Плотномер

(11) 3 000853 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскиСоциалистическиРеспублик(5 )М. Кл. С 01 М.9/28 с присоединением заявки М Эвуаарстеемй кемтет АССР ве Лелем зебретей еткрытийДата опубликования описания 28.02 .83 2) Авторы изобретен и В,Н. П епский, Ю, В, Самар й институт автомати) Заявител иевс ТНОМ 2грузке продукта из аппарата в мину" совой камере дифманометра возникает остаточное давление, что приводит к перегрузке дифманометра и может вывести его из строя.Известен пьезометри ческий плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, соединенные импульсными линиями с плюсовой и минусовой камерами дифманометра и блоком питания воа духом, компенсатор балластного давления, выполненный в виде сосуда, заполненного эталонной жидкость, в воздушной линии короткой трубки, и предохранительное устройство, снаб.- женное мембраной и управляемым ей соттлом, сообщающимся с атмосферой, при- чем "глухая" камера предохранительного устройства соединена, с импульс" ной линией длинной трубки, а камера, снабженная соплом,- с импульсной линией короткой трубки.При работе плотномера ч метрические трубки продува а ерез пьезоют воздух,1Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в тех отраслях промышленности, где необходимо производить автоматическое измерение плотности жидких сред в аппаратах периодического действия, например в химической проиишленности.Известен плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, связанные с блоком питания, компенсатор балласт- ного давления, выполненный в виде сосуда, заполненного эталонной жидкостью, дифманометр, плюсовая и минусовая камеры которого соединены с измерительными трубками 1 1.Недостатком устройства является то, что частицы эталонной жидкости уносятся из компенсатора балластного давления пузырьками воздуха, при этомг изменяется ее уровень и вносится погрешность в процесс измерения. Кроме того, при работе плотномера в аппарате периодического действия при выи,1 сбрповьевис ийдевтииипри этом в них возникает перепад дав"ления, пропорциональный плотности измеряемой среды Этот перепад давления посредством импульсных линий передается на дифманометр, выдающий сиг нал, пропорциональный плотности жидкости, Компенсация балластного давления, соответствующего плотности жидкости, принятой за начало шкалы, осуществляется тем, цто воздух в короткую трубку поступает через слой жидкости в сосуде компенсатора балластного давления. При опорожнении аппарата, периодического действия давление в "глухой" камере предохранительного устройства становится равным ну 1 О 15 К недостаткам плотномера следуетотнести погрешность, обусловленнуюизменением уровня эталонной жидкости в сосуде компенсатора балластного давления вследствие испарения и уносачастиц жидкости пузырьками воздуха,сложность конструкции, обусловленную тем, что функции компенсации балластного давления и предохранения чувствительной системы дифманометра выпол З 0няются двумя различными устройствами, а также недостаточную точностьпри измерении плотности в широкомдиапазоне, например в случае периодического процесса, сопровождающегося монотонным изменением плотности.В этом случае плотномер обладает низкой чувствительностью, так как велика цена деления вторичного прибора и,соответственно, погрешность считывания показаний,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяплотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные в измеря- ф 5емую жидкость на различную глубинуи соединенные с блоком питания воздухом, дифманометр, плюсовая камеракоторого соединена с длинной трубкой, и предохранительное устройствовыполненное в виде мембранного элемента, положительная камера которого снабжена пружиной с регулировочным винтом и соединена с короткой трубкой а проточная камера соединена 55с минусовой камерой дифманометра ичерез дроссель с его плюсовой камерой,лю и воздух из импульсной линии короткой трубки стравливается в атмосферу через открывшееся сопло предохранительного устройства2 320 При работе плотномера через пьезометрицеские трубки продувается воздух, поступающий .