Пристрій для визначення рівня рідини

Пристрій для визначення рівня рідини, який містить трубку, виконану з оптично прозорого матеріалу, джерело та приймач випромінювання, які розташовані на одному рівні з різних боків трубки, який відрізняється тим, що має встановлену на виході з джерела випромінювання діафрагму з прямокутним отвором, більша сторона якого розташована перпендикулярно поздовжній осі трубки, яку виконано в поперечному перерізі в формі кола, при цьому довжина більшої сторони прямокутного отвору діафрагми не перевищує внутрішнього діаметра трубки, а довжину його меншої сторони обрано рівною 0,1-0,5 мм ні скло-повітря або залишкова рідина-повітря Точне вимірювання рівня рідини пристрій не забезпечує Відомий також, вимірювач рівня прозорої рідини за А С СРСР № 1578494, МПК5 G01F28/30, 15 07 1990, що містить індикаторну трубку, оптичний канал з випромінювача та фотоприймача, які встановлено в одній площині оптичного каналу з протилежних боків індикаторної трубки Для підвищення чутливості для змочуючої рідини в індикаторну трубку встановлено прозору плоску перегородку паралельно поздовжній осі трубки, яка утворює в ній дві сполучені порожнини різного поперечного перерізу так, ще рівень низу меніска рідини в одній порожнині знаходиться на рівні або нижче, чим рівень верху меніска в ІНШІЙ порожнині Фотоприймач вироблює керівний сигнал тільки тоді, коли улучає в смугу затінення світлової течи, яка дорівнює сумі висот двох менісків Основними недоліками аналога є відсутність точності визначення рівня рідини, наявності або відсутності и в ємності, а також конструктивна складність пристрою, викликана введенням додаткової прозорої перегородки, її фіксуванням в трубці Найближчим аналогом є пристрій для визначення рівня рідини за А С СРСР № 1668871, МПК5 G01F23/00, 07 08 1991, який містить трубку, виконану з оптичне прозорого матеріалу, джерело О со 1301 та приймач випромінювання, які розташовані на одному рівні з різних боків трубки Основними недоліками найближчого аналога є недостатньо висока точність визначення рівня рідини, конструктивна та технологічна складність виготовлення, тривалість та складність процесу підготування пристрою до експлуатації Вказані фактори викликані тим, що трубка має форму лінзи в поперечному перерізі, яку їй надають перед початком роботи В зв'язку з чим процес тарирування багатостадійний та містить шукання місця розташування джерела та приймача випромінювання за неоднократного заповнення трубки рідиною та її зливання, а також використання спеціальної оптичної апаратури, наприклад, коліматора Недостатньо висока точність визначення рівня рідини пояснюється похибками, утвореними під час визначення місця розташування фокуса та подвійного фокуса утвореної двоопуклої лінзи, від якого залежить одержання приймачем максимуму випромінювання В випадку розташування випромінювача та приймача на оптичній осі лінзи з відхиленнями від вимог оптики приймач випромінювання буде видавати неточний сигнал про наявність рідини В основу корисної моделі поставлено задачу здійснення пристрою для визначення рівня рідини, який, завдяки введенню нового конструктивного елемента, його розташуванню, формі виконання та параметрів, дозволить підвищити точність визначення рівня рідини, наявність або її відсутність Наступним технічним результатом є простота конструкції, використання під час експлуатації, скорочення часу тарирування Поставлена задача вирішується тим, що пристрій для визначення рівня рідини, який містить трубку, виконану з оптичне прозорого матеріалу, джерело та приймач випромінювання, які розташовані на одному рівні з різних боків трубки, також має встановлену на виході з джерела випромінювання діафрагму з прямокутним отвором, більша сторона якого розташована перпендикулярно поздовжній осі трубки, яку виконано в поперечному перерізі в формі кола, при цьому довжина більшої сторони прямокутного отвору діафрагми не перевищує внутрішнього діаметра трубки, а довжину його меншої сторони обрано рівною 0,1 - 0,5мм Технічний результат досягається завдяки новій взаємодії світлової течи, перетвореної діафрагмою в прямокутний промінь встановлених параметрів, з круглою трубкою з рідиною, без неї та меніском рідини В першому випадку ця взаємодія дозволяє використати ефект циліндричної лінзи без и спеціального формування та одержати точний сигнал про наявність рідини, в другому випадку - одержати точний сигнал про її відсутність, в третьому - використати ефект призми та одержати точнім сигнал про рівень рідини під час взаємодії прямокутного променя з її меніском, який не перевищує його висоту Лабораторні