Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов

,ИЪМ ННЫЙ НОепИТЕТ 0003 ф ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (б 1) 1060912 .:. . .мента, сравнения и с положительной (21) 3335987/18-10 . , : в ;камерой второго пятимеыбранногоэле- (22) 0709.81.: . . Мента сравнения, задатиик:соединен (46)070583:Вкось Ф 17: : в.свторой отрицательной камерой Пщ (72) М.И. ИордасовА,В ТРОФимв ; вого пятимембранного элемента сраЕ- и В.и. Тютюнник: .:.,кения и второй отрицательной .камерой (53),.532.574(08.8).: второго пятимембранноГоэлеейта, (56) 1. Авторское авидетельство СССР: сравнения, а вторые положительвйе . по:заявке Ф 2984455/16.-"10, -: , .-.;камеры пятимембранных элементов:срав. кл. 6 81 Р "5/ОО, 22.69.82. . :,: нения соединены.с атмосферой .выходы. из этих элементов соединейы.:через (54)(57)УСТРОВ,ТВО ДЙЯОНРЕДБЛЕНКЯ,: ":лсгиЧеский элемент ИЛИ.с одним Иэ СЮРОСИ ИОРЬЕИА ВЬЩЕЛЯЕИ(ИХСЯ.:ГАЗОВ:. .:входов первого логического элемента по авт. св. В 1000912,:о.т л н.ч а " : Ивыход второго трехмембраниогою щ е-.е с я: тем,:что, с целью . . ;: :элемента сравнения соедииеВ череэ увеличения; точности.".опРеделения,: :,: :.:йервый импульсатор с.вторымвходом; скоростй выФелевия газов,.-устройст- ":.,первого логйческого элемейта И-и. сво дополнительно свабжено ячейкой : ; . однйм из входов первого .трйггера,. памяти,двумя пятимейбранными:эле- , выход которого соединен:с: камерой ментами сразнейня, задатчиком ло-. .- управленииячейки памяти, ийход ий- гическим элементом:ИЛИ,: дВУмя им": :пульсатора. блока памяти:соединенс, пульсаторами, двумя логическими,эле-.:одним из входов.второж.логического ментами и и:.двумя .трйггерамй, причем:,-,элемента и, а второй щи",этого эле-. я, выход йэмерительнойкамеры соединен. ,.мента соединен с выходом:втового .:" с.,входом ячейки йамяти:;.;с:положи-.триггера, выход второго.лохчдеского. тельной камерой .пеРВОГО;.пятимембраи элемента И соединен.с клапаноибиока ф ного;элемента аравненияи., ф:.атРица- : .: памяти и через второй,: ййпулЬсатор тельной кащерой втоРогО.ПитИМЕМбраи-; .с. входами первого.и.второж.туггвного элемента:сравнена, выход ячей" -.Ров.а выход первого логического ми:памяти соединен,с отрицательной:.:. .элемента и.соединен:с .одийм:.из вхо- камерой. первого пятивеМбранного- эле.- дав .второго триггера.Изобретение относится к измерению параметров движения и может быть использовано для исследования или автоматического контроля процессов газовыделений в лабораторных или производственных условиях из жидкостей и твердых тел как под действием избыточного давления, так и разряжения. По авт,св. 9 1000912 известно устройство для определеняи скорости и объема выделяющихся газов, содержащее измерительную камеру, измерительный преобразователь, частотомер, счетчик импульсов, исполнительный механизм, источник постоянного давления, камеру с.анализируемым веществом,. двухходовый кран, распределитель импульсов, включенный между выходом триггера и входами частотомера и счетчика импульсов, при этом измерительный Преобразователь содержит золотниковый элемент, к выходу которого подключена измерительная камера и через преобразователь давления - триггер с разделительными входами, а выход триггера соединен с входами частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента, причем входы золотнчкового элемента соединены друг с другом через двухходовый кран, один из них подключен к преобразователю давления и источнику постоянного давления, а другой вход к камере с анализируемым веществом, В преобразователе давления установлены пять элементов сравнения давлений, пять задатчиков давления, генератор линейно нарастающего давления, блок суммирования, блок памяти, три логических элемента И и три логических элемента НЕ, причем отрицательные камеры первого элемента сравнения соединены с первым задатчиком давления и камерой