Магнитострикционное устройство для определения плотности жидкости

Номер патента: 20458

Опубликовано: 28.11.2014

Авторы: Тесситор Джозеф, Принстил Амбруаз

Есть еще 12 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащий

ствол зонда, включающий верхний конец и нижний конец;

первый поплавок, несущий первый магнит, причем первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности первой жидкости;

второй поплавок, несущий первый магнит, причем второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения ниже первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание;

электронное оборудование, выполненное с возможностью определения первого расстояния между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, причем электронное оборудование также выполнено с возможностью использовать указанное первое расстояние для определения первой плотности первой жидкости в области, примыкающей к верхней поверхности первой жидкости.

2. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором плавучесть первого поплавка выше, чем плавучесть второго поплавка.

3. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором масса первого поплавка больше, чем масса второго поплавка, так что магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка оказывает большее влияние на второй поплавок.

4. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором первый поплавок дополнительно несет второй магнит, причем второй магнит расположен таким образом, что первый магнит первого поплавка находится между вторым магнитом и первым магнитом второго поплавка.

5. Зонд уровня жидкости по п.4, в котором положение второго магнита первого поплавка относительно ствола зонда используется для определения положения верхней поверхности первой жидкости относительно ствола зонда.

6. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором первая жидкость является топливом, а верхняя поверхность топлива представляет границу раздела воздух-топливо.

7. Зонд уровня жидкости по п.6, дополнительно содержащий третий поплавок, включающий первый магнит, причем третий поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности второй жидкости внутри резервуара, при этом вторая жидкость имеет большую плотность, чем топливо.

8. Зонд уровня жидкости по п.7, в котором вторая жидкость содержит воду, а верхняя поверхность воды представляет границу раздела топливо-вода.

9. Зонд уровня жидкости по п.7, дополнительно содержащий четвертый поплавок, несущий первый магнит, причем четвертый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения выше третьего поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри топлива таким образом, что между первым магнитом третьего поплавка и первым магнитом четвертого поплавка существует магнитное отталкивание.

10. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащем первую и вторую жидкости, формирующие между собой границу раздела, содержащий

ствол зонда, включающий верхний конец и нижний конец;

первый поплавок, несущий первый магнит, причем первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на границе раздела между первой жидкостью и второй жидкостью;

второй поплавок, несущий первый магнит, причем второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения выше первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание; и

электронное оборудование, выполненное с возможностью определения первого расстояния между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, причем электронное оборудование также выполнено с возможностью использовать указанное первое расстояние для определения первой плотности первой жидкости в области, примыкающей к границе раздела между первой жидкостью и второй жидкостью.

11. Зонд уровня жидкости по п.10, в котором плавучесть второго поплавка выше, чем плавучесть первого поплавка.

12. Зонд уровня жидкости по п.10, в котором масса первого поплавка больше, чем масса второго поплавка, так что магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка оказывает большее влияние на второй поплавок.

13. Зонд уровня жидкости по п.10, в котором положение первого магнита первого поплавка относительно ствола зонда используется для определения положения поверхности раздела между первой жидкостью и второй жидкостью.

14. Зонд уровня жидкости по п.10, дополнительно содержащий третий поплавок, несущий первый магнит, причем третий поплавок расположен вокруг ствола зонда с возможностью скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности первой жидкости внутри резервуара.

15. Зонд уровня жидкости по п.14, в котором первая жидкость содержит топливо, а вторая жидкость содержит воду, при этом указанная поверхность раздела представляет границу раздела топливо-вода.

16. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащий

ствол зонда, содержащий верхний конец и нижний конец;

первый поплавок, несущий первый магнит и второй магнит, причем первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения;

второй поплавок, несущий первый магнит, причем второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения между первым магнитом и вторым магнитом первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, а также между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание; и

электронное оборудование, выполненное с возможностью определения первой плотности первой жидкости в области второго поплавка, на основе расстоянии между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, а также между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка.

17. Зонд уровня жидкости по п.16, в котором магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка и магнитное отталкивание между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка действуют на второй поплавок в противоположных направлениях.

18. Зонд уровня жидкости по п.16, в котором первый поплавок выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности первой жидкости, а положение первого или второго магнита первого поплавка относительно ствола зонда используется для определения положения верхней поверхности первой жидкости относительно ствола зонда.

19. Зонд уровня жидкости по п.16, в котором первый поплавок выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности второй жидкости внутри резервуара, причем вторая жидкость является более плотной, чем первая жидкость, так что между первой жидкостью и второй жидкостью образуется граница раздела.

20. Зонд уровня жидкости по п.19, в котором первая жидкость содержит топливо, а вторая жидкость содержит воду, при этом верхняя поверхность воды представляет границу раздела топливо-вода.

21. Зонд уровня жидкости по п.19, в котором положение первого или второго магнита первого поплавка используется для определения положения верхней поверхности второй жидкости относительно ствола зонда.

22. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащий

ствол зонда, содержащий верхний конец и нижний конец;

первый отталкивающий магнит и второй отталкивающий магнит, причем первый отталкивающий магнит и второй отталкивающий магнит расположены в фиксированных положениях вдоль ствола зонда;

первый поплавок, несущий первый магнит, причем первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения между первым отталкивающим магнитом и вторым отталкивающим магнитом и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым отталкивающим магнитом, а также между первым магнитом первого поплавка и вторым отталкивающим магнитом существует магнитное отталкивание; и

электронное оборудование, выполненное с возможностью определения по меньшей мере первого расстояния между одним из отталкивающих магнитов, первым или вторым отталкивающим магнитом, и первым магнитом первого поплавка, причем электронное оборудование также выполнено с возможностью определения первой плотности первой жидкости в области первого поплавка, на основе, по меньшей мере, частично указанного первого расстояния.

23. Зонд уровня жидкости по п.22, в котором магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым отталкивающим магнитом, а также магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и вторым отталкивающим магнитом действуют на первый поплавок противоположно друг другу.

24. Зонд уровня жидкости по п.22, в котором первый отталкивающий магнит и второй отталкивающий магнит расположены на первой раме, которая неподвижно соединена со стволом зонда.

25. Зонд уровня жидкости по п.24, дополнительно содержащий

вторую раму, которая неподвижно соединена со стволом зонда в месте, находящемся на расстоянии от первой рамы;

третий отталкивающий магнит и четвертый отталкивающий магнит, которые несет вторая рама, при этом третий отталкивающий магнит и четвертый отталкивающий магнит расположены в фиксированных положениях вдоль ствола зонда; и

второй поплавок, несущий первый магнит, причем второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения между третьим отталкивающим магнитом и четвертым отталкивающим магнитом и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом второго поплавка и третьим отталкивающим магнитом, а также между первым магнитом второго поплавка и четвертым отталкивающим магнитом существует магнитное отталкивание;

при этом электронное оборудование выполнено с возможностью определять по меньшей мере первое расстояние между третьим или четвертым отталкивающим магнитом и первым магнитом второго поплавка.

26. Зонд уровня жидкости по п.25, в котором электронное оборудование дополнительно выполнено с возможностью определения второй плотности первой жидкости в области, примыкающей к второму поплавку, на основе, по меньшей мере частично, указанного первого расстояния между третьим или четвертым отталкивающим магнитом и первым магнитом второго поплавка.

27. Зонд уровня жидкости по п.22, в котором электронное оборудование дополнительно выполнено с возможностью определять второе расстояние между другим из указанных первого или второго отталкивающих магнитов и первым магнитом первого поплавка, при этом указанное первое расстояние и указанное второе расстояние используются электронным оборудованием для определения первой плотности первой жидкости в области, примыкающей к первому поплавку.

28. Зонд уровня жидкости по п.25, в котором электронное оборудование дополнительно выполнено с возможностью определять второе расстояние между другим из указанных третьего или четвертого отталкивающих магнитов и первым магнитом второго поплавка, при этом указанное первое расстояние и указанное второе расстояние используются электронным оборудованием для определения второй плотности первой жидкости в области, примыкающей к второму поплавку.

29. Устройство для определения плотности жидкости, содержащее первый поплавок, несущий первый магнит;

второй поплавок, несущий второй магнит, ориентированный таким образом, что между первым магнитом и вторым магнитом существует магнитное отталкивание;

конструкцию, ограничивающую перемещение второго поплавка по направлению к первому магниту и от первого магнита при изменении плотности жидкости;

электронное оборудование, выполненное с возможностью определения плотности жидкости с использованием расстояния между первым и вторым магнитами.

