Пьезометрический уровнемер

Сокзз СоввтскккСоциалист ичвскикРвспублкк ОЛ ИСАНИЕИЗОЬРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 898263(51)М. Кл. С 01 Г 23/16 звеударетвенный квинтет СССР аа аелаи изобретений н открытийДата опубликования описания 15 .01,82 В.Н.Прилепский, В,Ф,Кортунова, Ю.В.Самркин и Н,А.Соловьев(72) Авторы изобретения Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС(5 тт) ПЬЕЗОНЕТРИЧЕСКИЙ УРОВНЕИЕР Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в химической, пищевсй и других отраслях промышленности при определении уровня или количества жидкости в резервуарах с переменной плотностью,Известен пьезометрический уровнемер, содержищий пьезометрическую трубку, соединенную с блоком питания воз" духом и входом трехмембранного элемента сравнения, выход которого соеди 10 нен со вторичным прибором и через дроссельный делитель - со вторым входом 1 .Недостатком устройства является15 точность, обусловленная влиянием на показания вторичного прибора колебаний плотности измеряемой среды, вследствие того, что давление в пьезометрической трубке пропорционально произведению уровня на плотность жидкости.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решениюявляется известный пьезометрическийуровнемер, содержащий две пьезометрические трубки различной длины,погруженные в контролируемую жидкостьи соединенные через регулируемыедроссели с источником питания воздухом и с измерительной схемой, с по"мощью которой исключается влияниеизменений плотности на показания вто"ричного прибора. Измерительная схемасодержит два усилителя пять дроссельных сумматоров, два пятимембран"ных сумматора и делительное устройство, на выходе которого получаетсяаналоговый сигнал, пропорциональныйизменению только уровня 2 ,Недостатком известного уровнемера является сложнос-ь конструкциииз-за большого количества элементов,входящих в измерительную схему, ко"торые увеличивают вероятность отказов. Дроссельные сумматоры включаюткаждый по два дросселя, настройка3 898 которых может меняться в зависимостиот колебаний параметров окружающейсреды, например температуры, что также снижает надежность работы уровнемера.,Цель изобретения - упрощение кон"струкции и повышение надежности,Поставленная цель достигаетсяза счет того, что в измерительнуюсхему введены трехмембранный элементсравнения, переменная пневмоемкость,импульсатор, два нормально закрытыхклапана, генератор линейно нарастаю 1 цего сигнала и элемент памяти, притом один вход пятимембранного элемента сравнения соединен с первымвходом трехмембранного элемента сравнения и с короткой пьезометрическойтрубкой, второй вход пятимембранного элемента соединен с длинной пьезометрической трубкой, третий входс линией питания и входом ламинар"ного дросселя, четвертый вход - свыходом ламинарного дросселя и крайними камерами, а сопла - со вторымвходом трехмембранного элементасравнения, переменной пневмоемкостьюи через нормально закрытый клапанс атмосферой, выход трехмембранногоэлемента сравнения соединен со входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими входами клапанов и элемента памяти, выход генератора линейно нарастающего сигнала соединен со входом элемента памяти и через второй нормально закрытый клапан с атмосферой, а выход элементапамяти подключен ко вторичному приборуеНа чертеже представлена схема уровнемера,Уровнемер содержит погруженные в контролируемую жидкость две пьезометрические трубки 1 и 2 (трубка 2 погружена на большую глубину, чем . трубка 1),соединенные с блоками питания 3, М и входами пятимембранного элемента 5, третий вход которого соединен с линией питания и входом ламинарного дросселя 6, четвертый вход соединен с выходом ламинарного дрос-. селя 6 и крайними камерами, а соплос пневмоемкостью 7, входом нормально закрытого клапана 8, вторым входом трехмембранного элемента 9. Первый вход элемента сравнения 9 соединен с пьезометрической трубкой 1, а выход - со входом импульсатора 1 О с 263 44 осселем 11, выход которого соединен с управляющими входами нормально закрытых клапанов 8 и 12 и элемента памяти 13, выполненного, напу ример в виде линии задержки, Генератор линейно нарастающего сигнала 14 состоит из переменного дросселя 15 и повторителя со сдвигом 16,глухая камера которого соединена с19 линией питания и входом дросселя 15,проточная камера - с выходом дросселя 15, а сопло - со входом элемента памяти 13, выход которого является выходом уровнемера и15 подключается ко вторичному прибору 17,(Уровнемер работает следующим образом. При подаче от пьезометрическихтрубок давления, пропорциональногопроизведению плотности жидкости наглубину погружения трубок, на входы и элемента сравнения 5, элемент сравнения находится в положении равновесия, при котором перепад давленияна дросселе 6 равен разности давленияв трубках, то есть пропорционален Зя плотности жидкости, Ори этом при закрытом клапане 8,.