Пневматическое устройство для контроля уровня жидкости

(72) Авторы изобретения М,М,ов в Тамбовский инс титу 1) Заявите еского машинос ни 4) ПНБВМАТИЧБСКОБ УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УРОВНЯ ЖИДКОСние относится к приборостроости к пневматическим устнепрерывного контроля уров ед, обладающих повышенной ррозионностью, и может най е в химической, пищевой, кой и других отраслях проие свойателен, конуров немер, овня, соне миниманей струй- расположен х, которые иль ными чник пи вматическийигнализации ур вленные в зо ального уроввиде сооснония и приемньумя моностабтелями, истоПри появле тааспопоженнал, фиксижду соосно зникает ром 1тройства являточность изостями, иметатком такогоая надежностьпри работе с жи Недоется низ,мерения Изобретеению, в частиройствам дляня жидких срвязкостью, коти примененифтехимичесмышленности.Известен пнеслужащий для сдержащий устанольного и максимные элементы вных сопел питасоединены с двструйными усилиния и индикатор;ти в зазоре меными соплами воруемый индикато ющими сложные физико-химичества, контакт с которыми нежетак как соосные сопла являютстактными элементами. Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является пневматический сигнализатор уровня, содержащий установленные в зоне предельного уровня струйный элемент в виде соосно рас О положенных сопла питащь и приемногосопла, первое из которых соединено с источником питания, а второе подключено к моностабильному струйному усилителю, и измерительное устройство. Кроме того, он снабжен дополнительным соплом, расположенным под углом к поверхности жидкости, ось которого, размещена в центральной плоскости, перпендикулярной оси струйного элемента, и вторым моностабильным струйным усилителем, при этом выход струйного элемента подключен к одному иэ входов первого струйного моностабильного усилителя, присоединенно3 96 го своим выходом к входу второго струйного моностабильного усилителя, один .выход которого соединен с входом дополнительного сопла, а другой - через дроссель и пневмоемкость - с измерительным ,устройством 23.Недостатком известного устройства является невозможность измерения те.кущего значения отклонения уровня высоковязких сред от заданного значения, т,е. отсутствие аналогового выходного . сигнала.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства.Поставленная цель достигается за счет того, что пневматическое устройство для контроля уровня, содержащее установленный в зоне предельного уровня струйный элемент в виде соосно расположенных сопла питания и приемного соп ла, которое подключено х моностабиль ному струйному усилителю, дополнительное сопло, расположенное под углом к поверхности жидкости, ось которого раэмешена в центральной плоскости, перпендикулярной оси струйного элемента, второй моностабильный струйный усилитель,дроссель и пневмоемкость, снабжено вторым идентичным струйным элементом, ось которого параллельню оси первого струйного элемента, струйным триггером с раздельными входами, усилителем мощностй, элементом памяти, вторым дросселем и сильфонным блоком, при этом выход второго струйного элемента подключен к одному из входов второго моностабильного струйного усилителя, присоединенного своим выходом к элементу памяти и к одному из входов струйного триггера с раздельными входами, другой вход хоторого соединен с выходом первого струйного моностабильного усилителя, один выход триггера с раздельными входами соединен с атмосферой, второй - через усилитель мощности и второй дроссель - с входом сильфонного блока, жестко связанного со струйными элементами, а выход элемента памяти соединен с одним из входов триггера с раздельными входами.На фиг.изображена схема пневматического устройства для контроля уровня жидкости; на фиг, 2 - взаимодействие струи газа с поверхностью жидхости при различных уровнях. 4469 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55,Устройство содержит трубки 1 и 2 сопел питания струйных элементов, рас 1 положенные соосно с приемными соплами 3 и 4, соответственно. Приемное сопло3 соединено с входом 5 первого струйного моностабильного усилителя 6, приемное сопло 4 подключено к входу 7второго струйного моностабильного усилителя 8. Выходной канал 9 усилителя6 подключен к входному каналу 10 струйного триггера 11 с раздельными входами. Выходной канал 12 усилителя 8подключен к входному каналу 13 триггера 11; Выходной канал 14 триггера 1 1присоединен через усилитель 15 мощности и дроссель 16 к сильфонному блоку 17, состоящему из сильфона 18 ипружины 19. Йно сильфона 18 посредством стержня 20 жестко соединено соструйными элементами. В каналы 21 и22 усилителей 6 и 8, в канал 23 триггера 11 и в сопло 24, ось хоторого размещена в центральной плоскости, перпендикулярной осям струйных элементов,. подано давление питания,Вход сильфонного блока 17 черездроссель 25 и пневмоемкость 26 соединен с измерительным устройством( не показано).