30. Способ определения плотности жидкости, характеризующийся тем, что обеспечивают ствол зонда, содержащий верхний конец и нижний конец;

обеспечивают первый поплавок, несущий первый магнит, причем первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности жидкости;

обеспечивают второй поплавок, несущий второй магнит, причем второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения ниже первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри жидкости таким образом, что между первым магнитом и вторым магнитом существует магнитное отталкивание,

определяют первое положение первого поплавка относительно ствола зонда;

определяют второе положение второго поплавка относительно ствола зонда;

определяют первое расстояние, которое является расстоянием между первым положением и вторым положением и соответствует расстоянию между первым магнитом и вторым магнитом; и

определяют с помощью электронного оборудования плотность жидкости в области, примыкающей к указанной верхней поверхности, с использованием указанного первого расстояния.

Текст

Смотреть все

МАГНИТОСТРИКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ Зонд уровня топлива для использования в резервуаре, вмещающем первую жидкость, содержит ствол зонда, первый поплавок с первым магнитом, расположенный с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполненный с возможностью плавать на верхней поверхности первой жидкости, второй поплавок с первым магнитом, расположенный с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения ниже первого поплавка и выполненный с возможностью плавать внутри первой жидкости, и электронное оборудование,выполненное с возможностью определения первого расстояния между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, которое используется для определения первой плотности первой жидкости. Область техники, к которой относится изобретение Изобретение относится к устройству и способу, используемым в резервуаре для хранения топлива,которые могут быть применены для определения плотности топлива, хранящегося в топливном резервуаре. Уровень техники Эта заявка включает во всей полноте путм ссылки патент США 7403860, выданный 22 июля 2008 г., и публикацию заявки 2006/0169039 на патент США, которая опубликована 3 августа 2006 г. Топливозаправочное оборудование обычно сохраняет топливо в больших резервуарах для хранения, расположенных ниже уровня земли, которые иногда определяются как "подземный резервуархранилище" (UST - "underground storage tanks"). Чтобы отвечать всем законам, правилам и нормам по защите окружающей среды, эти резервуары для хранения могут иметь двойные стенки и оборудоваться различными зондами для обнаружения утечки и системами сверки товарного запаса топлива. Один популярный зонд для обнаружения утечки продатся компанией Veeder-Root Company of 125 Powder ForestDrive, Simsbury, Conn. 06070, являющейся заявителем настоящей заявки, под названием "The MAG PlusInventory Measurement Probe" (Mag Probe). Этот зонд обычно согласовывается с монитором резервуара,таким как TLS-350R, также продаваемым компанией Veeder-Root Company. Такие зонды измеряют высоту топлива внутри резервуара и могут дополнительно измерять высоту воды (если она присутствует). Отчт об измерениях передатся на монитор резервуара для использования оператором топливозаправочного оборудования, чтобы оценивать и приводить в соответствие запасы топлива и/или обнаруживать утечки, как можно легко понять из описания. Несмотря на то, что в США имеется множество правил и инструкций, относящихся к отслеживанию утечек в топливозаправочном оборудовании, другие страны с местной спецификой имеют дополнительные требования для такого оборудования. Например, в таких странах как Индия и Россия наблюдается увеличение мошенничества с топливозаправочным оборудованием, в результате чего предприняты шаги для борьбы с таким мошенничеством. В частности, эти страны стали осознавать, что разбавление топлива в резервуарах для хранения может быть использовано как технология для обмана потребителя. Одним из способов разбавления топлива является способ, в котором разбавленное топливо создатся путем добавления спирта в резервуар для хранения топлива. Спирт позволяет воде на дне топливозаправочного резервуара смешиваться с топливом, и разбавленная смесь затем подается через раздаточные устройства как нормальная. Чтобы бороться с этим мошенничеством некоторые правительства постановили, что необходимо измерять плотность топлива. Если плотность находится за пределами заданного разрешнного диапазона, то можно сделать вывод, что топливо фальсифицировано. Даже в том случае, если некоторые страны или правительства не имеют таких законодательных актов, требующего измерения плотности топлива,некоторые компании, занимающиеся распределением топлива, которые управляют сервисными станциями, могут, тем не менее, считать желательным отслеживание плотности топлива с целью контроля качества топлива. Измерения плотности также помогают в расчте массы жидкости в резервуаре для хранения топлива. Разница в массе может использоваться для того, чтобы обнаружить утечку жидкости в ситуациях,когда обычные технологии обнаружения объма являются недостаточными (например, контейнеры для хранения отработанного масла). Эти ситуации создают дополнительные требования для устройств, измеряющих плотность. Раскрытие изобретения Один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает зонд, измеряющий уровень топлива, для использования в резервуаре, содержащем первую жидкость, включающий в себя ствол зонда с верхним концом и нижним концом. Первый поплавок, несущий на себе первый магнит, располагается таким образом, что он может скользить для перемещения вдоль ствола зонда, при этом он адаптирован,чтобы плавать на верхней поверхности первой жидкости, а второй поплавок, несущий на себе первый магнит, располагается таким образом, что он может скользить для перемещения вдоль ствола зонда ниже первого поплавка, при этом он адаптирован, чтобы плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание. Для определения первого расстояния между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка эффективно использование электроники. Другой вариант осуществления изобретения обеспечивает зонд, измеряющий уровень топлива, для использования в резервуаре, содержащем первую жидкость и вторую жидкость, при этом между ними формируется граница раздела. Зонд, измеряющий уровень топлива, включает в себя ствол зонда с верхним концом и нижним концом. Первый поплавок, несущий на себе первый магнит, располагается таким образом, что он может скользить для перемещения вдоль ствола зонда, при этом он адаптирован, чтобы плавать на границе раздела между первой жидкостью и второй жидкостью, а второй поплавок, несущий на себе первый магнит, располагается таким образом, что он может скользить для перемещения вдоль ствола зонда выше первого поплавка, при этом он адаптирован, чтобы плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка су-1 020458 ществует магнитное отталкивание. Для определения первого расстояния между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка эффективно использование электроники. Ещ один вариант осуществления изобретения обеспечивает зонд, измеряющий уровень топлива,для использования в резервуаре, содержащем первую жидкость, включающий в себя ствол зонда с верхним концом и нижним концом. Первый поплавок, несущий на себе первый магнит и второй магнит, располагается таким образом, что он может скользить для перемещения вдоль ствола зонда, а второй поплавок, несущий на себе первый магнит, располагается таким образом, что он может скользить для перемещения вдоль ствола зонда между первым магнитом и вторым магнитом первого поплавка, при этом он адаптирован, чтобы плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, а также между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание. Для определения первой плотности первой жидкости, граничащей со вторым поплавком, основываясь на расстоянии между первым магнитом и первым поплавком и первым магнитом второго поплавка, а также между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, эффективно использование электроники. Другой вариант осуществления изобретения обеспечивает зонд, измеряющий уровень топлива, для использования в резервуаре, содержащем первую жидкость, включающий в себя ствол зонда с верхним концом и нижним концом, первый отталкивающий магнит и второй отталкивающий магнит, которые располагаются в зафиксированных положениях вдоль ствола зонда, а первый поплавок, несущий на себе первый магнит, располагается таким образом, что он может скользить для перемещения вдоль ствола зонда между первым отталкивающим магнитом и вторым отталкивающим магнитом, при этом он адаптирован, чтобы плавать внутри первой жидкости таким образом, что существует магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым отталкивающим магнитом, а также между первым магнитом первого поплавка и вторым отталкивающим магнитом. Для определения, по меньшей мере,первого расстояния между одним из отталкивающих магнитов, т.