постоянного давления, его положительные камеры - с измерительной камерой и выходом блока памяти, а выход - с первым входом триггера и через первый элемент НЕ - с вторым входом триггера, выход которого соединен с управляющим входом блока памяти и через последовательно соединенные второй элемент: НЕ и генераторлинейно нарастающего давления - с-положительными камерами второго и третьего элементов сравнения, отрицательные камеры кбторых подключены к второму и третьему зщатчикам давления, отрицательйые камеры четвертого и пятого элементов сравнения соединены с. измерительной камерой, их положительные камеры - с четвертыМ и пятым задатчиками давления, а выходы - с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых подключены к выходам второго и третье-.го элементов сравнения, а выходык управляющим входам распределителяимпульсов, при этом выход первогоэлемента И через третий элемент И 5 соединен с первым управляющим вхОдом .блока суммирования, выход второгоэлемента И соединен с вторым управляющим входом блока суммирования ичерез третий элемент И - с вторым 10 Входом третьего элемента И, а выходблОка суммирования подключен к информационному входу блока памяти 1,Недостатком известного устройстваявляется относительно малая точность 5 определения скорости газовыделения.Это объясняется тем, что за каждыйпериод заполнения газами измерительной камеры устройство находит оптимальную величину срабатывания перво го элемента сравнения, Р начале нового периода заполнения давлениесрабатывания сбрасывается и становится равным максимальному значению,Вновь начинается поиск оптимальнойвеличины срабатывания первого элемента сравнения, что увеличиваетинтервал времени:.от начала заполнениядо момента опустошения измерительнойкамеры. Поэтому определяется средняяскорость газовыделения эа достаточнобольшой интервал времени накопления.Для увеличения точности определенияскорости газовыделения необходимо,чтобы при одинаковом количествеотбираемого газа в одной дозе время заполнения измерительной камеры. было меньше. Оно будет меньше, еслипосле окончания периода накоплениядавление срабатывания не сбрасывается, а остается прежним упри условии, 40 что скороеть газовыделения в этоминтервале изменяется незначительно ).Цель изобретения - увеличениеточности определения скорости газовыделения.45 Поставленная цель достигаетсятем, что устройство дополнительносодержит ячейку памяти, два пятимембранных элемента сравнения, эадатчик, логический элемент ИЛЙ, дваимпульсатора, два логических элемента И и два триггера, причем выходизмерительной камеры соединен свходом ячейки памяти, положительнойкамерой первого пятимембранного,элемента сравнения и отрицательнойкамерой второго пятимембранного элемента сравнения, выход ячейки памятисоедйнен с отрицательной камеройпервого пятимембранного элементасравнения и положительной камерой 6 О второго пятимембранйого элементасравнения, задатчик соединен с второй отрицательной камерой первогопятимембранного элемента сравненияи второй отрицательной камерой вто рого пятимембранного элемента срав1016745 нения, а вторые положительные камерыпятимембранных элементов сравнениясоединены с атмосферой, выходы этихэлементов соединены через логический элемент ИЛИ с одним из входовпервого логического элемента И, вы-.ход второго трехмембранного элемента сравнения соединен через первыйимцульсатоц с. вторым входом первого логического элемента И с одним .из входов первого триггера, выходкоторого соединен с камерой управления ячейки памяти, выход импульсатора блока памяти соединен с однимиз входов второго логического элемента И, а второй вход этого элемента соединен с выходом второго триггера, выход второго логическогоэлемента И соединен с клапаном блока памяти н через второй импульсатор с входами первого и второго 2 Отриггеров, выход первого логического элемента И соединен с одним извходов второго триггера,На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг 2 - р 5принципиальная схема возможного варианта построения дополнительных элементов устройства на пневматическихэлементах автоматики,Устройство для определения акороа- ЗОти и объема выделяющихся газов содержит золотниковый элемент 1, кканалу 2 которого присоединена камера.