавок 5 всплывает и замыкает соответствующий геркон.
Таким образом, использование предлагаемого устройства обеспечивает не только определение уровня жидкости, но и определение возможного перегруза при наполнении резервуара (цистерны), предназначенной для перевозки жидкой среды, в частности сжиженных углеводородных газов (СУГ), за счет получения дополнительной информации о плотности СУГ.