е. первым и вторым магнитами, и первым магнитом первого поплавка. Ещ один вариант осуществления изобретения обеспечивает устройство для определения плотности жидкости, включающее в себя первый магнит, поплавок, несущий на себе второй магнит, ориентированный таким образом, что между первым магнитом и вторым магнитом существует магнитное отталкивание, и структура, ограничивающая перемещение поплавка по направлению к первому магниту и в направлении от него, когда плотность жидкости изменяется. Для определения плотности жидкости, занимающей промежуток пространства между первым и вторым магнитами, эффективно использование электроники. Другой вариант осуществления изобретения обеспечивает способ определения плотности жидкости, включающий в себя обеспечение ствола зонда, содержащего верхний конец и нижний конец; обеспечивает первый поплавок, который располагается таким образом, что он скользит и перемещается вдоль ствола зонда, при этом он плавает на верхней поверхности жидкости; обеспечивает второй поплавок,который располагается таким образом, что он скользит и перемещается вдоль ствола зонда ниже первого поплавка, при этом он адаптирован таким образом, что он плавает внутри жидкости; определяет первое положение первого поплавка относительно ствола зонда; определяет второе положение второго поплавка относительно ствола зонда; определяет первое расстояние, существующее между первым положением и вторым положением; и определяет первую плотность жидкости, находящейся рядом с верхней поверхностью, за счт использования первого расстояния. Ещ один вариант осуществления изобретения обеспечивает способ определения плотности жидкости, распределнной в резервуаре с зондом, измеряющим уровень топлива, включающем в себя ствол зонда, первый поплавок и второй поплавок, при этом способ содержит: определение первого положения первого поплавка относительно ствола зонда; определение второго положения второго поплавка относительно ствола зонда; определение первого расстояния между первым положением и вторым положением; причм способ использует первое расстояние для определения первой плотности жидкости, граничащей с первым поплавком и вторым поплавком. Другие цели, признаки и аспекты настоящего изобретения ниже обсуждаются более подробно. Сопроводительные чертежи включены в это описание и составляют его часть, а также иллюстрируют один или более вариантов осуществления изобретения. Эти чертежи, вместе с описанием, служат для объяснения принципов изобретения. Краткое описание чертежей Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения, включающее в себя его наилучшие способы, для лиц с обычной квалификацией в данной области техники, излагаются более подробно в остающейся части этого описания, включая ссылку на сопроводительные чертежи, на которых: фиг. 1 иллюстрирует традиционный магнитострикционный зонд, расположенный в резервуаре для хранения топлива; фиг. 2 иллюстрирует систему магнитострикционного зонда, использующую датчик плотности, согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 3 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности, используемый в системе, показан-2 020458 ной на фиг. 2; фиг. 4 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности, показанный на фиг. 3, расположенный на стволе зонда; фиг. 5 является схематическим изображением магнитострикционного датчика плотности, показанного на фиг. 3, иллюстрирующим принцип магнитного отталкивания, получаемый в определителе; фиг. 6 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 7 является схематическим изображением магнитострикционного датчика плотности, показанного на фиг. 6, иллюстрирующим принцип магнитного отталкивания, получаемый в определителе; фиг. 8 иллюстрирует систему магнитострикционного зонда, использующую датчик плотности, согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 9 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности, используемый в системе, показанной на фиг. 8; фиг. 10 является схематическим изображением магнитострикционного датчика плотности, показанного на фиг. 9, иллюстрирующим принцип магнитного отталкивания, получаемый в определителе; фиг. 11 является четвртым вариантом осуществления настоящего изобретения, который включает в себя магнитострикционный датчик плотности, показанный на фиг. 3, и магнитострикционный датчик плотности, показанный на фиг. 9; фиг. 12 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности, согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 13 является схематическим изображением, иллюстрирующим силы, которые определяют принципы работы магнитострикционного датчика плотности, показанного на фиг. 12; фиг. 14 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности, показанный на фиг. 12; фиг. 15 является схематическим изображением магнитострикционного датчика плотности, показанного на фиг. 12, 16 и 17, иллюстрирующим принцип магнитного отталкивания, получаемый в определителе; фиг. 16 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности, согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 17 иллюстрирует магнитострикционный датчик плотности, согласно седьмому варианту осуществления настоящего изобретения; фиг. 18 является графиком, иллюстрирующим репрезентативные измерения расстояний между магнитами датчика плотности, показанного на фиг. 12, для изменяющихся плотностей топлива; и фиг. 19 иллюстрирует топливозаправочное оборудование, содержащее магнитострикционный датчик плотности, в соответствии с настоящим изобретением. Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и чертежах направлено на то,чтобы представлять те же самые или аналогичные признаки или элементы изобретения. Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения Варианты осуществления изобретения, представленные ниже, предоставляют необходимую информацию, чтобы дать возможность специалистам в данной области техники применить изобретение на практике, и проиллюстрировать наилучшие способы практического применения изобретения. После прочтения последующего описания, и с учтом сопроводительных чертежей, специалисты в данной области техники будут понимать концепции изобретения и будут осознавать применимость этих концепций. Следует понимать, что эти концепции и варианты применения находятся в пределах объма раскрытия изобретения и формулы изобретения. Варианты осуществления настоящего изобретения обеспечивают зонд уровня топлива, который измеряет плотность топлива, а также высоту уровня топлива в резервуаре для хранения топлива. Типичный зонд уровня топлива является магнитострикционным зондом, который имеет ствол зонда, вставленный в резервуар и зафиксированный относительно него. Зонд имеет отсчетный магнит, расположенный поблизости от конца ствола зонда. Поплавок уровня воды, обычно это кольцевой поплавок, располагается на стволе зонда и плавает науровне границы раздела вода-топливо. Магнит уровня воды связан с поплавком уровня воды, так чтобы мог быть определен уровень воды в резервуаре. Поплавок уровня топлива, также обычно кольцевой поплавок, располагается на стволе зонда и плавает на границе раздела воздух-топливо. Магнит уровня топлива связан с поплавком уровня топлива, так что может быть определен уровень топлива в резервуаре. Поплавки уровня воды и уровня топлива свободно перемещаются вверх и вниз по стволу зонда, когда соответствующие уровни жидкостей (воды и топлива) изменяются. Чтобы определить уровень топлива и уровень воды внутри резервуара для хранения топлива, зонд посылает электрический ток вниз по магнитострикционному проводу, проходящему внутри ствола зонда. Ток, проходящий по магнитострикционному проводу, взаимодействует с магнитами и вызывает отражения крутильной волны в проводе, которые обнаруживаются чувствительным элементом в зонде. Время,проходящее между генерированием сигнала и приходом отражений, может быть использовано для измерения расстояния от чувствительного элемента до соответствующего магнита. В соответствии с настоя-3 020458 щим изобретением, зонд также выполнен с возможностью измерения плотности топлива. Зонд может выполнять вычисления, чтобы получить плотность топлива, или может сообщить о результатах измерения на монитор резервуара или на другой контроллер, при этом контроллер может выполнять вычисления, чтобы определить плотность топлива. Плотность других жидкостей также может быть измерена с помощью зонда по настоящему изобретению, поэтому изобретение не является строго ограниченным для использования в топливозаправочном оборудовании. Обсуждение традиционного магнитострикционного зонда 10 уровня топлива (в дальнейшем "зонд") сначала представлено здесь со ссылкой на фиг. 1. Обсуждение предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения следует со ссылки на фиг. 2. Таким образом, представленный на фиг. 1 зонд 10 является магнитострикционным зондом, таким как магнитострикционный зонд MAG PROBE, продаваемый заявителем настоящего изобретения, а именно компанией Veeder-Root Company of 125 Powder Forest Drive, Simsbury, Conn. 06070. Зонд 10 располагается, в частности, в топливном резервуаре 12. Если более точно, зонд включает в себя ствол 14 зонда, который проходит в резервуар 12 для хранения топлива, в то время как емкость 16 располагается снаружи резервуара 12 для хранения топлива. Как показано, емкость 16 прикреплена к стволу 14 зонда через арматуру 18. Однако арматура может использоваться или может не