от блока питания. Вплюсовую камеру дифманометра подается давление от длинной трубки, а в минусовую - давление от предохранительного устройства, равное давлению вкороткой трубке, сдвинутому за счетсжатия пружины предохранительного устройства на величину балластного давления. При этом на выходе дифманометра формируется выходной сигнал, пропорциональный разности измеряемогозначения плотности и плотности, принятой за начало шкалы. При выгрузкежидкости из технологического аппарата благодаря наличию предохранительного устройства давления в камерахдифманометра выравниваются черездроссель, т.е, чувствительная частьдифманометра предохраняется от перегрузок, а функции предохранения икомпенсации балластного давления выполняются одним устройством3 3,Однако известный плотномер характеризуется недостаточной точностьюпри измерении плотности в широком диапазоне например в случае периодического процесса, сопровождающегосямонотонным изменением плотности. Вэтом случае плотномер имеет низкуючувствительность так как велика це 3на деления вторичного прибора и, соответственно, погрешность сцитыванияпоказаний.Цель изобретения - повышение точности измерения при расширении диапазона измерения плотности,Поставленная цель достигается тем,цто в. плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные визмеряемую жидкость на различнуюглубину и соединенные с блоком питания воздухом, дифманометр, плюсоваякамера которого соединена с длиннойтрубкой, и предохранительное устройство, выполненное в виде мембранного элемента, положительная камеракоторого снабжена пружиной с регулировочным винтом и соединена с короткой трубкой, а проточная камера - сминусовой камерой дифманометра и через дроссель с плюсовой камерой дифманометра, дополнительно введеныдвухшкальный вторичный прибор и устройство сдвига нуля шкалы, а предохранительное устройство снабженовторой положительной камерой, причемвыход дифманометра соединен с вто5 1 ОООрым входом двухшкального вторицногоприбора и входом устройства сдвигануля шкалы, выход которого соединен с первым входом двухшкальноговторичного прибора и второй положительной камерой предохранительного устройства.Устройство сдвига нуля шкалы содержит два элемента сравнения, дваимпульсатора, задатцики давления верх 40него и нижнего уровня срабатывания,два нормально закрытых клапана, нормально открытый клапан, элемент ИЛИ,два повторителя со сдвигом и повторитель, причем первые входы элементов сравнения соединены с входом устройства сдвига нуля, вторые входыс соответствующими задатциками давления, а выходы - с входами соответствующих импульсаторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих нормально закрытых клапанов и через элемент ИЛИс управляющим входом нормально открытого клапана, при этом выходы повторителей со сдвигом соединены черезсоответствующие нормально закрытыеклапаны с входом повторителя, выходкоторого соединен с выходом устройства сдвига нуля и через нормально 50открытый клапан с входами повторителей со сдвигом.При таком конструктивном выполнении плотномера весь диапазон измерения плотности может быть разбит на55определенное число отдельных интер-.валов измерения, 1 ереход на требуемый интервал измерения осуществляется смещением нуля шкалы плотномераза счет подачи соответствующего ком 40пенсационного давления от повторителей со сдвигом во вторую положительную камеру предохранительного устройства,При этом диапазон измерения диф 45манометра соответствует длине одногоотдельного интервала измерения, т,е,значительно меньше диапазона измерения плотности, соответственно, вышечувствительность дифманометра, мень 50ше цена деления вторичного прибораи погрешность считывания показаний.На цертеже представлена схемапредлагаемого плотномераПлотномер содержит две пьезометрицеские трубки 1 и 2, погруженныена различную глубину в измеряемую жидкость и соединенные с блоком 3 питания возпух и, л фманометр Ь, плюсовая камера которого соединена с длиннойтрубкой 1, а выход подключен к второмувходу двухшкального вторичного прибора 5, предохранительное устройство6 и устройство 7 сдвига нуля шкалы,Предохранительное устройство 6включает положительную камеру 8, снабженную пружиной 9 с регулировоцнымвинтом и соединенную с короткой трубкой 2, проточную камеру 1 О, соединенную с минусовой камерой дифманометрач и через дроссель 11 -,с плюсовой камерой дифманометра ч, и вторую положительную камеру 12, соединенную с выходом устройства 7 сдвига нуля шкалы.