Уровнемер

СОЮЗ СОВЕТСКИХ,СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 23/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН АВТОРСКОМУ/ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС(56) 1. Авторское свидетельство СССР 9 469057, кл. С 01 Р 23/16, 1973.2. Авторское свидетельство СССР У 898263, кл. С 01 Р 23/16, 1980 (прототип).(54)(57) УРОВНЕМЕР, содержащий две пьезометрические трубки, соединенные с блоками питания воздухом и погруженные в измеряемую среду на разную глубину, регулируемую пневмоемкость, элемент памяти, выход которого подключен к выходному каналу уровнемера, и два нормально разомкнутых пневмоконтакта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыше ния быстродействия, в него дополнительно введены повторитель давления, повторитель со сдвигом, генератор им пульсов и нормально замкнутый пневмоконтакт, две соосно расположенные пневмоемкости, в каждую из которыхпомещены чувствительный и герметизирующий сильфоны, причем внутренниеторцовые поверхности чувствительныхсильфонов жестко соединены между собой при помощи тяги через герметизирующие сильфоны, пьезометрическаятрубка, погруженная на меньшую глуби"ну, соединена с полостью чувствитель"ного сильфона первой пневмоемкостии через повторитель давления н нормально разомкнутый пневмоконтактс регулируемой пневмоемкостью, чувствительный сильфон второй пневмоемкости подпружинен, а его полостьсоединена с второй пьезометрическойтрубкой, первая пневмоемкость соединена с входом элемента памяти, входомповторителя со сдвигом, через нормально замкнутый пневмоконтакт - срегулируемой пневмоемкостью и черезнормально разомкнутый пневмоконтакт - с атмосферой, вторая пневмоемкость соединена с выходом повторителя со сдвигом, а выход генератораимпульсов соединен с управляющимивходами пневмоконтактов и элементапамяти.Изобретение относится к приборостроению и может найти применениев химической, пищевой и других от -раслях промышленности,Известен уровнемер, содержащий 5пьезометрическую трубку, соединенную при помощи пневмопривода, намотанного на свободно вращающийсябарабан, с одним из входов трехмембранного элемента сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком давления, пневматическую турбинку, управляющие входы которой соединены с выходами элемента сравнения,а ось связана с осью барабана, и 15вторичный прибор, связанный черезпреобразователь угол поворота " давление с осью барабана Е 13,При измене 1 ии уровня изменяетсядавление В пьезометрической трубке 20и на выходах элемента сравненияповорачивается турбинка, приводяв движение барабан, которьй перемещает пьезометричсскую трубку довосстановления первоначальной глубины погружения трубки в жидкость.Так как глубина погружения трубкиВ жидкость невелика, то и погрешностьот колебаний плотности жидкости существенно снижена. ЗОК недостаткам устройства следуетотнести сложность конструкцни, обусловленную наличием сложных вращающихся элементов (барабан с намотанным пцевмоприводом, турбинка, преоб- З 5разователь угол поворота-давление),и наличие погрешности от трения вопорах, Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является 40 уровнемер, содеркащий две пьезоэлект рические трубки, соединенные с Входами пятимембранного элемента сравпения, третий вход которого соединен с входом ламинарного дросселя, чет вертый вход - с Выходом ламинарного дросселя и крайними камерами, а сопло - с регулируемой пневмоемкостью, Регупируемая пневмоемкость соединена с положительным входом 50 трехмембрацного элемента сравнения и через нормально разомкнутый пневмоконтакт с атмосферой, Отрицательный вход трехмембранцого элемента сравнения соединен с соответствую щей пьезометрической трубкой, а его Выход - с входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими Входами пневмоконтактов и эле - мента памяти, Вход элемента памяти соединен с выходом генератора линейно нарастающего сигнала и через второй нормально разомкцутый пневмоконтакт - с атмосферой, а его ВыхОд яВляется выходом устройст - ва 23,Недостатком устройства является низкое быстродействие, обусловлен - ное тем, что времй измерения, за которое давление В пневмоемкости возрастает от нуля до величины давления в первой пьезометрической трубке, увеличивается с увеличением давления в этой трубке, т.