использоваться в зависимости от применения. Емкость 16 включает в себя электронную аппаратуру 19, которая позволяет управлять зондом 10, как дополнительно объясняется ниже. Во время использования резервуаров для хранения топлива, таких как резервуар 12, большая часть из них имеет внутри малое количество воды. Эта вода собирается на дне резервуара 12 для хранения топлива, образуя границу 34 раздела между водой и топливом. Топливо находится на верхней части воды и имеет границу 36 раздела воздух-топливо в незаполненной части 35 объема резервуара 12 для хранения топлива. Ствол 14 зонда проходит через обе границы 34 и 36 раздела. Ствол 14 зонда имеет отсчетный магнит 38, расположенный поблизости от конца 28 ствола 14 зонда на фиксированном известном расстоянии от конца 28. Отсчетный магнит 38 может быть расположен внутри ствола 14 зонда, что является традиционным расположением, или с наружной стороны в башмаке (не показан), который скользит по концу ствола 14 зонда. Поплавок 40 уровня воды, обычно это кольцевой поплавок, располагается на стволе 14 зонда и плавает на уровне границы 34 раздела вода-топливо. Магнит 42 уровня воды связан с поплавком 40 уровня воды, так чтобы можно было определить уровень воды в резервуаре 12. Поплавок 44 уровня топлива, также обычно кольцевой поплавок, располагается на стволе 14 зонда и плавает на границе 36 раздела воздух-топливо. Магнит 46 уровня топлива связан с поплавком 44 уровня топлива, чтобы можно было определить уровень топлива в резервуаре 12. Следует принимать во внимание, что поплавки 40 и 44 свободно перемещаются вверх и вниз по стволу 14 зонда, когда соответствующие уровни жидкостей (воды и топлива) изменяются. Аналогично, плавучесть поплавков 40 и 44 определяется жидкостью, на которой они будут плавать. Такие параметры являются традиционными и хорошо понятны тем, кто имеет обычный уровень квалификации в данной области техники. Однако заинтересованный читатель может обратиться к документу MAG 12 PLUS PROBES ASSEMBLYGUIDE (руководство по сборке зондов), опубликованному компанией Veeder-Root, который доступен в режиме прямого доступа на сайте http://www.veeder.com/page/search.htmlkeywords=mag+probe. ASSEMBLY GUIDE, во всей своей полноте включено в описание путм ссылки. Для определения уровня топлива и уровня воды в резервуаре 12 для хранения топлива зонд 10 генерирует электрический ток с помощью источника тока в электронной аппаратуре 19, расположенной в емкости 16, и посылает электрический ток вниз по магнитострикционному проводу 48 внутри ствола 14 зонда. Затем зонд 10 обнаруживает отражения крутильной волны, индуцированные магнитами 42 и 46,соответственно, поплавков 40 и 44, и отсчетным магнитом 38. Отражения крутильной волны обнаруживаются таким зондом, как измерительная катушка (детально не показана) электронной аппаратуры 19. Первым отражением, которое приходит на датчик, является отражение от магнита 46 уровня топлива, связанного с поплавком 44 уровня топлива. Вторым отражением, которое приходит на датчик, является отражение от магнита 42 уровня воды, соединнного с поплавком 40 уровня воды. Третье отражение приходит от отсчетного магнита 38. Поскольку скорость крутильной волны в магнитострикционном проводе 48 известна (обычно около 3000 м/с), возможно рассчитать расстояние между датчиком и магнитом, который индуцирует крутильную волну. Таким образом, датчик измеряет время, прошедшее между возникновением импульса и прибытием каждого отражения крутильной волны. Если расстояние от датчика до конкретного магнита известно, то определение уровня этого конкретного магнита внутри резервуара 12 является хорошо известной задачей. Альтернативно, разница во времени прибытия крутильных волн используется для измерения расстояния между магнитами уровня и отсчетным магнитом 38. То есть расстояние от дна 30 до отсчетного магнита 38 (высота отсчетного магнита) является известным. За счт измерения разницы по времени между прибытием крутильных волн, например, от магнита 42 уровня воды и отсчетного магнита 38, может быть определено расстояние между двумя магнитами 38 и 42. В частности, скорость крутильной волны умножается на время и получается расстояние. Это расстояние добавляется к высоте отсчетного магнита,и из этого вычисления определяется высота магнита 42 уровня воды. Подобные вычисления могут быть выполнены для магнита 46 уровня топлива. Иными словами, высота магнитов относительно дна резервуара 12 для хранения топлива может быть определена. Зонд 10 сообщает об измеренных отражениях на монитор 88 резервуара, например такой как TLS350R, изготавливаемый и продаваемый компанией Veeder-Root. Монитор 88 резервуара использует данные, полученные от зонда 10, и в частности, измеренные отражения, чтобы определить уровень и, таким образом, объм топлива, внутри резервуара 12 для хранения топлива. Например, монитор 88 резервуара может определить объм топлива внутри резервуара для хранения топлива на основе высоты уровня топлива, как уровень, определнный исходя из высоты поплавка 44 уровня топлива (и как измеренный с помощью первого отражения, или его соотношения к отражению отсчетного магнита 38). Исходя из этой высоты может быть использован традиционный алгоритм обмера резервуара или другая традиционная технология, хорошо известная в данной области техники, чтобы преобразовать уровень топлива и прийти к объму топлива внутри резервуара 12 для хранения топлива. Для более подробной информации относительно работы магнитострикционного зонда уровня топлива заинтересованному читателю следует обратиться к патенту США U.S. Pat. No. 5,076,100, который во всей своей полноте включн сюда путм ссылки. На фиг. 2-4 показан магнитострикционный датчик 31 плотности для определения плотности топлива в поверхностном слое топлива. Магнитострикционный датчик 31 плотности включает в себя поплавок 44 уровня топлива и поплавок 51 плотности, и может быть использован в комбинации с магнитострикционным зондом 10, таким как показанный на фиг. 1. Поплавок 44 уровня топлива включает в себя балласт 45, магнит 46 уровня топлива, балансирующие выступы 47, отталкивающий магнит 49 и корпус 61. В показанном варианте осуществления изобретения отталкивающий магнит 49 добавляется к поплавку 44 уровня топлива существующего магнитострикционного зонда 10 таким образом, как обсуждалось ранее. Отталкивающий магнит 49 обеспечивается в показанном варианте осуществления изобретения, потому что магнит 46 уровня топлива располагается на верхней части поплавка 44 уровня топлива, таким образом ограничивая его способность взаимодействовать с поплавком 51 плотности, как подробно обсуждалось ниже. Балансирующие выступы 47 обеспечивают свободное перемещение поплавка 44 уровня топлива в вертикальном направлении вдоль ствола 14 зонда, когда уровень 36 топлива внутри резервуара изменяется. Поплавок 51 плотности включает в себя магнит 53 плотности, балансирующие выступы 57, балласт 55 и корпус 59. Магнит 53 плотности располагается на поплавке 51 плотности таким образом, что между отталкивающим магнитом 49 поплавка 44 уровня топлива и магнитом 53 плотности поплавка 51 плотности представлены достаточные силы магнитного отталкивания. Аналогично балансирующим выступам 47 поплавка 44 уровня топлива, балансирующие выступы 57 гарантируют, что поплавок 51 плотности может свободно перемещаться вдоль ствола 14 зонда, когда уровень 36 топлива и плотность топлива изменяются. Также аналогично поплавку 44 уровня топлива, обеспечивается балласт 55, который в случае необходимости может быть изменн, для того чтобы плавучесть поплавка 51 плотности могла быть отрегулирована в необходимой степени, что определяется жидкостью, в которой он будет плавать. Дополнительно обратимся к фиг. 5, на которой определение плотности топлива с помощью магнитострикционного датчика 31 плотности основывается на действии сил магнитного отталкивания между отталкивающим магнитом 49, расположенным на поплавке 44 уровня топлива, и магнитом 53 плотности,расположенным на поплавке 51 плотности. Короче говоря, силы магнитного отталкивания, генерируемые между отталкивающим магнитом 49 и магнитом 53 плотности, будут оказывать воздействие на положение поплавка 51 плотности относительно поплавка 44 уровня топлива, или более конкретно, на положение магнита 53 плотности относительно отталкивающего магнита 49 вдоль магнитострикционного провода 48 ствола 14 зонда. Для магнитострикционного датчика 31 плотности поверхностного слоя поплавок 51 плотности калибруется таким образом, что он имеет меньшую плавучесть, чем поплавок 44 уровня топлива в тех жидкостях, для которых обнаружение изменений плотности является желательным. Кроме того, поплавок 51 плотности, предпочтительно, является менее массивным, чем поплавок 44 уровня топлива, таким образом положение поплавка 51 плотности вдоль ствола 14 зонда будет изменяться при изменении плотности топлива, но положение поплавка 44 уровня топлива будет относительно неизменным. По существу, поплавок 44 уровня топлива и поплавок 51 плотности спроектированы таким образом, что поплавок 51 плотности более подвержен воздействию сил магнитного отталкивания, которые существуют между отталкивающим магнитом 49 и магнитом 53 плотности. Однако следует заметить, что магнит 53 