Тепловой уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 51 6 01 Р 2 ЕТ СССРОП (РЫТИИ А ОБРЕТЕНИ ВТОРСЫОМУ С ТЕЛЬСТ 4-10Бюл.М 3к, В.Ф.Хлебн в 4 (088. 8) кое свидС 01 Р 2а 7. а 1 ельство С22, 1976.1 яцЬ а 1 "М14,Ы кое свидетельство СССР 6 01 Р 23/22, 1974.(54) (57) 1.держащий чу нератор имп импульсов и включающуюсоединенный ЕПЛОВОИ УРОВНЕМЕР, соствительный элемент, гельсов, формирователисистему отображения,кодопреобразователь,с индикатором, о т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЯО 1136022 л и ч а ю щ и й с я тем, что сцелью повышения надежности в работе, чувствительный элемент выполнен в виде пакета пьезоэлектрических пластинок, распределенных .по высоте, разделенных теплоиэолирующими пластинками и жестко закрепленных между теплоизолирующимипластинками, при этом одна из пьезоэлектрических пластинок выполненаиз материала, критическая температура которого выше температуры жидкости, и подключена через,формирователь импульсов к генератору импулсов, а остальные пьезоэлектрические пластинки выполнены из материалкритическая температура которогониже температуры жидкости и вышетемпературы газа над жидкостью, иподключены к системе отображения.113 б 022 2. Уровнемер пб п,1, о т л ич а .ю щ и й с я темр что в систему отображения введены синхронные ВЗ- триггеры, синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора Изобретение относится к приборо-строению и может найти применениепри измерении уровня раздела жидкихи газообразных сред с различными температурами.Известен термопарный уровнемер,содержащий расположенные по высотеизмеряемого уровня термопары, подключенные через селектор к усилителю, к выходу которого подключено уп- Оравляющее реле, и источник питания,в котором селектор содержит коммутирующее реле, индикаторные лампочки, резисторы, конденсаторы задержки, шунтирующие обмотки реле, нормально открытую и нормально закрытую кнопки, при этом один ввод обмотки каждого реле подключен к,ми"нусу источника питания через нормально закрытый контакт последую- Кщего реле и нормально закрытую кнопку, при этом один вывод обмотки каждого реле подключен к минусу источника питания через нормально закрытый контакт последующего реле и нормально закрытую кнопку, а другойвывод обмотки каждого реле черезсобственный нормально открытый кон"такт, индикаторную лампочку, нормально открытый контакт управляю- ЗО щего реле и параллельно через нормально открытый контакт предыдущегореле, резистор и нормально эакры"тый контакт управляющего реле подключен к полюсу, источника питания, причем укаэанный вывод обмотки одного из реле через резистор, нормально открытую кнопку и нормально закрытый контакт управляющего реле дополнительно подключен к полюсу источника Ц .Однако у устройства недостаточная надежность, обусловленная наличием " реле, контакты которых подверженызалипанию.Известен уровнемер, содержащий плавку из немагнитного теплоиэолирующего материала, установленную в горловине контролируемого сосуда, в которой на растоянии друг от друга заделаны небольшие пластинки из ферро 5 О магнитного материала, а горловина окружена охлаждающей рубашкой, в стенке которой против каждой пластинимпулЬсов, Я - входы подключенычерез формирователи импульсов к воспринимающим пьезоэлектрическим пластинкам, а выходы соединены с входа 1,ми кодопреобразователя. ки вмонтированы, индуктивные катушки с сердечникамипричем зазор между каждой пластинкой и сердечником катушки строго одинаков 21 .Недостатком устройства является невысокая надежность, обусловленная тем, что незначительные изменения расстояния между пластинкой и сердечником, а также температуры катушки с сердечником вызывают значительное изменение индуктивности катушки и сигнала на выходе катушки.Наиболее близким к предлагаемому является термопарный дискретный уровнемер, содержащий термопары,распределенные по высоте емкости, ключи, усилитель, генератор импульсов, счетчик и индикатор, который снабжен шинами четных и нечетных термопар, триггером Шмидта, времяимпульснымустройством, схемой запрета и дешифратором, причем концы термопар через ключи, из которых каждые два соседнихсоединены управляющими входами с выходом дешифратора, стоящего на выходе счетчика, подсоединены к шинам четных и нечетных термопар, последние через ключи, управляющие входы которых связаны со счетчиком, соединены с входом усилителя, выход которого через триггер Шмидта соединен с времяимпульсным устройством,: а выходы времяимпульсного устройства подключены через генератор импульсов и схему запрета к счетчику а также непосредственно к счетчику, индикатору и триггеру Шмидта 13 .Недостатком известного устройства является невысокая надежность, обусловленная сложностью схемного построения и большим количеством элементов, каждьй из которых имеет ограниченную .надежность.Цель изобретения - повышение надежности устройства в работе.