е. с увеличением уровня.Цель изобретения - устранение Вышеука.занного недостатка, т.е. повышение быстродействия уровнемера.Поставленная цель достигается тем, что в уровнемер, содержащий две пьезометрические трубки, соединенные с блоками питания воздухом и погруженные в измеряемую среду на разную глубину, регулируемую пневмоемкость, элемент памяти, выход которого подключен к выходному каналу уровнемера, и два нормально разомкнутых пневмокоцтакта, дополнительно введены повторитель давления, повторитель со сдвигом, генератор импульсов и нормально замкнутый пневмоконтакт, две соосно расположенные пневмоемкости, в каждую из которых помещены чувствительный и герметизирующий сильфоны, причем внутренние торцовые поверхности чувствительных сильфонов жестко соединены между собой при помощи тяги через герметизирующие сипьфоны, пьезометрическая трубка, погруженная на меньшую глубину, соединена с полостью чувствительного сильфона первой пневмоемкости и через повторитель давления и нормально разомкнутый пневмоконтакт - с регулируемой пневмоемкостью чувствительный сильфон второй пневмоемкости подпружинен, а его полость соединена с второй пьезометрической трубкой, первая пневмоемкость соединена с входом элемента памяти, входом повторителя со сдвигом, через нормально замкнутый пневмоконтакт - с регулируемой пневмоемкостьк и через нормально разомкнутый пневмоконтакт - с атмосферой, вторая пневмоемкость соедине1106997 на с выходом повторителя со сдвигом, а выход генератора импульсов соеди-. нен с управляющими входами пневмоконтактов и элемента памяти.При таком конструктивном выполнении уровнемера на первом полупериоде измерения в регулируемую пневмоемкость поступает копичество воздуха, пропорциональное произведению величины уровня на плотность жидкости. 10 На втором полупериоде измерения эточколичество воздуха распределяется в суммарном объеме регулируемой пневмоемкости и первой.пневмоемкости, снабженной сильфонами. При этом, 15 вследствие соединения полостей чувствительных сильфонов с пьезометрическими трубками, объем первой пневмоемкости определяется плотнос- тью жидкости, а суммарный объем пропорционален величине плотности. Благодаря этому давление, формирующееся на втором полупериоде измерения в суммарном объеме и запоминаемое на элементе памяти, пропорционально 25 величине уровня и не зависит от плотности жидкости. При этом, вследствие соединения обеих пневмоемкостей через повторитель со сдвигом, при изменении на втором полупериоде давления в первой пневмоемкости на такую же величину изменяется давление во второй пневмоемкости, а объемы пневмоемкостей не изменяются и определяются на обоих полупериодах измерения35 только ра з нос тью давления в полостях чувствительных сильфонов, т.е. плотностью жидкости, Вследствие того, что заполнение регулируемой пневмоемкости и распределение воздуха в суммар ном объеме происходит с достаточно большой скоростью, то и время измерения, равное периоду сигнала генератора, может быть достаточно мало (например, менее 1 с) и практически 45 не зависит от величины уровня, т.е. быстродействие предлагаемого устройства значительно выше, чем у известного, в котором время измерения возрастает с увеличением уровня и может достигать значительной величины.На чертеже представлена схема уровнемера. Уровнемер содержит две пьезометрические трубки 1 и 2, соединенные 55 с блоками 3 и 4 питания воздухом, Пьезометрическая трубка 1, погруженная на меньшую глубину, соединена 4с входом повторителя э давления,выход которого соединен через нормально разомкнутый пневмоконтакт 6с регулируемой пневмоемкостью 7. Регулируемая пневмоемкость 7 соединеначерез нормально замкнутый пневмоконтакт 8 с первой пневмоемкостью 9.Пневмоемкость 9 соединена с входомповторителя 10 со сдвигом и входомэлемента 11 памяти, выполненного,например, в виде линии задержки натакт, а через нормально разомкнутыйпневмоконтакт 12 - с атмосферой.