З постоянного. давления и вход 4крана 5. Вход 6 крана 5 подключен З 5к штуцеру камеры 7 с анализуемым веществом .и входу 8 золотникового элемента 1. К входу 9 золотниковогоэлемента 1 подключена измерительнаякамера 10 и вход 11 дифференциального:преобразователя 12 давления,вход 13 которого подключен к камере3 постоянного давления. Выходы преобразователя 12 давления подключенык соответствующим входам триггера .45а раздельными входами 14. Частотомер15, счетчик 16 импульсов и исполнительный механизм 17 золотннкового. элемента 1 воспринимают импульсы оттриггера 14. Канал: 18. золотника 19соединяет канал 9 с каналом 2 или 8,К выходу триггера 14 подключен распределитель 20 импульсов.Преобразователь 12 давления состоит.из пятимембранного элемента 21сравнения, задатчиков 22-27, блока28 памяти, логических элементов НЕ29-31, генератора 32 линейно нарастающего давления, двухходовых элементов сравнения 33-36, блока 37 стлчмиоования логических элементов60И 38-42 ячейки 43 памяти, двух пятимембранйых элементов 44 и 45 сравнения логического элемента ИЛИ 46,двух триггеров 47 и 48 и двух импульсаторов 49 н 50. 65 Блок 28 памяти возможно построитьнз импулъсатора 51, ячейки 52 памяти, и нормально закрытого клапана 53.Импульаатор 49(50 ) возможно построить из трехмембранного реле 54,и пневмоемкости 58 (59),Устройство для определения скорости н объема выделяющихся газовработает следующим образом.В начальный момент времени канал,Ь-золотнийового эйЬмеМта Х"-Ьбедйиев -:"через вход 9 с измерительной камерой10 и входом 11 преобразователя 12давления, Газовыделения в начальныймомент отсутствуют. Поворотом крана5 кратковременно сообщают канал 8с камерой 3 постоянного давления,произведя подачу в камеру 7 с анализируемым веществом давления, прикотором необходимо провести измерФния, например разрежения. Далее кран5 переводят в положение, при которомканалы 2 и 8 отсоединяются один отдругого. Начинается процесс газовыделений.При выделении газов из веществаразрежение в системе уменьшается.На входы 11 и 13 преобразователя 12давления поступает разность давлений, абсолютная величина которогорастет с увеличением количества выделяющихся газов. Как только этаразность достигает некоторого максимального значения, определяемогонастройкой преобразователя 12, иавыходе последнего появляется сигнал,переводящий триггер"14 в состояниес единичным выходом.Этот сигнал поступает на входисполнительного механизма 17, кото"рый при этом перемещает золотник 19,соединяя каналы 2 и 9. Происходитразгрузка камеры 10 в камеру 3, т.е.происходит заряд камеры 10 до начального давления, а вместе с этим и выброс выделившихся газов.После того, как. в камере 10 давление достигнет заданного минимального значения срабатывания,преобразователя 12, последний вырабатываетсигнал, переводящий триггер 14 всостояние с нулевым выходом. Поэтомуисполнительный механизм 17 переводитзолотник 19 в такое положение, прикотором канал 18 соединяет каналы9 и 8. Вновь начинается процесс накопления газа в камере 10.Скорость газовыделения У в устройстве определяется частотой р переключения триггера 14, измеряемой частотомером 15,Р Р щ: а ы,где Р , Ре - соответственно минимальный и максимальныйуровни срабатывания преобразователя 12;Ч - объем измерительнойкамеры 10;Н в . универсальная газоваяпостоянная;Т - абсолютная температура газа.