Пьезометрический плотномер

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическиереспублик(51) М, Кл. с присоелииением заявки рй(23) ПриоритетРяударатееииый кеиитет сеар Ио аелеи изебретеиий и открытийДата опубликования описания 07.0, 82 М.М,Мордасов, В.И.Бодров, М,М.Храмцов и А.В.Трофимов,рюения Тамбовский институт химического ма(5 тт) ПЬЕЗОИЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕ Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для автоматического измерения плотности, и может найти применение в различных отраслях промышленности.Известен пьезометрический. плотномер колокольного типа, содержащий колокол погруженный в контролируемую жидкость, сосуд с постоянным уровнем и манометр, измеряющий давление под колоколом как функцию плотности .жидкости 1 . Однако в таком плотномере воздухили газ, заключенный под колокол,растворяется в контролируемой жидкости, с которой он соприкасается.Поэтому необходимо иметь дополнительный источник воздуха,Известен пьезометрический плотномер, состоящий из релейного элемента,охваченного цепью отрицательной обратной связи, в которую включеначерез дроссель измерительная камера,выполнейная в виде цилиндрическойтрубки, гюгруженной в сосуд с постоянным уровнем. Выход измерительной камеры подан на вход операционного усилителя, выход которого черезапериодическое звено соединен с камерой отрицательной обратной связирелейного элемента 2,Недостатком такого устройства является зависимость показаний от изменения давления над поверхностьюконтролируемой жидкости.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому изобретениюявляется устройство, которое содержитв цепи отрицательной обратной связипятимембранный сумматор, включенныйпо схеме усилителя (К 1, где К - коэффициент усиления), одна иэ камерсоединена с измерительным элементом,другая - с атмосферой или с пространством над гюверхностью контролируе-,мой жидкостиВыход сумматора черезапериодическое звено подключен к3 9188релейному элементу, выход которогосоединен через дроссель с измерительной камерой и через усилитель мощности с входом вторичного прибора 3 .Недостатком такого устройстваявляется невысокая точность измере"ний, обусловленная зависимостью рас"хода воздуха, подаваемого в измерительный элемент от давления в измерительном элементе, а также невозможностью управления пределами срабатывания измерительной схемы, аследовательно, и уровнями в измерительном элементе.Цель изобретения - повышение точности измерения,Поставленная цель достигаетсятем, что пьезометрический плотно"мер, содержащий сосуд с постояннымуровнем контролируемой жидкоСти реФ2 Огистратор и преобразователь пневматических, импульсов выполненный в видерелейного элемента, в цепи обратнойсвязи которого содержится пятимембранный сумматор, включенный по схемеусилителя, к выходу которого черездроссель подключена измерительная камера, соединенная с одним из входовусилителя, выход которого соединен свходом релейного элемента, дополниЗОтельно снабжен вторым пятимембраннымсумматором и задатчиком давления, приэтом выход релейного элемента подключен в сопло питания второго сумматора, одна плюсовая камера которогоподключена к задатчику, другая соеди-нена .с входом измерительной, камеры,а выход сумматора подключен к однойиз отрицательных камер и к переменному дросселю, другая отрицательная ка.мера соединена с атмосферой.Кроме того, релейный элемент выполнен в виде двухпозиционного регу-.лятора с настраиваемой зоной нечувствительности.На чертеже схематически представлен предлагаемый плотномер.Плотномер содержит релейный элемент 1, выполненный в виде двухпозиционного регулятора с настраиваемойзоной нечувствительности, выход которого соединен с регистратором (непоказан) и подан в сопло С пятимембранного сумматора 2, В камеру Дсумматора 2 подключен выхо; задатчика3. Камера В подключена к входу колокола, представляющего собой цилиндрическую измерительную камеру 4, ав камеру Б подан выход пятимембран 18 4ного сумматора 2, который в своюочередь соединен с входом дросселя 5,выход которого соединен с входом измерительной камеры 4, который такжеподключен в камеру Вь пятимембранного сумматора 6, в. отрицательную обратную связь которого включен дроссельный делитель 7. Камера Гь сумматора соединена с надуровневым пространством над поверхностью контролируемой жидкости, Выход сумматора 6подключен к входу регулятораДавление питания подано на входпозиционного регулятора 1 и сумматора б непосредственно, а на входзадатчика 3 - через постоянныйдроссель 8.Принцип работы плотномера заключается в том,что в инерционном звене, состоящем из дросселя 5 и измерительной камеры 4, давление вкамере достигает некоторого заданного значения тем быстрее, чем меньше величина емкости. Обьем измерительной камеры зависит от уровняжидкости в ней, который в свою очередь зависит от плотности контролируемой жидкости,В начальный момент времени регулятор 1 имеет на своем выходе давление Р =1. Это давление подано всопло С пятимембранного сумматора 2.