Автоматичний регулятор рівня рідини

Винахід відноситься до систем автоматики і може бути використаний в пристроях для автоматичної підтримки рівня рідини в резервуарах машин і апаратів різного функціонального призначення. Відомо автоматичний регулятор рівня рідини, що містить зв'язаний з резервуаром датчик рівня рідини у вигляді поплавкової камери з поплавком, прикріпленим до привідного важеля, клапан для регулювання подачі рідини в резервуар, механізм привода клапана (див. Кожевников С.Н., Есипенко Я.И., Раскин Я.М., Ме ханизмы. Справочник. Изд. 4-е, перераб. и доп. Под ред. С.Н. Кожевникова. - М.: Ма шиностроение, 1976. -784с., с.783). Цей автоматичний регулятор рівня рідини обрано за прототип. Недоліком відомого пристрою є наявність у ньому досить великої кількості рухомих ланок, що утворюють ще більшу кількість різнорідних рухомих з'єднань, внаслідок чого потрібні його ретельне обслуговування, часта перевірка, тобто він не має достатні надійність і довговічність. В основу винаходу поставлено задачу удосконалення автоматичного регулятора рівня рідини шляхом використання в ньому циліндра з підпружиненим поршнем, що виконують функції датчика рівня рідини, механізму привода клапана для регулювання подачі рідини й самого клапана, що приведе до істотного спрощення виготовлення та обслуговування пристрою, підвищенню його надійності і довговічності. Поставлена задача досягається тим, що в а втоматичному регуляторі рівня рідини, що містить зв'язаний з резервуаром датчик рівня рідини у вигляді поплавкової камери з поплавком, прикріпленим до привідного важеля, клапан для регулювання подачі рідини в резервуар, механізм привода клапана, відповідно до винаходу, датчик рівня рідини виконано у вигляді циліндра з підпружиненим до нього поршнем, при цьому порожнина циліндра з боку непідпружиненого торця поршня герметично з'єднана за допомогою трубопроводу з порожниною резервуара через виконаний в його верхній стінці отвір, у циліндрі виконано два наскрізних, розташованих діаметрально протилежно, радіальні отвори однакового діаметра, один з яких з'єднано з трубопроводом підведення до даного пристрою рідини, а другий - з трубопроводом підведення рідини до резервуара через отвір у нижній його стінці, у поршні виконано кільцеву проточку шириною, рівною діаметру наскрізних радіальних отворів у циліндрі, а в бічній стінці резервуара виконано отвір на рівні нижньої границі рівня рідини, що максимально допускається, до якого приєднано вертикально орієнтований трубопровід зв'язку з атмосферою, причому розташування кільцевої проточки в поршні і довжина пружини, що підпружинює поршень у циліндрі, у недеформованому стані відповідають збігу кільцевої проточки в поршні з наскрізними радіальними отворами в циліндрі, а характеристика пружини - переміщенню поршня під дією стиснутого повітря в резервуарі на величину, рівну ширині кільцевої проточки в поршні, довжина приєднаного до резервуара вертикально орієнтованого трубопроводу зв'язку з атмосферою відповідає підвищенню тиску в резервуарі. Завдяки ознакам, властивим винаходу, що заявляється, в автоматичному регуляторі рівня рідини різко зменшується кількість рухомих ланок і рухомих з'єднань, оскільки поршень є багатофункціональною ланкою, що одночасно виконує роль датчика, що реагує на зміну рівня рідини в резервуарі, клапана для регулювання подачі рідини в резервуар і механізму привода цього клапана. Таким чином, істотно спрощуються виготовлення і обслуговування автоматичного регулятора рівня рідини, підвищуються його надійність і довговічність. Сутність винаходу пояснюється кресленням, на якому зображено схему автоматичного регулятора рівня рідини. Датчик рівня рідини в резервуарі 1 виконано у вигляді циліндра 2 з поршнем 3, підпружиненим до циліндра 2 пружиною 4. Порожнина циліндра 2 з боку непідпружиненого торця поршня 3 герметично з'єднана за допомогою трубопроводу 5 з порожниною резервуара 1 через виконаний у його верхній стінці отвір 6. У циліндрі 2 виконано наскрізні, розташовані діаметрально протилежно, радіальні отвори 7 і 8 однакового діаметра. Отвір 7 з'єднано з трубопроводом 9 підведення до даного пристрою