Количество выделившегося газа В пропорционально количеству импульсов й, измеряемому счетчиком 16 импульсовс Ре)РТ Информация об измеряемых параметрах на выходе устройства представле- на,в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота которых пропорциональна скорости газовыделений, а количество импульсов про- . порционально количесТву выделившегося газа.При работе преобразователя 12 давления в начальный момент времени давление в измерительной камере 10 равно давлению в камере 3 постоянного давления Р р=Р . Давление на вы 10ходах элементов 11, 28, 33, 34, 3840 равно нулю, а давление на выходахэлементов 35 и 36 равно единице.Газы из камеры 7 через каналы 8,18 и 9 эолотникового элемента 1 поступаютв измерительную камеру 10. Сигнал на выходе элемента .30 равен единице (Р О =1 ), который запуститгенератор 32, на выходе которогодавление будет линейно возрастать 35 Если эа заданный интервал времени давление Р не превысит давление Р 2 задатчйка 22 ( это будет при ма.лой скорости газовыделения ), тонаступит момент времени, когда давление Р 32 превысит давление на выходе задатчика 23. Поэтому на выходеэлемента 33 появится сигнал Р 3 =1.Тогда РЗ 9 -- Рэб Рзз = 1 1 = 1; Р 31Р. =0 =1; Рз 8=Рзэ Р 31 = 1 1 =1и йа выходе блока суммирования 37появитсясигнал РВ. В этом случае давление срабатывания элемента 21уменьшитсяи станет равным Р 221 сраб22 0 5 ОЕсли за заданный интервал временидавление в измерительной камере 10не превысит давление срабатыванияэлемента 21, то давление Р 3 превысит давление Р задатчика 4, Навыходе элемента 34 появится сигнал Рз,4.:= 1. ТогДа Р,о =. Ру Р 3+ 14 ОМ Зэ 3110 = 0 и на выходе ячейки памяти52 появится сигнал 2 РО В этом случае давление срабатывания элемента ОО21 уменьшится и станет равным 21 сраб Р 22 2 РоПри превышении давления в измерительной камере 10 давления срабатывания элемента 21 на выходе этого 65 элемента появляется сигнал Р= 1,переводящий триггер 14 в единичноесостояние (Р 14 = 1). Импульсатор 51сдвигает сигнал Р =. 1 на заданныйинтервал времени, Нормально закрытый клапан 53 служит для сбросадавления в камере запоминания ячейки 52 памяти., Под действием сигналаР = 1 исполнительный механизм 17перемещает золотник 19 и измерительная камера 10 через каналы 9, 18 и2 соединяется с камерой 3. ПроисходитопУстошение камеры 10. При Ро =Р 3.сигнал Р 1 = О, триггер 14 возвращается в йулевое состояние (Р=О ),исполнительный механизм 17 перемещает золотник 19 и вновь газы из камеры 7 через каналы 8, 18 и 9 накапливаются в камере 10.Начинается новый цикл заполнениякамеры 10. Элементы 25, 26 и 35, 36 .необходимы для того, чтобы переключение пределов срабатывания элемента 21 происходилотолько в том случае, если количество накопленногогаза в камере 10 не приведет к моментальному срабатыванию элемента21 (от Р 2=.0 до Р 21 = 1 ) послеуменьшенйя давления Р 21Распределитель 20 импульсов учитывает "вес" импульсов, поступающихот триггера 14, Это необходимо потому, что давление срабатывания элемента 1 может быть разной величины( Р 2, Р у 2 - Р о, Р 22 - 2 Р о ) и поэтомуимйульсу с выхода триггера 14 соответствует разное количество. газа,накопленное в камере 10,Имеется ряд химических и физических процессов, характер изменения скорости газовыделения во времени которых можно условно разбить на три участка. На первом участке скорость имеет максимальное значение ( для данного процесса ) и примерно постоянна. на втором - скорость уменьшается, ; а третьем - скорость минимальна и примерно постоянна. При исследовании таких йроцессов целесообразно на первом и третьем участках не именять давления срабатывания элемента 21, в результате чего избегается многократное определение оптимального определения давленияпвле п точность определения скорости.Прн работе элементов 27, 41-50, 54-59 в начальный момент времени триггера 48 и 47 находятср в нулевом состоянии (Р 8 -- Р 4= 02Сигнал Р =,1 переводит триггер 48 в единйчное состояние (Р 4,8 = 1 )Сигнал Р 8 = 1 запоминает давление РК : Рков ячейке 43 памяти. Через некоторый. интервал времени процесс накопления газа в камере 10 заканчивается и начинается процесс ее опус10.16 745 7 8тошения. На. выходах элементов 44 ибудет происходить при Р -.