Opis patentowy opublikowano: 30.04.1982 113465 Int. Cl.* G01F 23/12 Twórca wynalazku: Zoltan Pazsint Uprawniany z paten!tu: Metefcm Miiszerkcszitó Ipari Szóvetkezet, Buda¬ peszt (Wegry) Cyfrowy miernik i wskaznik poziomu cieczy w zbiornikach Ptnzedmioitem wynalazku jest cyfrowy miernik i wskaznik poziomu cieczy w zbiornikach.Przyrzad wedlug wynalazku sluzy do ciaglego, automatycznego, precyzyjnego i niezawodnego po¬ miaru i cyfrowego wskazywania poziiomu cieczy w zbiornikach, jak równiez do wlaczania lujb re¬ gulacji silnika elektrycznego sprzezonego z pom¬ pa zasilajaca przy zadanych wartosciach pozio¬ mu. Przyrzad moze równiez sluzyc do bardzo dok¬ ladnego zdailnego wskazywania poziomu cieczy.Znane sa rózne rozwiazania zagadndenda pomia¬ ru badz wskazywania poziomu cieczy w zibiorni- kach. Najprostsze z nich polega na stosowaniu plywaka zawieszonego na linie, która przerzucona jest przez jeden lub kilka bloków na zewnatrz zbiornika i na której zewnetrznym koncu za¬ wieszony jest przeciwciezar. Praeciwciezar sluzy jednoczesnie jako wskaznik przemieszczaijacy sie wzdluz skali, przy czym wysokosc zawieszenia przeciwciezaru odpowiada poziomowi cieczy w zbiorniku, a zmiana tej wysokosci swiadczy o zmianie poziomu cieczy.Jedno z dobrze znanych rozwiazan polega na tym, ze na swobodnym koncu liny nawinietej na beben, której drugi koniec jest przymocowany do bebna, zawieszony jest umieszczony w zamknietej rurze ruchomy ciezar, odwzorowujacy ruchy sprze¬ zonego z nim magnetycznie plywaka, ta, ze przy opus&jczandiu sie tego plywaka lina oldwtija sie z bebna powodujac jego obrót i równoczesnie na- 2 piecie odpowiedniej sprezyny. Przy podnoszeniu sie poziomu cieczy napiecie liny slabnie i spre¬ zyna obraca bejben w odwrotnym tóerunku ultorzy- mujac napiecie liny. Za posrednictwem* przekladni 5 pasowej beben uruchamia odpowiedni mechanizm wskazujacy poziom cieczy.Znany jest równiez wskaznik poziomu, zaopa¬ trzony w plywak dzwigniowy, opisany w wegier¬ skim opisie patentowym 163603. 10 Znane rozwiazanie, stosowane przy rozliczeniach finansowych, polega na tym, ze poprzez przezna¬ czony do tego celu króciec wprowadza sie tasme pomiarowa z ciezarem na koncu. Nasjtejpnie tas¬ me szybko wyjmuje sie i okresla dlugosc odcinka 15 zwilzonego ciecza przyjmowana do rozliczen. Na podobnej zasadzie oparta jest metoda polegajaca na uzyciu drazka pomiarowego zamiast tasmy.Metoda recznego pomiaru z uzyciem tasmy po- - miarowej czy tez drazka pomiarowego ma duza 20 wade, polegajaca na tytm, ze odczytana wartosc, zwlaszcza w przypadku lotnych rozpuszczalników na przyklad eteru, acetonu, alkoholu, czy benzy¬ ny jest mniejsza od wartosci rzeczywistej. Mimo, ze tasma czy tez drazek jest wyjmowana bardzo 25 szybko, to jednak ciecz stopniowo splywa do miar¬ ki, pozostawiajac bardzo cienka warstwe, która przy wyjmownaiu miarki szybko paruje, a widoczny na tasmie lub drazku obszar zwilzenia nie odpo¬ wiada dokladnie faktycznemu poziomowi cieczy. 