випробування показали, що обрані параметри прямокутного отвору діафрагми є оптимальними та забезпечують досягнення технічного результату за різних прозорих рідинах На фіг 1 наведено загальну конструктивну схему пристрою в розрізі, на фіг 2 - розріз за А-А на фіг 1, на фіг 3 - розріз за Б-Б на фіг 1, на фіг 4 схематично показаний пристрій у випадку проходження меніска рідини крізь зону світлової течи, на фіг 5 - теж саме в випадку наявності рідини в трубці, на фіг 6 - теж саме в випадку наявності в трубці повітря, на фіг 7 - показано сигнали, видаваємі пристроєм - напруга "U" залежно від висоти "Н" рівня в трубці Пристрій для визначення рівня рідини містить трубку 1 з оптично прозорого матеріалу, наприклад, скляну, яка в поперечному перерізі виконана в формі кола, джерело 2 випромінювання та приймач 3 Бони розташовані в корпусі 4 навпроти один одного Джерело 2 випромінювання може бути у вигляді джерела видимого або інфрачервоного випромінювання залежно від прозорості трубки 1 та рідини Джерело 2 випромінювання та приймач 3 розташовані на одному рівні з різних боків трубки 1 Як джерело 2 випромінювання та приймач 3 використовують стандартні елементи та вибір їх визначається характером рідини Наприклад, за використання як джерела 2 випромінювання світлодюда типу АЛ107Б, як приймач 3 інфрачервоного випромінювання використовують фотодюд типу ДЗОЗА На виході з джерела 2 випромінювання в корпусі 4 встановлено діафрагму 5 з прямокутним отвором Його більша сторона розташована перпендикулярно поздовжній осі трубки 1 та и довжина "L" не перевищує внутрішнього діаметра трубки 1 Довжину меншої сторони "п" прямокутного отвору діафрагми 5 обрано рівною 0,1 - 0,5мм, що практично менше висоти меніска будь-якої прозорої рідини Джерело 2 та приймач 3 випромінювання зв'язані з блоком 6 живлення Залежно від довжини хвилі випромінювання використовують різні фотоприймачі 3 Приймач 3 випромінювання з'єднаний з блоком 7, котрим може бути пристрій індикації наявності або відсутності рідини, проходження меніска рідині в трубці 1, або пристрій для подання сигналу виконавчому механізмові на подавання рідини або припинення її подавання (електричну схему не показано) Для запобігання уламки та зручності використання трубка 1 розташована всередині металевого кожуха 8 із проміжком, який має вікна 9, що розташовані навпроти один одного та служать для пропускання світлової течи від джерела 2 випромінювання до приймача 3 На ЗОВНІШНІЙ поверхні кожуха 8 виконано точну різь яка взаємодіє з гайками в вигляді дисків 10 та 11 Диск 10 призначений для встановлення на ньому корпусу 4, а диск 11 - для його фіксування Вздовж довжини трубки 1 може бути виконано кілька пар вікон 9, різьбових ділянок з дисками 10 та 11 для визначення рівня рідини, и наявності або відсутності на різній висоті Пристрій працює таким чином Корпус 4 з джерелом 2 випромінювання, діафрагмою 5 та приймачем 3 встановлюють на диску 10, який розташовано в зоні вікон 9, та фіксують диском 11 При цьому джерело 2 випромінювання та приймач З знаходяться на одному рівні з різних боків трубки 1, тобто знаходяться в одній площині оптичного каналу, а більша сторона прямокутного отвору діафрагми 5 розташована перпендикулярно поздовжній осі трубки 1, яка сполучається, напри 1301 клад з ємністю для рідини (не показана) Джерело 2 випромінювання постійно висилає світлову течію, яка прямокутним отвором діафрагми 5 перетворюється на прямокутну завданих параметрів За проходження прямокутної течи крізь круглу трубку 1 у випадку наявності в ній рідини 12 (фіг 5) утворена циліндрична лінза фокусує його на приймач 3 випромінювання Останній видає сильний сигнал - крива "а" на фіг 7, який сприймає блок 7 У випадку перетинання рухливим меніском 13 рідини 12 (фіг 4) прямокутної світлової течи, меншої, ніж висота меніска, призма, утворена граничною поверхнею меніска 13 та внутрішнєю поверхнею трубки 1, повністю заломлює світлову течію При >ІГ 1 ймач 3 затінюється, напруга на його виході стає рівною нулю - точка "с" на фіг 7 На блок 7 надходить точний сигнал про находження рівня рідини За находження в трубці 1 повітря (фіг 6) прямокутна світлова течія через різницю коефіцієнтів заломлення повітря та матеріалу трубки 1 частково відбивається від її внутрішній поверхні, та, кілька ослаблена, надходить на приймач 3 випромінювання, який видає ВІДПОВІДНИЙ сигнал - крива "а" на фіг 7, який сприймає блок 7 Таким чином, пристрій забезпечує видавання точних сигналів, які характеризують наявність на завданому рівні меніска, рідини або повітря 1301 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71