=Р45 сигнал равен нулю., поэтому и на и устройство обычным порядком вновьвыходах элементов 4 б и 42 сигнал . найдет оптимальную величину Р ,также равен нулю. Триггер 47 сохраня- и будет сохранять эту величину йосет свое нчлевое состояние. Поэтомч тоянной до.тех нор, пока скоростьна выходе элемента 41 сигнал Равен: 5 газовыделения не изменит своей венчлю и. не происходит сбооса давления личины.из ячейки 52 памяти через клапан.53. Таким образом, в ячейке 43 памяВновь начинается .йооцесс накоп- ти происходит запомйнание давленияления газа в камере,10, Давление . Р, (.) = Рс которым сравниваетР.останется прежним, Сигнал. 10 .ся давление Р(с) в момент появле".Р . = 1,нодтверждает единичное сос- . ния сигнала Рз . - 1, проверка отклотояйие триггера 48, В элементах 44нения скорости газовыделения от .и 45 происходит:сравйение текущего . предыдущего значения осуществляет"значения давлеякя .вкамере 10 Р,( Ф)1 ся." элементами 27, 44-46; При длитель"со-значением Р = Р,(, ),:запомнеи ном времени накопления газа в каменое вячейке памяти райееВыходные ре 10 давление Р, (й) для большихсигналы элементов 2,7, .44 и.45 описы-. значений времени й превысит давлениеваются следующей зависимостью: Р.+. Необходимо сравнивать давлениеРк(1) и Рф только в момент появлеК1,если Рк(й) :Р+ Р: . 20 ниЯ сигнала Рз -- 1. поэтомУ длЯ того,Р,= О,если Р. (с)Р+ + р Я . чтобы не произошел перевод триггера:к к44 ,47 в единичное состояние при больР. 1 е"-ли РкР к Р 27ших значениях времени с; из сигнала45. О,если. Рк(1) 1- Р+к" .Р" Р = 1 импульсатор 50 ."вырезает"ЗЗтаким образом,:если. давление 5 единичный импульс требуемой длительРк(Ф). йе отличаетсЯ от давлениЯ Р+ности, достаточный длЯ пеРеводана величину, большую:давления Р , триггера 47 в единичное состояниет,е, Р ," Р СР (с)Р.+ + Рто . в момент временит. в случае. откло-.на выходе элемента 46. сигнал. равен нения Рк(й) за пределы интервала+4 т своего нулевого состояния (Р,; =О ЗОимпульсатоР 49 сдвигает передний . и Р 4 =Р 4 Р 4 =О, т.е йе происходйт .: Фронт сигнала Р 4,= 1. на интервалМ 41 1 ксброс давления из .камеры запомина-: , времени. достаточный для опустоше.ния ячейки 52 памяти и новый период ния камеры 10 и сброса давления иззапопненйя будет прОисходить при . -. Ячейки 52 памяти. Сигнал Р 4 = 1йрежнемдавлении срабатывания эле-. 35 :переводит триггера 48 и 47 в первомента 21. ,. начальное состояние (Р,1.= Р 48= О).Бали скорость газовыделения умень-.Элементы устройства возвращаются, вшится ( увеличится ), ъо в момент- , первоначальное состояние.времейи с в камере 10 накопится .В предлагаемом устройстве опредеменьшее (большее ) келичество газа. 44) ление скорости газовыделения ироисхо.и давление Р (й). будет меньше (боль- . дит более точно в результате того, .: .щеУ Рк,:Тогда на выхоДе элементаЧто эа пеРиод временн,. когДа скОРость=1)., которыйпройдя элемент 42 приПРоизводится отбор газа из источникаР 8 е=, 1., переведет триггер 47 в еди оптимальными дозами. В первом периоденичное состояние (Р 4 =1). При Р;р 1 накопления газа определяется оптина выходе элемента 41 появится сйг- - маньное давление Р , ,б . В следую"нал Р=.1 которйй откроет клапан ,. щих периода не тратится время наМ.53 и произойдет сброс давления из отыскание оптимальной величины Ркамеры запоминания ячейки 52 памяти. и за небольшой интервал времейи отоиНовый период заполнения камеры 10 рается малая порция газа.1016745 Составитель Е, СыТехред Л. Пекарь етн тор Г. 1130 Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редактор А. К Заказ 3380/46 Тираж 873 НИИПИ. Государств по делам изобр 35, Москва, ЖПодписноенного комитета СССРтений и открытийРаушская наб д.