Поставленная цель достигается тем, что в тепловом уровнемере, со" держащем чувствительный элемент, генератор импульсов, формирователи импульсов и. систему отображения, включающую кодопреобразователь, соединенный с индикатором, чувстви" тельный элемент выполнен в виде пакета пьезоэлектрических пластинок,51015 Генератор 18 импульсов посылает импульсы на вход формирователя 19 импульсов и на синхронизирующие входы синхронных ВБ-триггеров 23-25. Формирователь 19 импульсов формирует импульс напряжения требуемой амплитуды, который подается на возбуждающую пьезоэлектрическую пластинку 1, которая при этом деформируется (расширяется и сдавливает), деформирует воспринимающие пьезоэлектрические пластинки 2-4. При этом на гранях пластинки 2 возникает заряд, а на гранях пластинок 3-4, не обладающих пьезоэлектрическими свойствами, заряд не возникает. Сигнал с пьезоэлектрической пластинки 2 поступает на Формирователь 22 импульсов.На выходе формирователя 22 импульсов единичный импульс напряжения. Сигналы с выходов Формирователей 20-22 импульсов поступают на Б-выходы синхронных ВБ-триггеров 23-25, на триг" геры 23 и 24 - нулевой, а на триг" гер 25 - единичный, В это же время на входы синхронизирующих импульсов триггеров будут поступать единичные . сигналы от генератора, 18 импульсов. Триггеры 23 и 24 перейдут в нулевое состояние, триггер 25 в единичное. После этого импульс, посылаемый ге" нератором 18, кончается. Пластинка 1 и пластинки 2-4 возвращаются в исходное состояние и заряд на гранях пластинки 2 пропадает. Триггеры 23-25 остаются в таком состоянии до прихода следующего импульса. Код в .регистре из триггеров 23-25 преобразуется с помощью кодопреобразова" теля 26 так, что на цифровом индикаторе 27 отображается значение уровня жидкости в необходимых единицах измерения. Со следующим импульсом, посылаемым генератором 18 импульсов, вновь повторяется цикл измерения уровня. При изменении уровня изменится число воспринимаю" щих пластинок, погруженных в жидраспределенных по высоте, разделенных теплоизолирующими пластинкамии жестко закрепленных между теплоизолирующими пластинками, при этомодна из пьезоэлектрических пластинок выполнена из материала, критическая температура которого вышетемпературы жидкости, и подключеначерез формирователь импульсов кгенератору импульсов, а остальныепьезоэлектрические пластины выполнены из материала, критическая температура которого ниже температурыжидкости и выше температуры газанад жидкостью, и подключены к системе отображения.В систему отображения введенысинхронные ВБ - триггеры, синхронизирующие входы которых подключенык выходу генератора импульсов Б-входы подключены через формирователиимпульсов к воспринимающим пьезоэлектрическим пластинкам, а выходы соединены с входами кодопреобразователя,На чертеже показана структурнаяэлектрическая схема уровнемера и общий вид чувствительного элемента.Тепловой уровнемер содержит чувствительный элемент, выполненный ввиде пакета пьезоэлектрических пластинок, включающего возбуждающуюпластинку 1 и воспринимающие пластинки 2-4, разделенных теплоизолирующими пластинками 5-7 и жестко(без люФта) закрепленных между теплоэлектроизопирующими пластинками8-9 при помощи накладок 10-11 иболтов 12-13 с гайками 14-15. Чувствительный элемент устанавливаетсяна стенке емкости 16 с жидкостью 17.Уровнемер снабжен генератором 18импульсов, формирователями 19-22импульсов, ВЯ-триггерами 23-25,образующими регистр, кодопреобразователем 26 и индикатором 27.Известно, что для каждого пьезоэлектрического материала существуеткритическая температура (точка Кюри), при достижении и превышениикоторой он теряет пьезоэлектрическиесвойства. Так для кварца она равна570 С, а для титаната бария 90 С.Пьезоэлектрические свойства материала восстанавливаются, если еготемпература становится ниже критической.Пьезоэлектрические пластинки 2-4изготавливаются из материала, например ТБ, критическая температуракоторого Т=120 + 10 С ниже температуры жидкости Т (например, температура воды в водоотопительных системах 120 СсТ,150 С) и выше температуры газа над жидкостью Т.Пьезоэлектрическая пластинка 1 изготавливается из материала, например ЦТС 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 19, критическая температура которого Т =290 С, значительно выше температуры жидкости.Тепловой уровнемер работает следующим образом.Пусть воспринимающие пластинки 3-4 погружены в жидкость, а воспринимающая пластинка 2 находится над жидкостью. При этом пластинка 2 имеет температуру ниже критической и обладает пьезоэлектрическими свойствами, а пластинки 3-4 имеют температуру выше критической и не обладают пьезоэпектрическими свойствами. Пластинка 1 при любом уровне жидкости будет обладать пьезоэлектрическими свойствами, так как ее критическая температура значительно выше температуры жидкости.1136022 Составитель И.НекрасовРедактор Е.Лушникова Техред Т,Маточка Корректор О.Тигор Заказ 10273/30 Тираж 703 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,д,4/5филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 кость и потерявших пьезоэлектрические свойства, а следовательно изменяется код в регистре иэ триггеров и отображаемое индикатором значение уровня жидкости. Кодовый сигнал с кодопреобразователя 2 б можетподаваться в цифровые системы контроля и.регулирования уровня жидкости. Предлагаемый уровнемер имеет высокую надежность, обусловленнуюотсутствием подвижных механическихчастей и простотой схемной реализации и конструкции, Двоичный характер выходного сигнала упрощает системы контроля и регулирования уровня жидкости. Уровнемер может найтиширокое применение в народном хо .эяйстве для контроля уровня высокотемпературных жидкостей и теплоэнергетике, химической и пищевой промыш"ленностях.