плотности поплавка 51 плотности вызывает воздействующую вверх силу на поплавок 44 уровня топлива. По существу, может быть необходимо отрегулировать величину балласта 45 на поплавке 44 уровня топлива,для того чтобы поддерживать желаемую величину плавучести, и следовательно, точное измерение уровня топлива с помощью магнита 46 уровня топлива. Как известно, вертикальное положение поплавка, расположенного внутри жидкости, будет изменяться при изменении плотности жидкости. Например, когда плотность жидкости увеличивается, попла-5 020458 вок будет подниматься, а когда плотность уменьшается, поплавок будет перемещаться в нижние слои жидкости. По существу, когда поплавок 44 уровня топлива и поплавок 51 плотности помещаются в топливо, менее массивный поплавок 51 плотности будет подавляться поплавком 44 уровня топлива благодаря силам магнитного отталкивания между отталкивающим магнитом 49 и магнитом 53 плотности, и поплавок 51 плотности будет принуждаться глубже погрузиться в топливо, когда плотность топлива уменьшается. Магнит 53 плотности будет перемещаться ниже вдоль ствола 14 зонда до тех пор, пока силы отталкивания между магнитами больше не смогут преодолевать силу выталкивания из жидкости,воздействующую на поплавок 51 плотности посредством топлива. Когда противостоящие силы уравновесятся, и поплавок 51 плотности достигнет состояния равновесия, он будет балансировать в постоянном положении относительно ствола 14 зонда и, следовательно, магнитострикционного провода 48. Расстояние, на которое отделены отталкивающий магнит 49 и магнит 53 плотности, когда они находятся в состоянии равновесия в жидкости известной плотности, является логарифмической функцией сил магнитного отталкивания. По существу, при использовании обсуждавшегося ранее магнитострикционного зонда 10, как показано на фиг. 1, расстояние, отделяющее отталкивающий магнит 49 и магнит 53 плотности,может быть определено, и может быть выведена формула для определения плотности топлива на поверхности этого топлива. Рассмотрим фиг. 6 и 7, на которых показан альтернативный вариант осуществления изобретения магнитострикционного датчика 31 плотности для определения плотности топлива поверхностного слоя. Магнитострикционный датчик 31 плотности работает аналогично датчику плотности, показанному на фиг. 2-5, за исключением того, что магнит 46 уровня топлива также функционирует как отталкивающий магнит 49. Если более точно, то в противоположность обсуждаемому ранее варианту осуществления изобретения, магнит 46 уровня топлива располагается в нижней части поплавка 44 уровня топлива, т.е. он находится внутри топлива. По существу, он находится в непосредственной близости к поплавку 51 плотности и поэтому создат достаточные силы магнитного отталкивания с помощью магнита 53 плотности, таким образом он обеспечивает функциональность отталкивающего магнита 49, обсуждаемую по отношению к варианту осуществления изобретения датчика 31 плотности, показанного на фиг. 2-5. За исключением этой разницы, настоящий вариант осуществления изобретения магнитострикционного датчика 31 плотности функционирует почти идентично обсуждавшемуся ранее варианту осуществления изобретения. По существу, предыдущее описание магнитострикционного датчика 31 плотности, как показано на фиг. 2-5, применимо к настоящему варианту осуществления изобретения и не будет повторяться здесь. На фиг. 8 и 9 показан магнитострикционный датчик 33 плотности, используемый для определения плотности топлива на слое 34 воды внутри топлива. Магнитострикционный датчик 33 плотности включает в себя поплавок 40 уровня воды и поплавок 51 плотности, при этом он используется в комбинации с магнитострикционным зондом 10, показанным на фиг. 1. Поплавок 40 уровня воды включает в себя балласт 41, магнит 42 уровня воды, балансирующие выступы 47 и корпус 61. Балансирующие выступы 47 гарантируют, что поплавок 40 уровня воды может свободно перемещаться вдоль ствола 14 зонда, когда граница 34 раздела вода-топливо внутри резервуара изменяется. Поплавок 51 плотности включает в себя магнит 53 плотности, балансирующие выступы 57, балласт 55 и корпус 59. Магнит 53 плотности располагается на поплавке 51 плотности таким образом, чтобы между отталкивающим магнитом 42 поплавка 40 уровня воды и магнитом 53 плотности поплавка 51 плотности были представлены достаточные силы магнитного отталкивания. Аналогично балансирующим выступам 47 поплавка 40 уровня воды, балансирующие выступы 57 гарантируют свободное перемещение поплавка 51 плотности вдоль ствола 14 зонда, когда уровень 34 воды и плотность топлива изменяются. Также аналогично поплавку 40 уровня воды, обеспечивается балласт 55, причм он может быть изменн таким образом, что плавучесть поплавка 51 плотности может быть отрегулирована в необходимой степени, что определяется жидкостью, в которой он будет плавать. На фиг. 10 определение плотности топлива с помощью магнитострикционного датчика 33 плотности основывается на действии сил магнитного отталкивания между магнитом 42 уровня воды (также функционирующего как магнит отталкивания), расположенным на поплавке 40 уровня воды, и магнитом 53 плотности, расположенным на поплавке 51 плотности. Короче говоря, силы магнитного отталкивания,создаваемые между магнитом 42 уровня воды и магнитом 53 плотности, будут воздействовать на положение поплавка 51 плотности относительно поплавка 40 уровня воды, или более точно, на положение магнита 53 плотности относительно магнита 42 уровня воды вдоль магнитострикционного провода 48 ствола 14 зонда. Для магнитострикционного датчика 33 плотности поплавок 51 плотности калибруется таким образом, что он является более плавучим, чем поплавок 40 уровня воды в жидкостях, для которых желательно определять изменения плотности. Кроме того, поплавок 51 плотности, предпочтительно, является менее массивным, чем поплавок 40 уровня воды, для того чтобы положение поплавка 51 плотности вдоль ствола 14 зонда изменялось, когда изменяется плотность топлива, но положение поплавка 40 уровня воды будет относительно меньше подвергаться изменениям. По существу, поплавок 40 уровня воды и поплавок 51 плотности спроектированы таким образом, что поплавок 51 плотности больше подвержен вли-6 020458 янию сил магнитного отталкивания, которые существуют между магнитом 42 уровня воды и магнитом 53 плотности. Однако следует заметить, что магнит 53 плотности поплавка 51 плотности будет воздействовать направленной вниз силой на поплавок 40 уровня воды. По существу, может быть необходимо отрегулировать величину балласта 41 на поплавке 40 уровня воды, для того чтобы поддерживать желаемую величину плавучести и, следовательно, точное измерение уровня воды с помощью магнита 42 уровня воды. Как известно, вертикальное положение поплавка, расположенного внутри жидкости, будет изменяться при изменении плотности жидкости. Например, когда плотность жидкости увеличивается, поплавок будет подниматься, а когда плотность уменьшается, поплавок будет перемещаться в более глубокие слои жидкости. По существу, когда поплавок 40 уровня воды и поплавок 51 плотности располагаются в топливе, менее массивный поплавок 51 плотности будет отталкиваться поплавком 40 уровня воды благодаря силам магнитного отталкивания между магнитом 42 уровня воды и магнитом 53 плотности, при этом поплавок 51 плотности будет принуждаться дополнительно подниматься в топливе. Магнит 53 плотности будет перемещаться в топливе по направлению вверх вдоль ствола 14 зонда до тех пор, пока силы отталкивания между магнитами больше не смогут преодолевать силу тяжести от балласта, воздействующую своим весом на поплавок 51 плотности. Когда противоположные силы уравновесятся и поплавок 51 плотности достигнет равновесия, он зависает в постоянном положении относительно ствола 14 зонда и, следовательно, магнитострикционного провода 48. Расстояние, на которое разделены магнит 42 уровня воды и магнит 53 плотности, когда создатся равновесие в жидкости известной плотности, является логарифмической функцией сил магнитного отталкивания. По существу, используя обсуждавшийся ранее магнитострикционный зонд 10, например такой как показанный на фиг. 1, расстояние разделения между магнитом 42 уровня воды и магнитом 53 плотности может быть определено, и может быть выведена формула для определения плотности топлива на поверхности этого топлива. На фиг. 11 показан вариант осуществления настоящего изобретения, в котором магнитострикционный датчик 31 плотности, например такой, как показанный на фиг. 3, используется для измерения плотности топлива поверхностного слоя топлива, а магнитострикционный датчик плотности, такой как показанный на фиг. 9, используется для измерения плотности топлива на слое воды. Принцип работы этого комбинированного варианта осуществления изобретения аналогичен обсуждавшимся ранее в отношении датчиков 31 и 33 плотности, поэтому эти обсуждения здесь не повторяются. На фиг. 12-14 показан альтернативный вариант осуществления изобретения магнитострикционного датчика 31 плотности для определения плотности топлива в поверхностном слое топлива. Магнитострикционный датчик 31 плотности включает в себя поплавок 44 уровня топлива и внутренний поплавок 51 плотности, при этом он, предпочтительно, используется в комбинации с магнитострикционным зондом 10, показанным на фиг. 1. Поплавок 44 уровня топлива включает в себя балансировочные выступы 47, корпус 61, верхний отталкивающий магнит 63 и нижний отталкивающий магнит 65. Как показано на фигуре, верхний и нижний отталкивающие магниты 63 и 65 располагаются на противоположных участках рамы поплавка 44 уровня топлива, так что внутренний поплавок плотности располагается между отталкивающими магнитами 63 и 65. Балансировочные выступы 47 гарантируют, что поплавок 44 уровня топлива может свободно перемещаться вдоль ствола 14 зонда, когда внутри резервуара уровень 36 топлива изменяется. Как показано на фигуре, поплавок 51 плотности включает в себя магнит 53 плотности, балансировочные выступы 57 и корпус 59. Аналогично балансировочным выступам 47 поплавка 44 уровня топлива, балансировочные выступы 57 гарантируют, что поплавок 51 плотности может свободно перемещаться вдоль ствола 14 зонда, когда уровень 36 и плотность топлива изменяются. Как лучше всего видно на фиг. 15, в отличие от обсуждавшихся ранее магнитострикционных определителей плотности поверхностного слоя, поплавок 51 плотности настоящего варианта осуществления изобретения подвергается воздействию сил магнитного отталкивания в обоих направлениях, т.