Гидростатический уровнемер

Союз Советских Социалистических РеспубликОП ИСАНИГИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Фй(6) Дополнительное к авт,саид-ву(22) Заявлено 0503. 79 (2) 2733434/18-10 (51)м. КЛ. с присоединением заявки Нов(23) Приоритет 6 01 Р 23/16 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийОпубликовано 3001 В 1. Бюллетень И 9 4 Дата опубликования описания 30,01. 814) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР т е э ается со м Изобретение относится к приборос роению и может применяться для из м рения уровня жидкостей, у которых и меняется плотность.Известен гидростатический уровнемер, содержащий два устройства отбора давления мембранного типа, уста., новленные на фиксированных высотах столба жидкости в контролируемом резервуаре, два преобразователя и элек трическую измерительную схему, осуществляющую вычислительную операцию, позволяющую судить об уровне 11.Наиболее. близким по технической сущности и достигаемому результату 5 является гидростатический уровнемер, содержащий также два устройства отбора давления, устанонленные на фиксированных высотах столба жидкости и выполненные в ниде пьезометри ческих трубок, давление воздуха в которых пропорционально соответствующим столбам жидкости и пневматическую измерительную схему, нключающую два усилителя, пять дроссельных сумматоров, делительное устрой" ство и вторичный прибор. Схема выполнена на серийно выпускаемых элементах, относящихся к унифицирован ной системе элементов промышленной 30 пневмоавтоматики. Известный прибор обеспечивает независимость показаний уровня от колебаний плотности контролируемой жидкости, что повышает точность измерения уровня (2,Недостатком известного уровнеме" ра является трудность настройки прибора на различные верхние предельные значения измеряемого уровня, что. делает недостаточно широким дкапаэон измерения.Цель изобретения - упрощение настройки и расширение диапазона измерения.Поставленная цель обеспечив тем, что в измерительную схему держащую два усилителя, два дроссельных сумматора и один пятимембранный сумматор введены генератор опорной частоты, подключенный к цепя управления линейных пневмосопротивлений, являющихся входами двух дрос" сельных сумматоров, операционный умножитель, соединенный с одной стороны с выходом одного усилителя и минусовой камерой пятимембранногосумматора, а с другой стороны - со входом второго дроссельного сумматора и преобразовательгенератор давле ния в частоту с обратно связью по25 35 40 частоте с подключенным к нему эадатчиком, при этом плюсовая камера пятимембранного сумматора подключенако второму усилителю, а выход егоподключен на вход первого дроссельного сумматора, выход которого соединен с преобразователем-генератором давления в частоту, а его обратная связь - с цепями управления линейных пневмосопротивлений, подключенных к атмосфере, обоих дроссельных сумматоров.На чертеже схематически изображен предлагаемый уровнемер.Гидростатический уровнемер содержит два устройства 1 и 2 отбора давления, представляющие собой мембранные камеры, заполненные промежуточной рабочей жидкостью, мембраны 3 и 4 которых установлены на базовом расстоянии по вертикали в нижней части резервуара 5 Мембранные камеры 1 и 2 гидравлически соединены соответственно с двумя усилителями б и 7, выполненными н виде двух пненмоповторителей, имеющих глухие камеры, заполненные также промежуточной рабочей жидкостью. Выходы пневмоповторителей б и 7 соединены с .ми-нусовой и плюсоной камерами алгебраического сумматора 8, выполненного в виде пятимембранного сумматора,Кроме того, выход верхнего пневмоповторителя б соединен со входомоперационного умножителя 9, выходкоторого совместно с выходом задатчика 10 стабилизированного давленияподключены ко входам перемножениядвух давлений пневматического дискретно-аналогового решающего устройства 11, являющегося основным функциональным узлом измерительной схемы. Третий вход его соединен с ныходом сумматора 8. Пневматическоедискретно-аналоговое устройство 11содержит два дроссельных сумматора,вхэдной, составленный из линейных,:ненмосопротивлений 12 и 13, и выходной - из линейных пневмосопротивлений 14 и 15. Все линейные пневмосопротивления включены по схеме управления частотой, Каждый иэ дроссельных сумматоров имеет один вход,сообщающийся с атмосферой и второй,являющийся входом пневматическогоуискретно-аналогового решающего устройстна, цепи управления линейныхпневмосопротивлений, установленныхна этих входах, подключены к пненматическому генератору 16 опорнойчастоты, выполненном, например, натрехмембранном пневмореле с инерционным звеном в цепи обратной связи. Цепи управления линейных пневмосопротивлений, входы которых сообщаются с атмосферой, подключены к преобразователю-генератору 17 дав" ления в частоту с обратной связью по частоте, выполненном на двух, например, трехмембранных пневмоусилителях 18 и 19 и трехмембранном пневмореле 20.Устройство работает следующим образ о.:.Гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре 5 через раздели гельные мембраны 3 и 4 и промежуточ(ную рабочую жидкость воздействуют на чувствительные элементы пненмоповторителей б и 7 и преобразуется в пневматические сигналы, и 1;ямопропорциональные плотности и высоте столбов Н и Нс, жидкости в резервуаре 5, Эти сигналы поступают на минусовый и плюсовой входы алгебраического пяти- мембранного сумматора 8. На выходе сумматора 8 образуется пневматический сигнал Р, равный результату вычитания выходного давления пневмоповторителя б из выходного давления пневмоповторителя 7. Этот сигнал прямо пропорционален плотности жидкости в "резервуаре 5 и базовому расстоянию Н 1. Кроме того, выходной сигнал с верхнего пневмоповторителя б поступает также на вход операционного умножителя 9, Операционный умножитель 9 выполнен, например, в виде трехмембранного пненмоусилителя, в схему которого включен дроссельный сумматор на пневмосопротивлениях (не показан).Регулировкой пронодимости одного из них можно установить требуемую величину постояного коэффициента в зависимости от величины верхнего предела измерения уровнемера,Выходной сигнал Р операционного умножителя 9 поступает на вход линейного пневмосопротивления 14 выходного дроссельного сумматора (второго) пневматического дискретно-аналогового решающего устройства 11. На вход линейного гневмосопротивления 12 входного (первого) дроссельного сумматора поступвет сигнал Р с выхода сумматора 8, а с выхода эадатчика 10 стабилизированного давления в минусовую камеру пневмоусилителя 18 поступает сигнал Р 3. При- этом на выходе пневматическогс дискретно-аналогоного решающего устройства образуется давление Р, равное частотному от деления произведения давлений Р и Р на давление Р. При этом провсдимость линейных пневмосопротинлений 12 и 14 устанавливается постояннсй и определяется величиной частотыопорного пневмогенератора 16 и объемами постоянных емкостей Ч и Ч, Частота й должна быть установлена мешьше, либо равна одной десятой частоты Г. Частота Е преобразователя-генератора 17 устанавливается так, чтобы выходное давление входного (первого) дроссельнсго сумматора, выполненного на линейных пневмосопроотивлениях 12 и 13было равно давлению Р, Это обеспечивается за счет обратной связи почастоте Й преобразователя-генератора 17 при условии, что давление РЗбудет установлено меньшим минимального значения давления Р( . При этом,например, увеличение давления Р вызывает увеличение частоты й. Всвою очередь в зависимости от изменения частоты Г 2 проводимость линейного пневмосопротивления 15 увеличивается, либо уменьшается на величиыу, пропорциональную изменению сигнала Р, которое вызвано изменениемплотности жидкости в резервуаре 5.Эта пропорциональность обеспечивается при условии, что произведениеобъема емкости.Ч линейного пневмо.сопротивления 12 на объем емкостиЧ 4 линейного пневмосопротивления 15равно произведению объема емкости 2 Олинейного пневмосопротивления 13 наобъем емкости Ч линейного пневмосопротивления 14. Тогда давление Рна выходе пневматического дискретноаналогового решающего устройства 25имеет вид Путем выражения величин давления Р 1 и Р через соответствующие эна чения Й, Н, Н 1 и 3 Формула (1) примет видг=Р+н35 Таким образом, из формулы (2) видно, что выходное значение давления Р гидростатического уровнемера прямопро" порционально высоте столба жидкости в резервуаре 5 и не зависит от иэ" .дменения ее плотности. Кроме того, 4 О иэ формулы также видно, что при изменении верхнего предельного значения уровня Н достаточно соответ.ствующим образом изменить величины Р или К при сохранении неизменным3максимального значения Р. Это позволяет осуществить перестройку устройства на различные верхние пределы измеряемого уровня жидкости.Формула изобретенияГидростатический уровнемер, содержащий два устройства отбора давления,установленные на фиксированных высотах столба жидкости в контролируемом резервуаре, и пневматическуюизмерительную схему, включающую дваусилителя, каждый из которых соединен с соответствующим устройствомотбора давления, дроссельные сумматоры и пятимембранный сумматор,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью упрощения настройки и расширения диапазона измерения, в пневматическую измерительную схему введе"ны генератор опорной частоты, подключенный к цепям управления линейнымпневмосопротивлений, являющихся входами двух дроссельным суп:1 аторов,операционный умножитель, соединенныйс одной стороны с выходом одного сусилителя и минусовой камерой пятимембранного сумматора, а с другойстороны - со входом второго дроссельного сумматора и преобразователь-генератор давления в частоту с обратной связью по частоте с подключеннымк нему эадатчиком, при этом плюсовая,камера пятимембранного сумматора подключена ко второму усилителю, а выход его подключен на вход первогодроссельного сумматора, выход которого соединен с преобразователем-генератором давления в частоту, а егообратная связь - с цепями управлениялинейных пневмосопротивлений, подключенных к атмосфере обоих дроссельныхсумматоров.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 239598, кл. С 01 Г 23/14, 09,06,65.2 Авторское свидетельство СССРМ 659907, .кл. С 01 Р 23/16, 29.11.76800661 Составитель Н. В техред т, Маточк к Корректор Н. Бабинец едакто Ков е филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная Заказ 10397/49ВНИИПИпо113035,Тираж 71 осударствеи лам изобрет осква, Жго ий Ра ПодписСССРийб., д,омитет откры ская н Ю