пневмоемкость 7 начинает заполняться через дроссель би сопло элемента сравнения 5 со скоростью, пропорциональной расходу воздуха через дроссель б, а, следовательно, перепаду на нем и плотности жидкости. Одновременно при закрытом клапане 12 линейно нарастает выходнойсигнал генератора линейно нарастающего сигнала 11, При достижении в пневмоемкости 7, а следовательно и навыходе элемента сравнения 5, давленияравного давлению в пьезометрическойтрубке 1, срабатывает элемент; сравнения 9 и импульсатор 10 выдает единичный импульс давления, длительностькоторого определяется настройкой дросселя 11. При этом выходное давлениегенератора нарастающего сигнала 11 50запоминается элементом памяти 13 ипоступает на выход уровнемера, а через открывшиеся клапаны 8 и 12 давление из пневмоемкости 7 и с выходагенератора нарастающего сигнала 1 чстравливается в атмосферу. После снятия выходного импульса импульсатора закрываются клапан.: 8 и12 и цикл измерения повторяется.5 898263 Давления в пьезометрических трубках Рт и Р определяются по уравнениямР, =Н,рдРа Нрд (1) 5 где Н и Н " глубина погружения трубок в жидкость,- плотность жидкости;д - ускорение свободногопадения. 19Перепад давления Р на дросселе 6 равен разности давления в трубках; Формула изобретения Пьезометрический уровнемер, содержащий две пьезометрические трубкиразличной длины, погруженные в контролируемую жидкость и соединенныечерез регулируемые дроссели с источником питания воздухом и с измерительной схемой, которая включает вторичный прибор и гятимембранный элементсравнения с ламинарным дросселем влинии питания, о т л и чающийс я тем, что, с целью упрощенияконстоукции и повышения надежности,в измерительную схему введены трех"мембранный элемент сравнения, пере"менная пневмоемкость, импульсатор,два нормально закрытых клапана, генератор линейно нарастающего сигналаи элемент памяти, при этом один входпятимембранного элемента сравнения соединен с первым входом трехмембранного элемента и с короткой пьезометрической трубкой, второй вход пяти- мембранного элемента соединен с длинной пьезометрической трубкой третий вход - с линией питания и входом ла" минарного дросселя, четвертый вход - с выходом ламинарного дросселя и крайними камерами, а сопло - со вто", рым входом тоехмембранного элемента сравнения, переменной пневмоемкостью и через нормально закрытый клапан " с атмосферой, выход трехмембранного элемента сравнения соединен со входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими входами клапанов и 1 элемента памяти, выход генератора. линейно нарастающего сигнала соединен со входом элемента памяти и через второй нормально закрытый клапанс атмосферой, а выход элемента памяти подключен ко вторичному прибору. где Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР и 6 о 9059, кл. с о 1 г 23/16, 03.01.77,2. Авторское свидетельство СССР М 659907, кл, 0 01 Г 23/16 2911.76= ЬНрд = К д (2) где К - коэффициент пропорциональности.Расход воздуха через ламинарный дроссель 6 может быть определен по уравнениюС К ЬР , (3) где К - коэффициент пропорциональ 2ности, определяемый параметрами дросселя.Промежуток времени Т, за которое давление в пневмоемкости возрастает до величины Рпри котором происходит срабатывание элемента сравнения 9, определяется по уравнению РУ(4)1где Ч " объем пневмоемкости 7.После подстановки (1), (2) и (3)в (4) получаютЧН- =М, (5) М 46тК 2 НЗапоминаемый в конце цикла измерения выходной сигнал Р генераторагнарастающего сигнала, равный выходному сигналу устройства Р , пропорционален времени Т.вых г 4где К 4 - коэффициент пропорциональности, определяемый настройкой дросселя 15 и перепадом давления на нем, устанавливаемым повторителем со сдвигом 16.После подстановки (5) в (6) получаютЯВых= э 4 "1Р =К К НКН то есть величина выходного сигнала пропорциональна глубине погружения первой пьезометрической трубки, т.е уровню жидкости и не зависит от плотности.Упрощение конструкции, уменьшение количества элементов, входящих в схему, повышает ее надежность и срок службы.898263 11935/57 Тираж 670 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Заказ Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,Редактор А.Гулько Техред А. Бабинец КорректорО, Билак