Устройство для измерения уровней

Изобретение относится к измерительной технике и связано с измере"нием уровня жидкости и уровня содержащегося в ней сыпучего материала,Цель изобретения - обеспечениеодновременного непрерывного измерения уровней жидкости и содержащегося в ней сыпучего материала,На фиг,1 показано устройство дл Оизмерения уровней; на фиг.2 - подключение контрольного элемента задержки.Устройство содержит тело 1 погружения, подвешенное на тросе 2 в резервуаре 3 с жидкостью 4 и сыпучим 5материалом 5, моментный привод 6,барабан 7, на который наматываетсятрос 2, датчик 8 угла поворота барабана, отображающий уровень сыпучего материала, и прибор 9, показываю Ощий этот уровень, датчик 10 направления движения, регистрирующий движение тела нагружения вверх, вниз иего остановку, устройство 11-14 длясоздания силового момента привода, 25при котором осадка тела погруженияравна расстоянию между контролируемыми поверхностями, содержащее элемент 11 задержки, КБ-триггер 12, элемент ИЛИ 13 интеграторсумматор 14, 3 О,масштабирующий усилитель 15, формирующий сигнал, отображающий осадкутела погружения, сумматор 16, формирующий сигнал, отображающий уровень,жидкости, индикатор 17.35Датчик 10 направления движениятела погружения обеспечивает три.:сигнала: снгнал движения вверх, сигнал движения вниз и сигнал остановки,Датчик движения может быть выполнен 4 Она основе тахогенератора, полярностьвыходного сигнала которого зависитот направления движения, При помощивентильных.и усилительных элементов(не показаны) формируются два канала 45выходного сигнала: канал выходногосигнала движения "Вверх" и канал выходного сигнала движения "Вниз". Канал выходного сигнала движения "Вверх"через элемент 11 задержки подключенк Я-входу К 8-триггера 12 установки вединичное состояние, а канал выходного сигнала движения "Вниз" подключенк К-входу установки КБ-триггера 12 внулевое состояние и через элемент12 ИЛИ связан с входом интеграторасумматора 14 непрерывного увеличенияили непрерывного уменьшения силовогомомента привода,Движению тела погружения вверх или вниз соотвеТствует единичный выходной сигнал соответствующего канала датчика 10 направления движения, аостановке - нулевой сигнал каждо оканала, Установкой величины задержкиэлемента 11 задержки обеспечиваетсявысота, на которую приподнимаетсятело погружения над поверхностью сыпучего материала, Задержка единичного входного сигнала элементом 11 задержки происходит только по его фронту, т.е, при исчезновении единичногосигнала на входе элемента 11 он одновременно исчезает и на выходе элемента 11. Благодаря этому исключаетсязапрещенное состояние "1" на обоихвходах КБ-триггера 12, которое моглобы возникнуть при изменении направления движения тела погружения,11 рямой выход триггера 12 черезэлемент ИЛИ 13 связан с входом интегратора-сумматора 14. Выходной сигнал блока 4 - напряжение на входемоментного привода 6, связанном свыходом элемента 14, Соответственноэтому напряжению 11 создается силовоймомент привода 6, Масштабирующий усилитель 15, вход которого связан с выходом блока 4, формирует сигнал,отображающий осадку тела погружения,соответствующую силовому моменту Мпривода,На второй суммирующий вход интегратора-сумматора 14 подается отрицательное напряжение. В результатесуммирования этого напряжения с выходным логическим сигналом элементаИЛИ 13 образуется прямоугольныймеандр с равными амплитудами положи"тельного и отрицательного сигналов,В результате на выходе блока 14 образуется пилообразное напряжение сравной скоростью его роста и уменьшения,Выход датчика 8 связан с первымвходом. блока 16, Выход блока 15 связан с вторым входом блока 16, Блок16 формирует выходной сигнал, отображающий уровень жидкости, согласнОзависимости где Н,к- уровень жидкости;- поСтоянный коэффициент; Юс - сигнал, отображающий уровень сыпучего материала;С, -СГ 1(11)- вы,содцсй сигнал б;сэк 1.