Вход 27 триггера 11 подключен квыходу 28 струйного элемента 29 памяти, вход 30 которого подключен к выходу 1 2 струйного моностабильного усилителя 8, а вход 31 посредством цепиположительной обратной связи .соединенс выходом 32. На вход 33 элемента 29памяти подано давление питания. В канал 34 элемента памяти подключен выход пневмокнопки 35, Выходной канал36 триггера 11 с раздельными входамисоединен с атмосферой,Принцип действия пневматическогоустройства для контроля уровня жидкости заключается в следующем.На вход сопел 1, 2 и 24 подаетсядавление питания. При значительном удалении контролируемой поверхности отплоскости, в которой установлено устройство, выходящая из питающего сопла 24струя газа взаимодействует с поверхнос.тью жидкости, деформфует ее, образуяуглубление. Йвигаясь. вдоль образован 1ного углубления на поверхности жидкости, струя приобретает криволинейноедвижение и выходит иэ углубления поднебольшим угломо, не пересекая осейгазовых струй, выходящих иэ питающихсопел 1 и 2,С увеличением уровня жидкости расстояние между плоскостью размещенияустройства, соответствукяцей предельному уровню, и поверхностью жидкостиуменьшается, При этом увеличивается469 6 5 964силовое воздействие струи, выходящейиз питающего сопла 24, на поверхностьжидкости. Форма углубления меняется,при этом увеличивается угол выходаструи газа из углубления. При некоторомрасстоянии от поверхности жидкости доплоскости установки устройства выходя щая из углубления струя газа пересекает ось второго струйного элемента.При дальнейшем изменении уровня 1 йформа углубления изменяется, вместе стем еше больше увеличиватся угол выхода струи из углубления, При этом отраженная от поверхности струя газа попадает в пространство между осямиструйных элементов, не взаимодействуясо струями выходящими из сопел 1 и 2,,Дальнейшее приближение поверхностижидкости к измерительному устройствуприводит к взаимодействию отраженной 20струи и струи, выходящей из сопла 1.При увеличении растояния от устройствадо поверхности жидкости отраженная изуглубления струя газа проходит все указанные стадии в обратном порядке. 23Предлагаемое устройство работаетследующим образом,На выходы сопел 1, 2 и 24, а такжев каналы 21, 23 и 33 питания соответствующих струйных элементов подается Эрпитание.Если в начальный момент времени поверхность жидкости удалена на значите-.льное расстояние от измерительного устройства, то струя газа, выходя из сопла1, поступает в приемное сопло 3 и далее в канал б струйного моностабильного усилителя 6, Струя газа, вытекающаяиз канала 5 отклоняет струю питанияот приемного канала 9 и на входе 10струйного триггера 11 с раздельнымивходами будет сигнал нулевого уровня.Выходящая из сопла 2 струя газа поступает вприемное сопло 4 и далее, выходя из канала 7 струйного моностабильного усилителя 8, она отклоняет питающую струю этого усилителя, при этомна входе 13 триггера 11 будет сигналнулевого уровня.При поступлении на входы триггерасигналов нулевого уровня питающая струя,0выходящая из канала 27, может поступить в один из выходных каналов 36 или14 триггера. Лля исключения такой не-.определенности в схему устройства дляконтроля уровня включен элемент 29 памяти, Нулевой сигнал с выхода усилителя8 поступает на вход 30 элемента 29памяти, струя питания из канала 33 поступает в приемный канал 28, откуда она проходит в канал 27 триггера 11, Под действием струи, выходящей из канала 27, струя питания триггера отклоняется в канал 36. На выходе в канале 14 триггера нулевой сигнал и сильфонный блок 17 вместе с присоединенными к нему ,струйными элементами занимает исходноеположение.Пуск системы осуществляется нажатием кнопки 35, После этого на входе в канале 27 триггера.11 будет сигнал единичного уровня, Изменение уровня жидкости приводит к изменению углами выхода струи из углубления, При некотором значении уровня жидкости отраженная от по,верхности струя пересекает ось струи газа, выходящей из сопла 2, На вход в канал 13 триггера 11 поступает единичный сигнал, который одновременно с этим поступает в канал 30 элемента 29 :памяти. Состояние триггера 11 при этом не меняется. Струей, выходящей из канала 30, отклоняется питающая струя в ,элементе памяти, которая при этом поступает. в выходной канал 32, откуда по цепи положительной обратной связи поступает во входной канал 33 Происходит ,запоминание состояния элемента памяти с сигналом нулевого уровня на выходе,Элемент памяти включен для исключения неопределенности в работе триггера в начальный момент времени, когда его выходные сигналы равны нулюОдним из условий нормальной работы предложенного устройства является наличие при значительном удалении поверхности жидкости на выходе триггера в канале 14 сигнала нулевого уровня.