е. вверх и вниз, благодаря тому факту, что поплавок 51 плотности располагается, соответственно, между верхним и нижним отталкивающими магнитами 63 и 65. Обратившись дополнительно к фиг. 13, можно увидеть,что поскольку масса и объм поплавка 51 плотности являются заданными фиксированными значениями,баланс сил может быть установлен, чтобы прогнозировать плотность топлива, в которое погружается магнитострикционный датчик 31 плотности. Более точно баланс сил можно вывести из следующего уравнения:FM1-FM2+FB-FW=0,где FM1 - сила магнитного отталкивания, возникшая между нижним отталкивающим магнитом 65 и магнитом 53 плотности; FM2 - сила магнитного отталкивания, возникшая между верхним отталкивающим магнитом 63 и магнитом 53 плотности; FB является направленной вверх силой, созданной за счт плавучести поплавка плотности; и FW является направленной вниз силой, созданной за счт веса поплавка 51 плотности. Когда поплавок 44 уровня топлива и поплавок 51 плотности достигают состояния равновесия в топливе, сумма этих сил равна нулю. На фиг. 18 показан показательный пример графика, представляющего расстояния между магнитом 53 плотности и, соответственно, верхним и нижним отталкивающими магнитами 63 и 65, для изменяю-7 020458 щихся плотностей топлива. Чтобы произвести измерение плотности топлива, используя магнитострикционный датчик 31 плотности, измеряется расстояние между верхним отталкивающим магнитом 63 и магнитом 53 плотности (линия 81 на графике), а также расстояние между нижним отталкивающим магнитом 65 и магнитом 53 плотности (линия 83 на графике). Эти два расстояния измеряются с использованием способов и алгоритмов, обсуждавшихся ранее по отношению к магнитострикционному зонду 10,как показано на фиг. 1. Следует заметить, как и следовало ожидать, график показывает, что когда плотность топлива идт вверх, поплавок 51 плотности поднимается относительно поплавка 44 уровня топлива, и расстояние от верхнего отталкивающего магнита 63 до магнита 53 плотности уменьшается, в то время как расстояние от нижнего отталкивающего магнита 65 до магнита 53 плотности увеличивается. Противоположный процесс показан для случая, когда плотность топлива идт вниз. Соотношение между смещением поплавка 51 плотности и плотностью топлива зависит от четырх факторов: фиксированное расстояние между верхним отталкивающим магнитом 63 и нижним отталкивающим магнитом 65; плотность материала поплавка 51 плотности; объм поплавка 51 плотности и сила используемых магнитов. Если более точно, то чем больше расстояние между верхним отталкивающим магнитом 63 и нижним отталкивающим магнитом 65, тем большее разрешение будет иметь измерение плотности топлива. Однако, если расстояние между верхним и нижним отталкивающими магнитами 63 и 65 слишком большое, это может неблагоприятно воздействовать на способность измерения низких уровней топлива в резервуаре, поскольку чем больше расстояние разделения, тем больше длина поплавка 44 уровня топлива. Затем, плотность поплавка 51 плотности определяет центр диапазона плотностей топлива, который магнитострикционный датчик 31 плотности может измерять. Предпочтительно, чтобы плотность поплавка 51 плотности определялась с помощью средней плотности видов топлива, которые должны измеряться. Затем, объм поплавка 51 плотности является важным параметром, поскольку чем меньше поплавок, тем больше диапазон плотности, который может быть измерен. Однако большее значение плотности поплавка дат более стабильные измерения. И последнее, чем более сильные магниты используются в определителе 31 плотности, тем больше становится диапазон измеряемой плотности, и система становится более стабильной. За счт изменения этих четырх факторов магнитострикционный датчик 31 плотности может быть спроектирован таким образом, чтобы покрывать желаемый диапазон плотностей для данной жидкости. На фиг. 16 показан альтернативный вариант осуществления изобретения магнитострикционного датчика 33 плотности для определения плотности топлива, находящегося на слое воды. Магнитострикционный датчик 33 плотности включает в себя поплавок 40 уровня воды и внутренний поплавок 51 плотности, при этом он, предпочтительно, используется в комбинации с магнитострикционным зондом 10, показанным на фиг. 1. Поплавок 40 уровня воды включает в себя балансировочные выступы 47, корпус 61, верхний отталкивающий магнит 63 и нижний отталкивающий магнит 65. Как показано на фигуре,верхний и нижний отталкивающие магниты 63 и 65 располагаются на противоположных участках рамы поплавка 40 уровня воды, так что внутренний поплавок 51 плотности находится между отталкивающими магнитами 63 и 65. Балансировочные выступы 47 гарантируют, что поплавок 40 уровня воды может свободно перемещаться вдоль ствола 14 зонда, когда уровень 34 воды внутри резервуара изменяется. Как показано на фигуре, поплавок 51 плотности включает в себя магнит 53 плотности, балансировочные выступы 57 и корпус 59. Аналогично балансировочным выступам 47 поплавка 40 уровня воды,балансировочные выступы 57 гарантируют, что поплавок 51 плотности может свободно перемещаться вдоль ствола 14 зонда, когда уровень топлива и плотность топлива изменяются. Принципы работы датчика 33 плотности уровня воды такие же, как и обсуждавшиеся ранее по отношению к датчику 31 плотности поверхностного слоя, как показано на фиг. 12. Поэтому это обсуждение здесь не повторяется. На фиг. 17 показан магнитострикционный датчик 71 плотности для определения плотности топлива в желаемом местоположении вдоль магнитострикционного зонда 10. Магнитострикционный датчик 71 плотности включает в себя раму 73 и внутренний поплавок 51 плотности. Рама 73 закрепляется в фиксированном положении на стволе 14 зонда магнитострикционного зонда 10 и включает в себя верхний отталкивающий магнит 63 и нижний отталкивающий магнит 65. Как показано на фигуре, верхний и нижний отталкивающие магниты 63 и 65 располагаются на противоположных участках рамы 73, так что внутренний поплавок 51 плотности находится между отталкивающими магнитами 63 и 65. По существу,магнит 53 плотности поплавка 51 плотности также находится между верхним и нижним отталкивающими магнитами 63 и 65. Главное отличие в конструкции между определителем 71 плотности и обсуждавшимися ранее датчиками 31 и 33 плотности, как показано на фиг. 14 и фиг. 16, соответственно, состоит в том, что верхний и нижний отталкивающие магниты 63 и 65 прикрепляется к стволу 14 зонда в фиксированном положении, которое не изменяется при изменении внутри резервуара уровня топлива и уровня воды. По существу, предыдущее описание операции определителей 31 и 33 плотности, как показано, соответственно, на фиг. 14 и 16, является достаточным, чтобы описать работу фиксированного датчика 71 плотности, и поэтому здесь не повторяется. Этот вариант осуществления изобретения является желательным, поскольку он может быть использован для определения плотности в направлении глубины топлива, таким образом он показывает расслоение топлива и другие подобные характеристики топлива. В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения, например, множество определителей 71 фиксируется на разнеснных местоположениях вдоль ствола 14 зонда. Фиг. 19 иллюстрирует топливозаправочное оборудование 90, которое может содержать настоящее изобретение, и включает в себя системы и устройства, которые вычисляют и/или передают информацию о плотности топлива в резервуаре 12 для хранения топлива, для упомянутых выше целей. В частности,топливозаправочное оборудование 90 может содержать центральное здание 92 и множество топливозаправочных участков 94. Центральное здание 92 не обязательно должно быть расположено в центре внутри топливозаправочного оборудования 90, но предпочтительнее, чтобы оно являлось фокусной точкой топливозаправочного оборудования 90, при этом оно может вмещать ночной магазин 96 и/или ресторан 98 быстрого обслуживания. Как ночной магазин 96, так и ресторан 98 быстрого обслуживания могут включать в себя пункты продажи, соответственно, 100 и 102. Центральное