Пятимембранный сумматор 2 при помощи введения единичной отрицательной обратной связи в камеру Б включен по схеме пневмоповторителя и имеет на своем выходе давление Р, равноеР=Р+Р 4, (1)где Р - давление, устанавливаемоезадатчиком 3Р 4 - давление в полости измерительной камеры 4.Расход Ц газа через дроссельвыражается соотношениемЮ=В(Р 1 Р 4) ф (2)где ( проводимость дросселя 5С учетом уравнения (1) уравнение(2) записываетсяО:1 Р,.Таким образом, измерительная камера 4 заполняется газом с постояннымрасходом, не зависящим от гидростатического давления внутри камеры 4 иизбыточного давления в сосуде постоянного уровня, При заполнении измерительной камеры 4 сжатым воздухомжидкость вытесняется, обьем камерырастет, происходит рост давления Рформула изобретения Пьезометрический плотномер, содержащий сосуд с постоянным уровнем контролируемой жидкости, регистратор и преобразователь пневматических импульсов, выполненный в виде релейного элемента, в цепи отрицательной обратной связи которого содержится пятимембранный сумматор, включенный по схеме усилителя, к выходу которого через дроссель подключена измерительная камера, соединенная с одним из входов усилителя, выход которого соединен с входом релейного элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем,.что, с целью повышения точности измерений, дополнительно снабжен вторым пятимембранным сумматором и задатчиком давления, при этом выход релейного элемента подключен в сопло питания второго сумматора, одна иэ плюсовых камер которого подключена к задатчику, а другая соединена с входом измерительной камеры, при. этом выход второго сумматора подключен к одной из отрицательных камер и к дросселю, а другая отрицательная камера соединена с атмосферой,2. Плотномер по п.1, о т л и ч аю щ и й с л тем, что релейный эле 5 91881 за счет увеличения гидростатического давления Рг =цп, где Я - плотность контролируемой жидкости, Ь - уровень жидкостиДавление в измерительной камере, равное Р - - Рр+Р, где Рд - давление над поверхностью контролируемой жидкости, в значительной степени зави-, сит от давления над поверхностью контролируемой жидкости. Для исклю" 0 чения влияния давления Р на показания плотномера полость измеритель ной камеры соединена с положительной камерой Вь сумматора б, отрицательная камера Г, которого соединена с 15 надуровневой полостью сосуда с по" стоянным уровнем, а отрицательная камера Б подключена к междроссель- ной камере делителя 7, один вход которого соединен с атмосферой, другой - с выходом сумматора 6.На выходе сумматора 6 при заполнении изменяется давление Р, связанное с гидростатическим давлением соотношением 256где К - коэффициент усиления.Гидростатическое давление в измерительной камере изменяется при ее заполнении газом по уравнениюР =уд 6.Заполнение прекращается после того, как давление в камере 4 достигнет значения Рц , которому соот"ах фветствует давление на выходе сумма 35тора бРь =Рт вах- гмбхгде Р - максимальное гидростатир реахческое давление, при котором прекра-щается заполнение измерительнои,камеры сжатым воздухом;Р - давление верхнего предела срабатывания регулятора 1.После срабатывания регулятора 1 на его выходе возникает давление Р=0. Начинается процесс разгрузки камеры 4 через дроссель 5 и оба сопла сумматора 2 в атмосферу. Разгруз" ка заканчивается, когда"ь ="Рр ъах=Ръ 1 о 150 где Р - минимальное гидростатит ФМческое давление, при ко-тором прекращается раз"грузка измерительной ка"меры;55Рп, - давление нижнегб пределаФ 1 ъсрабатывания регулятора 1.После окончания разгрузки регуля" тор 1 срабатывает, принимал состдя" 8 6ние с давлением на выходе Р=1, Вновьначинается процесс заполнения изме"рительной камеры сжатым воздухом.Таким образом, на выходе регуля"тора 1 возникают импульсы, частотаследования которых является функциейплотностиСхема измерительного преобразователя, .кроме измерительной камеры,может быть выполнена на основе элементов УСЭППА,Повышение точности измерений прииспользовании плотномера достигается за счет исключения влияния давления над поверхностью контролируемойжидкости на пределы срабатывания релейного элемента.В предложенной конструкции расход газа в измерительную камеру независит от Изменения давления в ней.За счет введения вместо трехмембранного реле двухпозиционного регулятора с настраиваемой зоной нечувствительности возможно управление уровнями жидкости в измерительном элементе.8 2 Авторское свидетельство СССР Р. 493702, кл. 6 О 1 й 9/18, 1979.7 918818мент выполнен в виде двухпозиционно.го регулятора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Глыбин И.П. Автоматическиеплотномеры. Киев, "Техника", 1965,с.236. 3, Иордасов Н,М. и др. Пьезомет" з рический плотномер импульсного действия,и Сборник НТР "АвтоматизацияКИП", 1976, Иф 6, с.19 (прототип),. Составитель В,АлексеевРедактор Т.Кугрышева Техред Е. Харитончик Корректор Г,Огаритаеттиииатииаит атитаатаета 3 Подпис нного комитета СССР ений и открытий35, Раушская наб., д.4 каз 2127/25 Тираж 8 ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва 9 Ж