э, отображающиц расстояние меж. ду контр элируемыми поверхностями 1 ээс (осадку тела эцэгружеция),Па фиг.2 показано подключениеконтрольного элемента 18 задержки,Вход его подключен к выходу К 8-триггера 12, а выход через второй элемент ИЛИ 19 свя.эац с г;рямым входомустановки Р илегэое состояцРе КБтриггера2. Устройство элсмсэцта 18однотипно с устройством элемецта 11.Выходной сигнал элемента 8 заменяетнесостоявшийся цо каким-либо случайцым причинам единичный сигнал движения вниз, поступающий к элементу 12 от датчика 10 направления движения тела погр женин, Благодаря этому предотвращается сбой в работе устройства,Сущность изобретения поясняется следующим, Осадка (т.е. высота погруженной в жидкость части тела) частично погруженного в жидкость тела, масса которого больше массы вытесняемой им жцдксэсти, зависит от натяжения троса, которое создает моментцый привод, Таким образсэм, каждому моменту привода соответствует определеннан осадка, и,наоборот по осадке можцо судить о моменте привода, Создавая момецт привода, при котором осадка тела погружения по величине равна расстоянию между контролируемыми поверхностями Ьэ, можно по этому моменту судить о величине э . Действительно, зависимость между осадкой тела погружения и силовым моментом привода нетрудно получить из уравнения статики где Р - усилие натяжения троса;Я - площадь поперечного (горизонтального) сечения тела(считая ее постоянной);удельный вес жидкости;Ь - осадка подвешенного ттэла;С - масса тела,Из этого уравнения следует(т = ----- ГЯ Яу 1Поскольку Г = - И - Г,где К - постоянный коэффициент (радиус барабана); М - силовой мсмегт привода;1 - сила трения в кинематическойсистеме устройства,то, подставляя это выражение для Р5в предыдущее, получим 15Величина силового момецта привода, цри когором осадка тела погружения равна расстоянию между контролируемыми поверхностями, достигаетсяпрц плавном увеличении силового момента в момс цт времени, когда происходит страгивацие тела погружения споверхности сыпучего материала, Таким образом, для контроля Ьэс необходимо зафиксировать силовой момент25 страгиванин, Однако, поскольку уровни сыпучего материала ц жидкости неостаются постоянными, то телу погружения необходимо придавать колебательные движения путем изменения силового момента привода, При этом силовой момент привода остается близким к моменту страгивания, а осадкатела погружения - близкой к расстоянию между контролируемыми поверхнос 35тями. Контроль силового момента моментного злектропривода можно осуществлять по электрическому сигналу,создающему этот момент,Для обеспечения работоспособностиустройства необходимо,чсобы в процессе работы тело погружения сохранялосвое вертикальное положениеЭтомутребованию удовлетворяет, например,цилиндрическое, пустотелое с легким4корпусом и относительно тяжелым днищем тело погружения, Непогружаемаяверхняя часть тела погр ужения можетбыть выполнена в виде тонкого гладкого стержня, скользящего при работев неподвижной обойме, прикрепленнойк резервуару, Масса тела погружениядолжна бысь больше массы жидкости,вытесняемой им при максимальной осадке. Перед включением устройства тросдолжен быть натяцут, а тело погружения должно находиться в вертикальномположении. Для этого на привод 6 подается напряжение такой величины,чтобы тело погружения было слегкаприподнято над поверхностью сыпучего материала, Это нацряжеци н дяльцейшем автоматически сбрасывается при помощи реле, срдбатьнздющего от сигнала движения, созддвдемого датчиком 10. Это же устройство используется для спуска тела погружения или подъема его из резервуара при цронедеции ремонтных и прочих вспомогательных работ,Устройство работает следующим образом.