30 Ten blad pomiarowy znacznie sie zwieksza pod- 113 465113 465 3 4 czas upalów. Próbuje sie go zmniejszyc przez po¬ krywanie kreda zwilzonego obszaru w celu aminiej- sziemia szybkosci parowania cieczy z powierzchni pokrytej ziarnami kredy, a zatem i zmniejszenie bledu pomiaru.Opisana metoda nie moze byc stosowana pod¬ czas deszczu w przypadku zbiorników usytuowa¬ nych na zewnatrz budynków ze wzgledu na splu¬ kiwanie powierzchni narzedzia pomiarowego woda w deszczowa.Znane rozwiazanie z kondensatorem ma wade polegajaca na koniecznosci stosowania pomocnicze¬ go zródla energii elektrycznej równiez przy od¬ czycie lokalnym, co powoduje wzrost kosztów, poza tym rozwiazanie *to nie zawsze moze byc sto¬ sowane i nie zapewnia odipowieldlnietj dojkladinotóci, czesto okreslanej w miliirneibrach.Najwieksza wada znanego najprostszego roz¬ wiazania z uzyciem plywaka, liny i wskaznika — przeoiwoiejzaru jest to, ze wymaga ono. stosowania skali o wysokosci równej najwiekszej zmianie po¬ ziomu cieczy. Wskutek tej niedogodnosci rozwia¬ zanie to nie jest rozpowszechnione w praktyce.Wada najbardziej rozpowszechnionego w prak¬ tyce rozwiazania ze sprzezeniem magnetycznym jest duzy koszt i pracochlonnosc wykonania po¬ szczególnych elementów, na przyklad przekladni z kolami zebatymi, licznika skoków, bedacych zródlem wielu bledów. Poza tym sprzezenie mag¬ netyczne musi pokonac nie tylko opory giecia liny i sile sprezyny nacinajacej, lecz równiez opory tarcia bardzo zlozonej konstrukcji. Zawieszony na linie ciezar sprzegla magnetycznego nie jesit skom¬ pensowany, dlatego poitrzebny jest wiekszy, sil- niejisizy magnes, który przy zmianie kierunku po- rusziamia sie (napelnianie lub opróznianie) wyka¬ zuje stopniowo duzy poslizg, co równiez powoduje zwiekszenie bledu.Zadaniem wynalazku bylo zaprojektowanie cyf¬ rowego miernika i wskaznika poziomu odznacza¬ jacego sie duza niezawodnoscia i dokladnoscia po¬ miaru poziomu cieczy przeznaczonego do ciaglego pomiaru i wskazywania poziomu cieczy w zbior¬ nikach nadajacego sie przy tym do wykorzysta¬ nia przy zdalnym sterowaniu dzialaniem urza¬ dzen wspólpracuacyoh ze zbiornikami cieczy.Zadanie zostalo zrealizowane w wyniku zapro¬ jektowania miernika i wskaznika poziomu cieczy w zbiornikach zawierajacejgo zaopatrzona przy¬ najmniej w jedno okienko glowice, ramie urza¬ dzenia pomiarowego, plywak i sprzeglo magnetycz¬ ne, zgodnie z wynalazkiem miernik zawiera co najmniej jeden, korzystnie wykonany z niemagne¬ tycznego^ gietkiego i odpowiednio do pozadanej dokladnosci malo rozciagliwego materialu i zao¬ patrzony w oznaczenia liczbowe organ pomiaro¬ wy, którego znajdujacy sie w glowicy urzadzenia odcinek podtrzymywany jest przez element pro¬ wadzacy. Na dlugosci organu pomtiarowego w od¬ powiednio dobranych odstepach naniesione sa licz¬ by calkowicie odpowiadajace wartosci mierzonej, przy czym w obszarze kazdej wartosci cyfrowej naniesione sa korzystnie, kreski podzialowe.Równoczesnie miedzy wartoscia i wzajemnymi odleglosciami oznaczen cyfrowych i wymiarami okienka istnieje zaleznosc polegajaca na tym, ze w okienku poza naniesionym na organie pomiaro¬ wym oznaczeniem aktualnej wartosci mierzonej widoczne jiest okolo trzech czwartych sasiedniego 5 oznaczenia.Do czesci organu pomiarowego umieszczonego w ramieniu urzadzenia, przymocowany jest cie¬ zar, bedacy czescia sprzegla magnetycznego w ten sposób, ze przy wystepowaniu sprzezenia mage- tycznego pomiedzy tym ciezarem i ciezarem u- mdeszczonym na znajdujacym sie na powierzchni cieczy plywaku, w okienku wiidoicztny