Выход повторителя 10 со сдвигом соединен с второй пневмоемкостью 13.Внутри пневмоемкости 9 расположенчувствительный сильфон 14, полостькоторого соединена с пьезометрической трубкой 1. Внутри пневмоемкости13 расположен подпружиненный припомощи пружины 15 чувствительный сильфон 16. Торцовые внутренние поверхности сильфонов 14 и 16 жестко соединены между собой при помощи тяги17, проходящей через герметиризующиесильфоны 18 и 19, а управляющиевходы пневмоконтактов 6, 8, 12 иэлемента 11 памяти соединены с выходом генератора 20 импульсов.Уровнемер работает следующим образом,При подаче воздуха от блоков 3 и 4 питания в пьезометрических трубках 1 и 2 и, соответственно, в полостях сильфонов 14 и 16 устанавливается давление, пропорциональное произведению глубины погружения на плотность измеряемой жидкости. За счет разности давления в полостях сильфонов и вследствие их жесткого соединения сильфон 16 растягивается, сжимая пружину 15, а сильфон 14 сжимается. При этом начальное положение силь- фонов, определяемое сдвигом давления на повторителе 10 со сдвигом, разность глубины погружения трубок 1 и 2 и объем регулируемой пневмоемкости 7 выбраны таким образом, что при любом значении плотности, определяющем разность давления в полостях сильфонов 14 и 16, суммарный объем пневмоемкости 9 и регулируемой пневмоемкости 7 пропорционален плотности жидкости. При подаче от генератора 20 импульсов единичного импульса Р, = 1 размыкается пневмоконтакт 8, замыкаются пневмоконтакты 6 и 12, пневмоемкость 9 соединя 1106997ется с атмосферой, а в регулируемой пневмоемкости 7 устанавливается давление Р, равное давлению в пьезометрической трубке 1, так как сигнал на выходе повторителя 5 давления 5 равен давлению в пьезометрической трубке 1, подаваемому на его вход. При изменении сигнала генератора на противоположный Р = 0 (второй полупериод измерения) размыкаютсяо пневмоконтакты 6 и 12, замыкается, пневмоконтакт 8, пневмоемкости 7 и 9 соединяются между собой через пневмоконтакт 8 и в них устанавливается давление, величина которого 15 пропорциональна количеству воздуха, поступившему в пневмоемкость 7 на первом полупериоде измерения и обратно пропорциональна суммарному объему пневмоемкостей 7 и 9. Так как количество поступившего в пневмоемкость 7 воздуха пропорционально произведению уровня на плотность жидкости, а суммарный объем пропорционален плотности, то установившееся в суммарном объеме давление прямо пропорционально величине уровня и не зависит от плотности. При измерении давления в пневмоемкости 9 на втором полупериоде измерения 30 на такую же величину возрастает давление на выходе повторителя 10 со сдвигом, а следовательно, и в пнев" моемкости 15. Вследствие этого сильфоны 14 и 16 остаются в прежнем положении и объем пневмоемкости 9 неизменяется, т.е. обеспечивается не"зависимость объема пневмоемкости 9от давления в ней, При последующемизменении сигнала генератора (Рг = 1)давление, которое установилось всуммарном объеме, запоминается наэлементе 11 памяти, выход которогоявляется выходом уровнемера, замыкаются пневмоконтакты 6 и 12, давлениеиз пневмоемкости 9 стравливается ватмосферу, в пневмоемкости 7 устанавливается давление, равное давлениюв пьезометрической трубке 1, и циклизмерения повторяется. Так как заполнение пневмоемкости 7 и распределение давпения в суммарном объеме происходит практически мгновенно, тои время измерения, определяемое час"тотой генератора, может иметь достаточно малую величину. Таким образом, независимость времени измерения от величины уровня в предлагаемом уровенемере определяет его более высокое быстродействие по сравнению с известным устройством, в котором при наличии ограничения на минимальное значение времени измерения уве. в " .ивается с увеличением уровня жидкости; т.е. поставленная цель изобретения - повышение быстродействия в достигну.каз 574 113 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 28 Тираж 610ВНИИПИ Государственного к по делам изобретений и5, Москва, Ж, Раушская Подписмитета СССРткрытийнаб., д. 4/5