При включении устройства, когда тело погружения цеподнижцо, сигналы ня выходе датчика 10 ц гпрявл ция движения и сигнал цд входе блок 4 равны нулю, блок 14 начиняет улициать силовой момент приводя, При цекотором значении этого момента тело цогружения начинает движение вверх, При этом возникает единичный сигнал ня входе элемента 11 задержки, поступающий от датчика 10 направления движения, но пока сигнал цд выходе этого элемента равен нулю, синоой момент привода продолжает увеличивдться, а тело погружения дигяться вверх, Спустя заданный интердл ремени на выходе элемента 11 задержки гоявляется единичный сигнал, котооый поступает на Б-вход КБ-триггера 12 и от него через элемент Ш 13 ця Вход блока 14, что вызывает непрерывное уменьшение силового момента, Движение тела погружения вверх прекращается и начинается ео движение вниз, В момент остановки при изменении направления движения, когда си-" цалы на выходе датчика 10 направления движения равны нулю, единичный сигнал на входе блока 4 сохраняется, благодаря выходу блока 12, и поэтому уменьшение силового момента не прерывается, Кдк только начнется движение тела погружения вниз, вызванное этим уменьшением, датчик 10 выдает единичные сигналы на вход установки в нулевое состояние КБ- триггера 12 и вход блока 14 (через элемент ИЛИ 13). Единичный сигнал на выходе блока 12 исчезает, но уменьшение силового момента привода блоком 14 продолжается до момента остановки тела погружения на поверхности сыпучего материала, При остяцоке исчезает единичный сигнал на входе блока 14, порождаемый движением вниз, и вследствие этого начинается непрерынцое увеличение силово. о моментаприводя блоком 14, и цикл повторяется5Если сигнал движения вниз от датчика 10 не возникает по какой-либопричине, то единичный сигнал нд входе блока 14 аннулируется элементом18 задержки, который в эОм случаеыдяет единичный сигнал (через элемент 19) цд вход установки в нулевоесостояние элемента,Ф о р м у л а и з о б р е г е н и я151, Ус 1 ройство для измерения уровй, содержащее поплавок, поднешецный на гибком элементе, например .тросе, барабан, момецтцый принод барабдца, датчик угла поноротя барабана,датчик направления движения поплявкас ыходцыми каналами "Вверх" и "Вниз".индикатор, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышении быстро действия, оно дополнительно снабженоэлементом задержки, триггером, элементом ИЛИ, интегратором-сумматором,мясштдбирующим усилителем, сумматором, при этом вход элемцта задержки ЗО подсоединен к каналу Вверх", я выходсоединен с Б-входом КБ-триггера, прямои выход которого соединен с первымвходом элемента ИЛИ, кяцял. "Вниз" содинец с К-нходом КБ-триггера и вторым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом интегратора-сумматора, второй вход которогосоединен с и,точником отрицательногонапряжения, выход интегратора-сумма тора подключен к управляк)щему входумоментного приводя и входу масштабирующего усилителя, выход которогосоединен с вторым входом сумматора,первый вход сумматора соединен с вы ходом датчика угла поворота барабана,выход сумматора подключен к индикатору.2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения надежности, оно дополнительно содержит контрольный элементзадержки и второй элемент ИЛИ, приэтом первшй вход второго элемента 55ИЛИ соединен с каналом "Вниз" нтоУрой вход второго элемента ИЛИ соединен с выходом контрольного элементазадержки, вход которого соединен спрямым выходом КБ-триггера, к Б-вхоаказ 2080 Тираж 537 ПодписноеИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С113035, Иоскна, Ж, Раушская наб., д. 4/5 эводственно-издательский комбинат "Патент, г.ужгород, ул. агарина, 101 ду которого подключен выход второгоэлемента ИЛИ. 3. Устройство по и.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что в нем индикатор вылолнж в виде вольтметрас внешним запуском, запускающийвход которого соединен с выходнымканалом нВверх" датчика направления5движения поплавка.