Устройство 7 сдвига нуля содержитэлементы сравнения 13 и 1 ч, первыевходы которых соединены с выходом дифманометра 1, вторые входы - с соответствующими задатци ками 15 и 16 давления верхнего и нижнего уровня срабатывания, а выходы - с входами импульсаторов 17 и 18 с регулируемыми дросселями 19 и 20, нормально закрытыеклапаны 21 и 22, управляющие входы ко.торых соединены с выходами соответствующих импульсаторов 17 и 18, элемент ИЛИ 23, входы которого. соединены с выходами импульсаторов 17 и 18,а выход - с управляющим входом нормально открытого клапана 21, и повторители 25 и 26 со сдвигом, входыкоторых соединены через нормально закрытые клапаны 21 и 22 с входом по-вторителя 27. Выход повторителя 27являющийся выходом устройства 7 сдвига нуля, соединен с первым входомдвухшкального вторицного прибора 5 ичерез нормально открытый клапан 2 чс входами повторителей 2 и 26 со сдвигом, Второй вход вторичного прибора5 соединен с выходом дифманометра 4,Плотномер работает следующим образом,В начальный момент времени компенсационное давление Рк, подаваемое свыхода повторителя 27 на вход предохранительного устройства 6, равнонулю, При подаче воздуха от блока 3питания к пьезометрическим трубкам1 и 2 в последних устанавливаетсяперепад давления, определяемый плотностью жидкости и измеряемый дифманометром 1, имеющим узкий диапазон измерения, причем перепад давления,соответствующий минимальному значениюплотности измеряемой жидкости (балластное давление) компенсируется усилием сжатия пружины 9 предохранитель1000 7ного устройства 6. При достижении перепадом давления в трубках величины верхнего предела измерения дифманометра его выходной сигнал достига" ет максимального значения соабатыва- з ет элемент 13 сравнения и импульсатор 17 выдает импульс давления Р 1, длительность которого, определяется наст" ройкой дросселя 19. При этом закрывается клапан 24, открывается .клапан 2110 и на вход повторителя 25 со сдвигом, имеющего положительный сдвиГ, посту" пает давление Р 2, равное величине сдвига ь повторителя 25 со сдвигом.На выходе повторителя 27 устанавлива ется компенсационное давление РщР 2 рЬ, которое поступает на один из входов вторичного прибора 5 и во вторую положительную камеру 12 предохранительного устройства 6, Величина сдви о .га повторителя 25 со сдвигом такова, что при подаче давления Р =Ь на вход предохранительного устройства 6 увеличивается давление в минусовой каме" ре дифманометра 4 и, соответственно, 23 уменьшается перепад на его входе на величину, равную длине диапазона из" мерения дифманометра 4, т.е. происходит автоматический сдвиг нуля шкалы плотномера. При этом давление на вы- щ ходе дифманометра падает и плотномер переходит на второй интервал измере" ния, в котором выходной сигнал дифманометра также изменяется от минимального до максимального значения, а измеряемое значение плотности определяется как сумма показаний двух шкал вторичного показывающего прибо" ра: первой шкалы, связанной с устройством сдвига нуля и проградуиро" ванной в единицах, кратных диапазону измерения дифманометра, и второй шкалы, соединенной с выходом дифманометра. После снятия импульса Р 11 импульсатора 17 закрывается клапан 21, на повторителе 27 запоминается давле 43 ние Р Ь, на вход повторителей 25 и 26 со сдвигом поступает через открывшийся клапан 24 давление Р и на их выходах формируются давления Р 2 Рк+ +6 и Р 2 Рк-й. При дальнейшем повыше" нии плотности жидкости на величину, равную интервалу измерения, выходной сигнал дифманометра опять достигает максимального значения, элементы схемы срабатывают р той же последова- И тельности, компенсационный сигнал Р, подаваеюй на вход предохранительного устройства 6, возрастает еще на величи 853нуб, опять сдвигая нуль и плотномер переходит на следующий интервал измерения.