здание 92 может дополнительно включать в себя устройство 104 управления площадки, которое в показательном варианте осуществления изобретения может быть G-SITE проданное компанией Gilbarco Inc. of 7300 W. Friendly Avenue, Greensboro, NC 27410. Устройство 104 управления площадки может управлять санкционированием топливозаправочных деловых операций и другими традиционными видами деятельности, что является хорошо понятным. Устройство 104 управления площадки может содержать в себе пункт продажи, например такой как пункт 100 продажи, если это необходимо или желательно. Кроме того, устройство 104 управления площадки может иметь внешнюю линию 106 связи, позволяющую поддерживать связь с объектами с удалнным местоположением для авторизации кредитных/платжных карточек, для обеспечения информацией, для целей предоставления отчтности, или для подобных целей, если это необходимо или желательно. Для внешней линии 106 связи может быть назначен тракт для передачи информации через телефонную коммутируемую сеть общего пользования (PSTN - Public Switched Telephone Network), Интернет, через оба эти канала, или подобным образом, если это необходимо или желательно. Множество топливозаправочных участков 94 могут иметь один или более расположенных в них топливных раздаточных устройств 108. Раздаточные устройства 108 для топлива могут быть, например,раздаточными устройствами ENCORE, продаваемыми компанией Gilbarco Inc. Раздаточные устройства 108 поддерживают связь с помощью электронных средств связи с устройством 104 управления площадки через локальную сеть или подобные средства связи. Топливозаправочное оборудование 90 имеет один или более резервуаров 12 для хранения топлива,приспособленных для удерживания в них топлива. В типичной установке резервуары 12 для хранения топлива размещаются под землй, и могут также рассматриваться как подземные резервуары для хранения. Кроме того, каждый резервуар 12 для хранения топлива имеет зонд 50 уровня жидкости, например такой, как описанные здесь. Зонды 50 выдают сообщения на соединнный с ними монитор (ТМ) 88 резервуара. Сообщение на монитор 88 резервуара может быть произведено через проводную систему, такую как Ethernet LAN, или беспроводную систему, в соответствии со стандартом IEEE 802.11g или аналогичным ему, если это необходимо или желательно. Монитор 88 резервуара может поддерживать связь с топливньми раздаточными устройствами 108 (или через устройство 104 управления площадки или напрямую, если это необходимо или желательно), чтобы определять количество выдаваемого топлива, и сравнивать выданное топливо с текущими уровнями топлива внутри резервуаров 12 для хранения топлива, если это необходимо или желательно. В типичной установке монитор 88 резервуара также располагается в центральном здании 92, и может быть приближен к устройству 104 управления площадки. Монитор 88 резервуара может поддерживать связь с устройством 104 управления площадки и дополнительно может иметь внешнюю линию 110 связи для сообщения об обнаружении утечки, сообщения об остающихся запасах, или подобной информации. Почти аналогично внешней линии 106 связи, внешняя линия 110 связи может функционировать через телефонную коммутируемую сеть общего пользования (PSTN), Интернет, через оба эти канала, или подобным образом. Если присутствует внешняя линия 110 связи, то внешняя линия 106 связи необязательно должна быть представлена, хотя обе линии могут быть представлены, если это необходимо или желательно. Как используется в данном примере, монитор 88 резервуара и устройство 104 управления площадки являются средствами связи площадки в тех пределах, которые они позволяют, для осуществления внешней связи, а также передачи и прима сообщений о данных площадки к объекту отдалнного местоположения. Настоящее изобретение может использовать внешнюю линию 110 связи для пересылки данных от зондов 50 к объекту отдалнного местоположения. Эти данные, предпочтительно, должны быть защищены от манипуляций, так что оператор площадки не может изменить данные, которые были высланы к объекту отдалнного местоположения через одну из внешних линий связи - 106 или 110. Данные от зондов 50 могут быть предоставлены правосубъектной организации, от которой оператор площадки имеет лицензию, правительственному контрольному агентству, независимому контрольному агентству, или подобным организациям, если это необходимо или желательно. Одним из способов предотвращения манипуляций является использование зашифровывающего алгоритма. Альтернативной технологией, которая помогает уменьшить вероятность манипуляций, является использование выделенной внешней линии 112 связи, в которой зонды 50 напрямую выдают сообщения в местоположение, удалнное от топливозаправочного оборудования 90. При использовании этого способа оператор топливозаправочного оборудования 90 не имеет непосредственного доступа к выделенной внешней линии 112 связи. Для получения дополнительной информации о том, как могут взаимодействовать компоненты топливозаправочного оборудования 90, делается ссылка на патент США U.S. Pat. No. 5,956,259, которая во всей своей полноте включена сюда путм ссылки. Информация о топливораздаточных устройствах 108 может быть найдена в патенте США U.S. Pat. Nos. 5,734,851 и 6,052,629, которые во всей своей полноте включены сюда путм ссылки. Для получения дополнительной информации о мониторах 88 резервуара и их работе, делается ссылка на патенты США U.S. Pat. Nos. 5,423,457; 5,400,253; 5,319,545 и 4,977,528,которые во всей своей полноте включены сюда путм ссылки. Специалисты в данной области техники осознают улучшения и модификации для предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения. Все такие улучшения и модификации рассматриваются в пределах объма концепций, раскрытых здесь, а также последующей формулы изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащий ствол зонда, включающий верхний конец и нижний конец; первый поплавок, несущий первый магнит, причм первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности первой жидкости; второй поплавок, несущий первый магнит, причм второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения ниже первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание; электронное оборудование, выполненное с возможностью определения первого расстояния между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, причем электронное оборудование также выполнено с возможностью использовать указанное первое расстояние для определения первой плотности первой жидкости в области, примыкающей к верхней поверхности первой жидкости. 2. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором плавучесть первого поплавка выше, чем плавучесть второго поплавка. 3. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором масса первого поплавка больше, чем масса второго поплавка, так что магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка оказывает большее влияние на второй поплавок. 4. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором первый поплавок дополнительно нест второй магнит,причем второй магнит расположен таким образом, что первый магнит первого поплавка находится между вторым магнитом и первым магнитом второго поплавка. 5. Зонд уровня жидкости по п.4, в котором положение второго магнита первого поплавка относительно ствола зонда используется для определения положения верхней поверхности первой жидкости относительно ствола зонда. 6. Зонд уровня жидкости по п.1, в котором первая жидкость является топливом, а верхняя поверхность топлива представляет границу раздела воздух-топливо. 7. Зонд уровня жидкости по п.6, дополнительно содержащий третий поплавок, включающий первый магнит, причем третий поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности второй жидкости внутри резервуара, при этом вторая жидкость имеет большую плотность, чем топливо. 8. Зонд уровня жидкости по п.7, в котором вторая жидкость содержит воду, а верхняя поверхность воды представляет границу раздела топливо-вода. 9. Зонд уровня жидкости по п.7, дополнительно содержащий четвртый поплавок, несущий первый магнит, причем четвртый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения выше третьего поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри топлива таким образом, что между первым магнитом третьего поплавка и первым магнитом четвртого поплавка существует магнитное отталкивание. 10. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащем первую и вторую жидкости, формирующие между собой границу раздела, содержащий ствол зонда, включающий верхний конец и нижний конец; первый поплавок, несущий первый магнит, причм первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на границе раздела между первой жидкостью и второй жидкостью; второй поплавок, несущий первый магнит, причм второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения выше первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и пер- 10020458 вым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание; и электронное оборудование, выполненное с возможностью определения первого расстояния между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, причем электронное оборудование также выполнено с возможностью использовать указанное первое расстояние для определения первой плотности первой жидкости в области, примыкающей к границе раздела между первой жидкостью и второй жидкостью. 