Диафрагменные сигнализаторы уровня наиболее просты по конструкции. Принцип их работы основан на свойстве сыпучего материала оказывать давление на стенки емкости, в которой он находится. Однако многие сыпучие материалы при длительном хранении могут слеживаться, налипать на стенки емкости и поверхности датчика. Поэтому диафрагменные сигнализаторы используют в основном для контроля верхнего предельного уровня материала в емкости.
Датчик уровня представляет собой алюминиевый корпус, внутри которого расположен кожух, тарелка, пружина, микропереключатель и переходная колодка для подключения проводов. В верхней части датчика находится мембрана. При накоплении материала над датчиком на высоте не более 200 мм его давление передается на резиновую мембрану и тарелку датчика. Тарелка нажимает на пружину, которая передает давление на штифт микропереключателя. Микропереключатель срабатывает и переключает свои контакты. После устранения подпора под действием пластинчатой пружины тарелки и штифт микропереключателя устанавливаются в исходное положение. После этого датчик готов к сигнализации при повторном подпоре. При монтаже датчиков в силосах и бункерах над датчиками устанавливают защитные козырьки.
У выпускаемых разными фирмами США мембранных реле для контроля уровня порошкообразных и гранулированных материалов мембраны сделаны из полихлорвинила, неопрена или других пластмасс в зависимости от контролируемой среды.
Маятниковые сигнализаторы уровня также используют для контроля предельных уровней сыпучих материалов в емкостях. Их принцип действия основан на отклонении чувствительного элемента под действием сыпучего материала, поступающего в емкость. Отклоняясь, элемент нажимает на шток переключателя, который при этом срабатывает и переключает свои контакты.
Конструктивная схема этого сигнализатора приведена на рис. 12.14. Внутри корпуса 1 расположен микропереключатель 2 типа МП-2101. Сверху корпус через резиновую прокладку 5 закрыт крышкой 3. К корпусу крепят кронштейн 11, с помощью которого сигнализатор устанавливают на стенке емкости.
Рис. 12.14. Маятниковый сигнализатор уровня СУ-1Ф
Для регулировки положения сигнализатора по вертикали во время монтажа в кронштейне имеются пазы. На двух кронштейнах на упругих лентах подвешен флажок 9, который через регулировочный винт 7 и шток 4 передает давление контролируемого материала на шток микропереключателя. Перемещения флажка ограничивает упор 8. Кабель, соединяющий контакты микропереключателя с цепями управления, вводят через сальниковое уплотнение 10. Сверху флажок прикрыт козырьком 6.
Электромеханические сигнализаторы уровня широко применяют для контроля уровня порошкообразных, мелкозернистых и кусковых материалов в емкостях. Эти сигнализаторы основаны на принципе торможения вращающегося элемента в среде сыпучего материала. В качестве вращающегося элемента можно использовать крыльчатку или гибкий щуп. Указатель уровня УКМ (рис. 12.15. а) применяется для контроля предельного уровня заполнения емкости мелким сыпучим материалом: цементом, песком, гравием, щебнем крупностью до 30 мм и т. п.
Рис. 12.15. Электромеханические сигнализаторы уровня:
указатель уровня УКМ (а) и его кинематическая схема (б);
указатели уровня СБ-24 (в) и СБ-24А (г)
В качестве вращающегося элемента в указателе применена крыльчатка 7, которую вращает через червячную передачу синхронный электродвигатель 1. По достижении материалом заданного уровня создаваемый им тормозной момент останавливает крыльчатку и соединенное с ней червячное колесо 2. При этом червяк 3, сидящий на валу электродвигателя, вращаясь, поступательно перемещается по валу и, сжав пружину 4, толкателем 5 нажимает на штифт микропереключателя 6, который разрывает цепь питания электродвигателя. Если уровень материала снижается, то пружина возвращает червяк в исходное положение, и микропереключатель включает электродвигатель указателя. Переключение контакта микропереключателя можно использовать для световой или звуковой сигнализации, а при автоматизированном технологическом процессе вместе с сигнализацией могут включаться катушки контакторов или магнитных пускателей, запускающих электродвигатели питателей и другую аппаратуру.
Выпускаются также сигнализаторы уровня сыпучих материалов СБ-24 и СБ-24А для подачи электрического сигнала о наличии или отсутствии сыпучего материала, такого как песок или цемент объемной массой 1100—1700 кг/м3. на заданной отметке в емкости.
Сигнализатор уровня СБ-24 (рис. 12.15, в) состоит из корпуса 9, крышки 10, электродвигателя 11, который через шариковую муфту с чашкой 8, валик 13 и валик-вставку 15 вращает щуп 18, и
двух микропереключателей 12, управляющих загрузочно-разгрузочными механизмами или цепями сигнализации. Валик 13 и валик-вставка 15 соединены между собой муфтой 14. Валик-вставка вращается внутри трубы 16, которая заканчивается раструбом 17, служащим для защиты щупа от выпадения из отверстия валика-вставки.
Длина трубы и валика-вставки – от 0,4 до 3 м в зависимости от глубины погружения щупа.
При повышении контролируемого уровня сыпучего материала гибкий щуп тормозится. При этом шарики шариковой муфты, перемещаясь по наклонным поверхностям валика, поднимают чашку, которая переключает контакты микропереключателей управляющих технологическим процессом. После снижении уровня материала и освобождения щупа чашка под действием собственной массы и пружины микропереключателей опускается и контакты микропереключателей переключаются.
Сигнализатор уровня СБ-24А (рис. 12.15, г) состоит из корпуса 19, крышки 21, электродвигателя 22, планетарной передачи 23, микропереключателя 20, валика-вставки 26, соединенного с валиком-водилом 24 и лопаткой 28 муфтами 25 и 27. Рычаг, нажимающий на штифт микропереключателя, жестко связан с коронным колесом планетарной передачи. При отсутствии материала на контролируемом уровне вращение от электродвигателя к лопатке передается через планетарную передачу. При этом рычаг усилием пружины микропереключателя и крутящим моментом электродвигателя повернут в крайнее свободное положение. При повышении уровня сыпучего материала лопатка затормаживается, водило планетарной передачи останавливается. Вращение от электродвигателя передается на коронное колесо, которое в этом случае вращается в обратную сторону, и при этом рычаг нажимает на штифт микропереключателя. При освобождении лопатки рычаг возвращается в исходное положение. Срабатывая, микропереключатель подает электрический сигнал в цепь управления технологическим процессом загрузки емкости.
При повышении контролируемого уровня сыпучего материала гибкий щуп тормозится. При этом чашка с помощью шариков поднимается вдоль оси и переключает контакты микропереключателей, управляющих технологическим процессом. После понижения уровня материала и освобождения щупа чашка под действием собственной массы и пружин микропереключателей опустится, и контакты микропереключателей переключатся.