Йальнейшее приближение поверхности жидкости приводит к пересечению оси струи, выходящей из сопла 1, отраженной газовой струей (фиг. 2 в). При этом ,в приемном сопле 3 и во входном канале 5 струйного моностабильного усилителя 6 будет сигнал нулевого уровня, Выходящая из питающего канала 21 струя газа через приемный канал 9 поступает на вход 10 струйного триггера 11 с раздельными входами, Выходящая из канала 10 струя взаимодействует со струей питания и отклоняет ее. Состояние триггера изменяется. При этом на его выходе 14 будет сигнал единичного уровня, а на выходе 36 - нулевого.В дальнейшем поочередное поступление единичных сигналов в каналы 10 и 13 триггера 11 с выходов усилителей 6 и 8 изменяет состояние триггера 11., в 1канале 14 которого будут поочереднопоявляться сигналы нулевого и единичного уровней,-Сигнал с выхода 14 через усилитель15, где он усиливается по мощности идавлению, и дроссель 16 поступает навход сильфонного блока 17, Давление вблоке 17 начинает возрастать, причемскорость роста давления зависит от настройки дросселя 16. Рост давления в .рсильфонном блоке зависит от измененияуровня, так как увеличение уровни вызывает появление единичного давления навыходе 14 триггера 11. Под.действиемрастущего давления сильфон 3,8 с пружиной 19 сжимаются и перемещают жесткосвязанные с ними элементы 1-4, Пере-мещение продолжается до техпор, покана выходе в канале 14 триггере 11 не .появляется сигнал нулевого уровни. Это щпроизойдет, когда выходящая из углубления струя газа пересекает ось сгруи,выходящей из питающего сопла 2. Приэтом происходит подача единичного сигнала во входной канал 13 триггере 1.и отклонение питающей струи иэ канала .14 в канал 36, На нулевой уровень сигнала происходит разгрузка сильфониогоблока через дроссель 16, Давление всильфонном блоке 17 при этом уменьшается, сильфон 18 с пружиной 9 разжиЗфмаются и перемещают элементы 1-4 впротивоположную сторону до момента,когда отраженная струя газа пересечетось струйного элемента питающее сопро 1 - приемный канал 3", После этого на выходе триггера 11 вновь появляется единичный сигнал, которым осуществляется обратное перемещение элементов 1-4,Таким, образом, измерительная система определяет положение струи, выходящей из образованного углубления. Среднее значение давления в сипьфонном бло ке 17 является функцией- уровня хонтролируемой среды. Чем больше уровень,тем больше необходимо переместить струй 4 зные элементы, а следовательно, и большэ давление необходимо подать в сильфонный блок, т.е, регистрируемое давление является мерой уровня. Измерительное устройство (вторичный прибор) под- зоключено к сильфонному блоку через инерционное звено - дроссель 25 и пневмоемкость 26, установленные для сглаживанияпульсаций выходного сигнала,Сопла могут занимать различные положения в зависимости от положения выходящей из углубления струи газа, полу 7 964469 8ченная таким образом следящая сис.темаимеет зону нечувствительности, значениекоторой определяется в основном расто-янием между осями сопел 1 и 2.Предложенное пневматическое устройство для контроля уровня жидкости явля.ется струйным и бесконтахтным, имеетпростую и надежную конструкцию, выполненную на элементах, серийно выпускаемых отечественной промышленностью.При помощи указанного устройства легкоконтролировать высоковязкие, агрессив-.ные и токсичные среды.формула изобретенияПневматическое устройство для хонтроля уровня жидкости, содержащее установленный в зоне предельного уровняструйный элемент в виде соосно расположенных сопла питания и приемного сопла, которое подключено к моностабильному отруйному усилителю, дополнительное сопло, расположенное под углом кповерхности жидкости, ось которого размещена в центральной плоскости, перпендикулярной оси струйного элемента, второй мовэстебильный струйный усилительдроссель и пневмоемкость, подключенныес выходу прибора, о т л и ч а ю щ е ес ягем, что, с целью расширения функ- .циональных возможностей устройсгва,оно снабжено вторым идентичным струйным элементом, ось хоторого параллельна оси первого струйного элемента,струйным триггером с раздельными входами, усилителем мощности, элементомпамяти, вторым дросселем и сильфонным, блоком, при этом выход второго струйного элемента подключен к одному извходов второго моностабильного струйного усилителя, присоединенного своимвыходом к элементу памяти и к одномуиз входов струйного триггера с раздельными входами, другой вход которого соединен с выходом т:ервого струйного моностабильного усилителя, один выходтриггера с раздельными входами соединенс атмосферой, второй через усилительмощности и второй дроссель - с входомсильфонного блока, жестко связанного соструйными элементами, а выход элементапамяти соединен с одним из входов триггера с раздельными входами.Источники информации,принятые во внимание при эхспертизе .1, Патент США3590843,кл, 137-81,506,07,71,2. А вторское свидетельство СССРпо заявке М 2878479/18-10,кл, 601 Г 23/16, 01,02,80 (прототип) .964469 Составитейь Н. Варнекктор А. Шишкина Техред А. Ач Корректор М, Демчик ПодписноеСР лнап ППП патент, г. Ужгород, ун. Проектная Заказ 763;8/21