jest odci¬ nek odpowiedniej stirony organu pomiarowego z naniiesiona przyblizona wartoscia wysokosci po¬ ziomu cieczy. Organ pomiarowy jest przy tym bezposrednio lub posrednio polaczony z przeciw¬ ciezarem w ten sposób, ze odcinek organu po¬ miarowego, znajdujacy sie miedzy umieszczona w glowicy rolka prowadzaca i umieszczonym w ra¬ mieniu, bedacy czescia sprzegla magnetycznego, przeciwciezarem jest odpowiednio napiety przy dowolnym poziomie cieczy w zbiorniku.Miernik jest równiez zaopatrzony w sprezyne napedowa polaczona z organem pomiarowym lub z wieloma takimi organami w ten sposób, ze przy¬ najmniej znajdujacy sie miedzy umieszczonymi w glowicy elementem i znajdujacym sie w ramie¬ niu ciezarem odcinek organu pomiarowego pozo¬ staje odpowiednio napiety przy dowolnym pozio¬ mie cieczy w zbiorniku.Dolna czesc przestrzeni wewnetrznej ramienia urzadzenia zatopatrziona jest w co najmniej jeden element prowadzacy, a organ pomiarowy z pola¬ czonymi koncami przerzucany jest przez wspo¬ mniany element prowadzacy, jak i przez element prowadzacy umieszczony w glowicy.W okienku urzadzenia umieszczony jest ele¬ ment znajdujacy sie na wysokosci odpowiadaja¬ cej oznaczeniu wysokosci poziomu cieczy.Organ poirmiarawy zaopatrzony jest równiez w element sterujacy, któremu przyporzadkowany jest co najmniej jeden lacznik, a w miejscu styku or¬ ganu pomiarowego i lacznika znajduje sie co najmniej jeden element podpierajacy.Miernik polaczony" jest z urzadzeniem telewizji przemyslowej, przy czym' komora skierowana jest na te czesc i strone organu pomiarowego, na któ¬ rej wskiazywane sa przyblizone wartosci poziomu cieczy, a monitor umieszczony jest w pewnej od¬ leglosci.Kamera zaopatrzona w obiektyw o odpowied¬ niej ogniskiowej polaczona jest konstrukcyjnie z zaopaftrziona w okienko glowica. Korzystnym jest, gdy kamera urzadztenia telewizyjnego zaopatrzo¬ na w obiektyw o odpowiedniej ogniskowej od¬ dzielona jest od zaopatrzonej w okienko glowicy.W stosunku do znanych rozwiazan miernik, bajdz wskaznik poziomu wedlug wynalazku jest znacz¬ nie prostszy, odznacza sie wieksza niezawodnoscia, mniejszymi kosztami wytwarzania a równoczesnie zapewnia dokladnosc, wystarczajaca do dokony¬ wania rozMiczen oficjalnych oraz duza trwaloscia.Dzieki zastosowaniu rozwiazania wedlug wyna¬ lazku mozna zapewnic statyczne skompensowanie sily, wywolanej w linie przez zawieszony, na niej 15 20 as 30 31 40 45 50 55 60113 465 ciezar oraz praktycznie bezsMzgiowe dzialanie sprzegla, co powoduje zwiekszenie dokladnosci po¬ miaru i niezawodnosci dzialania.Poniewaz ani z literatury fachowej, ani z prak¬ tyka takie rozwiazanie nde jest znane, mozna je uwazac za nowe i postepowe, /.umozliwiajace przy tym osiagniecie korzystniejszych skutków technicz¬ nych i wyzszej efektywn-osci w stosunku do zna¬ nych rozwiazan. Nowy charakter techniczny roz¬ wiazania umozliwia tworzenie wiejkszej liczby przykladów wykonania. Mozliwe jest jego stoso¬ wanie praktyczne, poniewaz rozwiazanie daje w produkcji powtarzalne wynika, dziejki czemu pro¬ dukcja seryjna nie przedstawia trudnosci.Rozwiazanie techniczne wedlug wynalazku za¬ pewnia, ze przy zastosowaniu co najmniej jedne¬ go wykonanego korzystnie niemagnetycznego giet¬ kiego i odpowiednio do pozadanej