рідини, а отвір 8 - з трубопроводом 10 підведення рідини до резервуара 1 через отвір 11 у нижній його стінці. У поршні 3 виконано кільцеву проточку 12, ширина якої дорівнює діаметру отворів 7 і 8 у циліндрі 2. У бічній стінці резервуара 1 виконано отвір 13 на рівні нижньої границі заповнення резервуара рідиною, що максимально допускається, до якого приєднано вертикально орієнтований трубопровід 14 зв'язку з атмосферою. Розташування кільцевої проточки 12 у поршні 3 і довжина пружини 4 у недеформованому стані повинні відповідати збігу кільцевої проточки 12 поршня 3 з отворами 7 і 8 у циліндрі 2. Характеристика пружини 4 повинна відповідати переміщенню поршня 3 під дією стиснутого повітря в резервуарі 1 на величину, рівну ширині виконаної в ньому кільцевої проточки 12, при зміні рівня рідини в резервуарі 1 від нижньої границі рівня, що максимально допускається, до верхньої границі рівня, що максимально допускається. Довжина приєднаного до резервуара 1 вертикально орієнтованого трубопроводу 14 зв'язку з атмосферою повинна забезпечувати запобігання витікання через неї рідини при підвищенні тиску в резервуарі 1 у результаті зміни рівня рідини в ньому від нижньої границі величини, що максимально допускається, до верхньої границі рівня, що максимально допускається. Автоматичний регулятор рівня рідини працює наступним чином. Насамперед слід зазначити, що в будь-якому автоматичному регуляторі рівня рідини під час закривання клапана відбувається зміна рівня рідини в резервуарі в деяких межах, які ми назвали нижнім рівнем рідини, що максимально допускається, і верхнім рівнем рідини, що максимально допускається. На початку заповнення резервуара 1 рідиною тиск повітря в порожнині резервуара 1 і в порожнини циліндра 2 з боку непідпружиненого торця поршня 3 дорівнює атмосферному, пружина 4 знаходиться в недеформованому стані, вільно торкаючись торця поршня 3 і торцевої поверхні циліндра 2. При цьому кільцева проточка 12 поршня 3 збігається з отворами 7 і 8 циліндра 2, забезпечуючи максимальне проходження рідини з трубопроводу 9 у трубопровід 10 і резервуар 1 через отвір 11 у його нижній стінці. В міру заповнення резервуара 1 рідиною повітря, що ви тискується з нього, виходить через отвір 13 у резервуарі 1 і трубопровід 14 в атмосферу. При досягненні рідиною нижньої границі рівня, що максимально допускається, вона перекриває отвір 13 у резервуарі 1. Тиск у порожнині резервуара 1 починає зростати. Оскільки порожнини резервуара 1 і циліндра 2 з боку непідпружиненого торця поршня 3 з'єднані між собою трубопроводом 5, то починається підвищення тиску повітря вище атмосферного і у зазначеній порожнині циліндра 2. Поршень 3 починає своє переміщення, поступово стискаючи пружину 4. При цьому починається зсув його кільцевої проточки 12, викликаючи зменшення прохідних перерізів в отворах 7 і 8 циліндра 2. З досягненням рівня рідини в резервуарі 1 верхньої границі значення, що максимально допускається, поршень 3 цілком перекриває отвори 7 і 8 циліндра 2 і подача рідини в резервуар 1 цілком припиняється. Рівень рідини в трубопроводі 14 завдяки зазначеній в описі винаходу його довжині також зупиняється на визначеній висоті і витікання з нього рідини в атмосферу неможливе. В міру зменшення рівня рідини в резервуарі 1 почнеться процес поступового зменшення тиску стисн утого в ньому повітря і переміщення поршня 3 під дією пружини 4 у зворотному напрямі, що викличе збільшення прохідних перерізів в отворах 7 і 8 циліндра 2 й збільшення подачі рідини в резервуар 1. При досягненні рідиною в резервуарі 1 нижнього рівня, що максимально допускається, наступає повний збіг кільцевої проточки 12 поршня 3 з отворами 7 і 8 циліндра 2, що відповідає максимальній подачі рідини в резервуар 1. Таким чином, у запропонованому автоматичному регуляторі рівня рідини усі функції, а саме функції датчика рівня рідини в резервуарі, механізму привода клапана для регулювання подачі рідини в резервуар і самого клапана виконує одна рухома ланка - поршень, завдяки чому істотно спрощуються виготовлення і обслуговування автоматичного регулятора рівня рідини, значно зростають його надійність і довговічність.