11. Зонд уровня жидкости по п.10, в котором плавучесть второго поплавка выше, чем плавучесть первого поплавка. 12. Зонд уровня жидкости по п.10, в котором масса первого поплавка больше, чем масса второго поплавка, так что магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка оказывает большее влияние на второй поплавок. 13. Зонд уровня жидкости по п.10, в котором положение первого магнита первого поплавка относительно ствола зонда используется для определения положения поверхности раздела между первой жидкостью и второй жидкостью. 14. Зонд уровня жидкости по п.10, дополнительно содержащий третий поплавок, несущий первый магнит, причм третий поплавок расположен вокруг ствола зонда с возможностью скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности первой жидкости внутри резервуара. 15. Зонд уровня жидкости по п.14, в котором первая жидкость содержит топливо, а вторая жидкость содержит воду, при этом указанная поверхность раздела представляет границу раздела топливо-вода. 16. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащий ствол зонда, содержащий верхний конец и нижний конец; первый поплавок, несущий первый магнит и второй магнит, причм первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения; второй поплавок, несущий первый магнит, причм второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения между первым магнитом и вторым магнитом первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, а также между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка существует магнитное отталкивание; и электронное оборудование, выполненное с возможностью определения первой плотности первой жидкости в области второго поплавка, на основе расстоянии между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка, а также между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка. 17. Зонд уровня жидкости по п.16, в котором магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка и магнитное отталкивание между вторым магнитом первого поплавка и первым магнитом второго поплавка действуют на второй поплавок в противоположных направлениях. 18. Зонд уровня жидкости по п.16, в котором первый поплавок выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности первой жидкости, а положение первого или второго магнита первого поплавка относительно ствола зонда используется для определения положения верхней поверхности первой жидкости относительно ствола зонда. 19. Зонд уровня жидкости по п.16, в котором первый поплавок выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности второй жидкости внутри резервуара, причм вторая жидкость является более плотной, чем первая жидкость, так что между первой жидкостью и второй жидкостью образуется граница раздела. 20. Зонд уровня жидкости по п.19, в котором первая жидкость содержит топливо, а вторая жидкость содержит воду, при этом верхняя поверхность воды представляет границу раздела топливо-вода. 21. Зонд уровня жидкости по п.19, в котором положение первого или второго магнита первого поплавка используется для определения положения верхней поверхности второй жидкости относительно ствола зонда. 22. Зонд уровня жидкости для определения плотности первой жидкости в резервуаре, содержащий ствол зонда, содержащий верхний конец и нижний конец; первый отталкивающий магнит и второй отталкивающий магнит, причм первый отталкивающий магнит и второй отталкивающий магнит расположены в фиксированных положениях вдоль ствола зонда; первый поплавок, несущий первый магнит, причм первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения между первым отталкивающим магнитом и вторым отталкивающим магнитом и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом,что между первым магнитом первого поплавка и первым отталкивающим магнитом, а также между первым магнитом первого поплавка и вторым отталкивающим магнитом существует магнитное отталкивание; и электронное оборудование, выполненное с возможностью определения, по меньшей мере, первого расстояния между одним из отталкивающих магнитов, первым или вторым отталкивающим магнитом, и первым магнитом первого поплавка, причем электронное оборудование также выполнено с возможно- 11020458 стью определения первой плотности первой жидкости в области первого поплавка, на основе, по меньшей мере, частично указанного первого расстояния. 23. Зонд уровня жидкости по п.22, в котором магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и первым отталкивающим магнитом, а также магнитное отталкивание между первым магнитом первого поплавка и вторым отталкивающим магнитом действуют на первый поплавок противоположно друг другу. 24. Зонд уровня жидкости по п.22, в котором первый отталкивающий магнит и второй отталкивающий магнит расположены на первой раме, которая неподвижно соединена со стволом зонда. 25. Зонд уровня жидкости по п.24, дополнительно содержащий вторую раму, которая неподвижно соединена со стволом зонда в месте, находящемся на расстоянии от первой рамы; третий отталкивающий магнит и четвртый отталкивающий магнит, которые нест вторая рама, при этом третий отталкивающий магнит и четвртый отталкивающий магнит расположены в фиксированных положениях вдоль ствола зонда; и второй поплавок, несущий первый магнит, причм второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения между третьим отталкивающим магнитом и четвртым отталкивающим магнитом и выполнен с возможностью плавать внутри первой жидкости таким образом, что между первым магнитом второго поплавка и третьим отталкивающим магнитом, а также между первым магнитом второго поплавка и четвртым отталкивающим магнитом существует магнитное отталкивание; при этом электронное оборудование выполнено с возможностью определять, по меньшей мере,первое расстояние между третьим или четвртым отталкивающим магнитом и первым магнитом второго поплавка. 26. Зонд уровня жидкости по п.25, в котором электронное оборудование дополнительно выполнено с возможностью определения второй плотности первой жидкости в области, примыкающей к второму поплавку, на основе, по меньшей мере частично, указанного первого расстояния между третьим или четвртым отталкивающим магнитом и первым магнитом второго поплавка. 27. Зонд уровня жидкости по п.22, в котором электронное оборудование дополнительно выполнено с возможностью определять второе расстояние между другим из указанных первого или второго отталкивающих магнитов и первым магнитом первого поплавка, при этом указанное первое расстояние и указанное второе расстояние используются электронным оборудованием для определения первой плотности первой жидкости в области, примыкающей к первому поплавку. 28. Зонд уровня жидкости по п.25, в котором электронное оборудование дополнительно выполнено с возможностью определять второе расстояние между другим из указанных третьего или четвртого отталкивающих магнитов и первым магнитом второго поплавка, при этом указанное первое расстояние и указанное второе расстояние используются электронным оборудованием для определения второй плотности первой жидкости в области, примыкающей к второму поплавку. 29. Устройство для определения плотности жидкости, содержащее первый поплавок, несущий первый магнит; второй поплавок, несущий второй магнит, ориентированный таким образом, что между первым магнитом и вторым магнитом существует магнитное отталкивание; конструкцию, ограничивающую перемещение второго поплавка по направлению к первому магниту и от первого магнита при изменении плотности жидкости; электронное оборудование, выполненное с возможностью определения плотности жидкости с использованием расстояния между первым и вторым магнитами. 30. Способ определения плотности жидкости, характеризующийся тем, что обеспечивают ствол зонда, содержащий верхний конец и нижний конец; обеспечивают первый поплавок, несущий первый магнит, причем первый поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения и выполнен с возможностью плавать на верхней поверхности жидкости; обеспечивают второй поплавок, несущий второй магнит, причем второй поплавок расположен с возможностью перемещения вдоль ствола зонда путем скольжения ниже первого поплавка и выполнен с возможностью плавать внутри жидкости таким образом, что между первым магнитом и вторым магнитом существует магнитное отталкивание,определяют первое положение первого поплавка относительно ствола зонда; определяют второе положение второго поплавка относительно ствола зонда; определяют первое расстояние, которое является расстоянием между первым положением и вторым положением и соответствует расстоянию между первым магнитом и вторым магнитом; и определяют с помощью электронного оборудования плотность жидкости в области, примыкающей к указанной верхней поверхности, с использованием указанного первого расстояния.

МПК / Метки

МПК: G01N 9/00

Метки: жидкости, плотности, определения, устройство, магнитострикционное

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/20-20458-magnitostrikcionnoe-ustrojjstvo-dlya-opredeleniya-plotnosti-zhidkosti.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Магнитострикционное устройство для определения плотности жидкости</a>

Похожие патенты