dokladnosci malo rozciagliwego materialu i zaopatrzonego w ozna¬ czenia liczbowe, organu pomiarowego (na przyk¬ lad tasmy pomiarowej) oraz co najmniej jednego elementu prowadzacego', na przyklad rolki pro¬ wadzacej, mozliwe jest skonstruowanie miernika, badz wskaznika poziomu o duzej niezawodnosci i malej Liczbie zródel bledów, który przy nieskom¬ plikowanej konserwacji ma duza trwalosc.Przyrzad moze byc napedzany sila sprezyny lub sila ciezaru i moze sluzyc do lokalnej imdykacji lub, przy uzyciu zewnetrznej energii pomocniczej, na przyklad elektrycznej, do zdalnego sterowania lub zdalnego odczytu. Latwo przy tym osiaga sie dokladnosc, wymagana przy pomiarach urzedo¬ wych oraz latwo realizuje sie. indyjkacje cyfrowa, przy czym mozliwy do wyeliminowania jest blad spowodowany duza lotnoscia cieczy, gdyz urza¬ dzenie wedlug wynalazku mozna umiescic we¬ wnatrz hermetycznego zbiornika cieczy.Wynalazek jest nizej objasniony w korzystnym przykladzie wykonania, przedstawionym na zala¬ czonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie w przekroju podluznym oraz sposób jego umieszczenia w zbiorniku; fig. 2 przedstawia glowice urzadzenia w przekroju podluznym oraz przyklad realizacji zdalnego sterowania, a fig, 3 przedstawia przyklad wykonania glowicy urza¬ dzenia z widoczna w okienku zmierzona wartoscia poziomu.Ramie 1 urzadzenia tworzy hermetycznie za¬ mknieta od dolu rura z materialu niemagnetycz¬ nego. Ramie 1 moze byc wykonane w postaci rury z podluzna scianka rozdzielajaca lub bez niej, moze równiez skladac sie z wiekszej liczby odcin¬ ków rur, na przyklad z dwóch odcinków. Górna czesc ramienia 1 urzajdzenia. zakonczona jest glo¬ wica 3, Jctóra w korzystnym przykladzie wykona¬ nia wynalazku zaopatrzona jest. w przynajmniej jedno okienko sluzace do odczytywania wielkosci mierzonej; Ramie 1 jest zanurzone odpowiednio gleboko w cieczy i za pomoca elementów mocujacych, na przyklad kolnierza, przyitwierdeone do zbiornika.Na ramieniu 1 usadzony jest, dokladnie odwzoro¬ wujacy zmiany wysokosci lustra cieczy, plywak 5, na przyklad w postaci otaczajacej ramie 1 piers¬ cienia. Na plywaku 5 na przyklad w jego wnetrzu oraz wewnajtrz ramienia 1 umieszczone sa, przy¬ najmniej po jednym, ciezary 6, 7 wykonane z ma¬ terialu ma@netycznego, z których przynajmniej je¬ den jest magnesem trwalym, przy czym te znaj- 5 dujace sie w sasiedztwie ciezary tworza sprzeglo magnetyczne.Cecha wynalazku jest stosowanie, odpowiednio gietkiego i wykonanego z materialu, korzystnie niemagnetycznego o malej w stosunku do zadanej 10 dokladnosci pomiaru rozciagliwosci, organu pomia¬ rowego 8, na przyklad tasmy pomiarowej lub lan¬ cucha pomiarowego, przerzuconego przez przynaj¬ mniej jeden, umieszczony w glowicy 3, element prowadzacy 9, na przyklad rolke. 