При понижении плотности до нижнего предела текущего интервала измерения выходной сигнал дифманометра 4 становится минимальным, срабатывает элемент 14 сравнения, импульсатор 18 выдает импульс Р 1 В 1, открывается клапан 22, закрывается клапан 24, на вход повторителя 27 поступает от повторителя 26 со сдвигом давление РРк-а, на выходе повторителя 27.формируется компенсационное давление меньше предыдущего знамения на величину сдвига, происходит сдвиг нуля в сторойу уменьшения и плотномер переходит на новый интервал измерения, Нэпример, при общем диапазоне измерения плотности 1- 1,5 г/см З перепад давления на трубках, соответствующий минимальному значению плотности 1 г/см(балластное давление), компенсируется усилием сжатия пружины 9., а весь диапазон измерения может быть разбит на пять интервалов 1- 1,1, 1,1- 1,21 1,2- 13 г/см и т.д. При этом первая шкала разбита на 5 делений с ценой деления 0,1 г/см (1, 1,1, 1,2 г/см и т.д.), а вторая - на 100 делений с ценой деления 0,001 г/смТаким образом, в предлагаемом плот- номере весь диапазон измерения может быть разбит на ряд отдельных интервалов измерения. При этом диапазон измерения дифманометра соответствуетдлине одного интервала измерения, ацена деления вторичного прибора можетбыть уменьшена в такое число раз, насколько интервалов разбит диапазонизмерения, что позволяет значительно уменьшить погрешность считывания показаний и повышает точность измерения. формула изобретения1. Олотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные в измеряемую жидкость на различную глубину и -соединенные с блоком питания воздухом, дифманометр, плюсовая камера которого соединена с длинной трубкой, и предохранительное устройство, выполненное в виде мембранного элемента, положительная камера. которого снабжена пружиной с регулировочным винтом и соединена с короткой трубкой, а проточная камера - с минусовой камерой диф1000манометра и через дроссель с плюсовой камерой дифманометра, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения при расширении диапазона измерения плотно- з сти он дополнительно содержит двухшкальный вторичный прибор и устройство сдвига нуля шкалы, а предохранительное устройство снабжено второй положительной камерой, причем выход 1 О дифманометра соединен с вторым входом двухшкального вторичного прибора и входом устройстра сдвига нуля шкалы, выход которого соединен с первым входом двухшкального вторичного 1 прибора и второй положительной камерой предохранительного устройства.2. Плотномер по и. 1, . о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что устройство сдвига нуля шкалы содержит даа элемента сравнения, два импульса- тора, задатчики давления верхнего и нижнего уровня срабатывания, два нормально закрытых клапана, нормально открытый клапан, элемент ИЛИ, два 25 повторителя со сдвигом и повторитель, причем первые входы элементов 853 10сравнения соединены с входом устройства сдвига нуля, вторые .входы - с соответствующими задатчиками давления, а выходы - с входами соответствующих импульсЬторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих нормально закрытых клапанов и через элемент ИЛИ с управляющим входом нормально открытого клапана, при этом выходы повторителей со сдвигом соединены через соответствующие нормально закрытые клапаны с ходом повторителя, выход которого соединен с выходом устройства сдвига нуля и через нормально открытый клапан с входами повторителей со сдвигом,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Глыбин И,П, Автоматическиеплотномеры. Киев, "Техника", 1965,с. 79..2. Авторское свидетельство СССРУ 6 Й 2623, кл. 6 О 1 й 9/28, 1977.3 Авторское свидетельство СССРпо заявке й 2922395/18-25,кл, С 01 й 9/28, 05.05,80 (прототип).1000853 Составитель В,АлексеевТехред Ж.Кастелевиц Корректор М. Коста Редактор А,Лежнина филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,Заказ 1368/44 Тираж 871 Подпи сное ВНИИПИ Государст венного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауаская наб.д. 4/5