15 W przedstawionym na rysunku przykladzie wy¬ konania obydwa konce organu pomiarowego 8 sa odpowiednik) gleboko wpuszczone w ramie 1 u- rzadzenia pomiarowego — przy czym Jeden koniec wsominianego organu pomiarowego polaczony jest 20 w ten sposób z ciezarem 7 — bedacym czescia sprzegla magnetycznego, ze przy wystepowaniu sprzezenia magnetycznego pomiedzy tym ciezarem i ciezarem 6, umocowanym na plywaku 5, w okien¬ ku 7 widoczny jest wlasciwy odcinek wlasciwej 18 strony organu pomiarowego 8 z naniesiona war¬ toscia poziomu cieczy (np. w centymetrach lub lit¬ rach).Na drugiej czesci organu pomiarowego 8 umiesz¬ czony jest, korzystnie wykonany z materialu mie¬ so magnetycznego przeciwciezar 18, wzdluz organu pomiarowego w odpowiednio dobranych odstepach naniesione sa cyfrowe oznaczenia wielkosci mie¬ rzonej (np. 147 cm), przy czym w obszarze jedne¬ go oznaczenia cyfrowego moga byc wykonane kre- 35 ski podzialowe. Pomiedzy wielkoscia oznaczen cyf¬ rowych i ich wzajemna odlegloscia oraz wielkos¬ cia okienka 2 istnieje taka zaleznosc, ze przy po¬ jawieniu sie znaczenia wlasciwego dla danej war¬ tosci poziomu w okienku 2 widoczne jest sajsied- 40 nie oznaczenie cyfrowe do trzech czwartych jego wysokosci.Przy stosowaniu odpowiednio szerokiego i dlu¬ giego organu pomiarowego 8 lub przy stosowaniu kilku umieszczonych obok siebie organów potnia- 45 rowych z kilkoma okienkami mozna dokonywac odczytu wartosci mierzonej w kilku jednostkach miary (na przyklad cm i •/•).W przedstawionym przykladzie wykonania nie jest stosowany organ pomiarowy 8 z polaczonymi S0 koncami. Mozliwe jest jednak równiez wykonanie organu pomiarowego 8 w postaci petli zamknie¬ tej i z przeciwciezarem. Wtedy dolna czesc ra¬ mienia 1 urzadzenia jest zaopatrzona w element prowadzacy, jednak ani stosowanie organu pomia- 58 rowego w postaci petli zamknietej ani stosowanie doinego elementu prowadzacego, czy tez wdeflu ta¬ kich elementów, nie zmieniaja istoty wynalazku.Istoty wynalazku nie zimienia równiez wykona¬ nie elementu prowadzacego w postaci bebna, na •0 który z jednej strony nawiniejty jest organ po¬ miarowy 8, a z drugiej — zaopatrzona w prze¬ ciwciezar lina, tasma, lancuch lub iirmy gietki ete- rnent, na przyklad drut, w ten sposób, ze organ pomiarowy 8 pozostaje napiety w dowolnym •l swoim polozeniu.113 465 9 10 napinania jest przez przytwierdzony do bebna or¬ gan pomiarowy 8. Pnzy podnoszeniu sie plywaka 5 sprezyna na powrót nawija organ pomiarowy 8 na beben.We wszystkich przykladach wykonania z uzy¬ ciem organu pomiarowego w ksztalcie pasa trans¬ misyjnego dzialanie urzadzenia przebiega naste¬ pujapo.Ptrzy oddzialywaniu na bedacy czescia sprzegla magnetycznego ciezar 7 sily, przekazywanej z ply¬ waka 5 badz z umieszczonego wewnatrz niego cie¬ zaru 6, cieziar 7 przesuwa organ pomiarowy w od¬ powiednim kierunku i o okreslony odcinek, wymu¬ szajac jego ruch obrotowy.W przykladzie wykonania nadajacym sie do zdal¬ nego sterowania element sterujacy 12 lub wiek¬ sza ich liczba* przesuwajac wzdluz lacznika 13, po¬ woduje zwieranie i rozwieranie jego styków. Przez stosowanie elementu podpierajacego 14 zapobiega ocMiylaniiu sie organu pomiarowego 8 i elemen¬ tów sterujacych 12 od wlasciwej pozycji pod dzia¬ laniem ramienia lacznika 13. , Jak wynika z opisu, urzadzenie wedlug wyna¬ lazku ma bardzo prosta konstrukcje, duza nieza¬ wodnosc i trwalosc nadaje sie do precyzyjnych pomiarów i moze byc realizowane niewielkimi kosz¬ tem. Wyjatkowa jego zaleta jest fakt, ze zuzycie ruchamyich elementów (na przyklad lozysk rolek prowadzacych)' nie wplywa na dokladnosc pomia¬ ru.Przedstawiione rozwazanie wedlug wynalazku jest nowymi i postepowym rozwiazaniem technicz¬ nym i moze byc z powodzeniem wykorzystane w praktyce. PL