РАСХОДОМЕР ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯ Российский патент 1995 года по МПК G01F1/34 G01F1/52 

Изобретение относится к горной автоматике, а более конкретно - к способам и средствам автоматического контроля расхода жидких продуктов обогащения и может быть использовано для автоматического контроля расхода минеральных пульп и суспензий, флотореагентов, оборотных шахтных вод, флотационных пульп и других продуктов на углеобогатительных, железорудных, полиметаллических и других обогатительных фабриках, на гидрошахтах и т.п.

Известен расходомер с ящиком и профилированной щелью, в котором одновременно измеряется уровень твердого вещества в пульпе с помощью датчика, выполненного в виде квадранта, связанного через гибкую тягу с системой рычагов, причем один рычаг снабжен грузом и соединен пружиной с датчиком уровня, а другой - с расходомерным ящиком, где при отсутствии пульпы ящик уравновешивается перемещением груза по рычагу, а стрелка устанавливается на нулевую отметку шкалы, причем по мере наполнения расходомерного ящика пульпой он отклоняется от горизонтального положения, при этом поворачивается и рычаг, посредством гибкой ленты изменяя положение квадранта [1].

Недостатком известного расходомера является его высокая сложность и низкая надежность работы по внезапным отказам.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является расходомер переменного уровня, состоящий из сосуда с напорным и сливным трубопроводами на входе и выходе и перегородкой с профилированной сливной щелью, через которую происходит истечение жидкости из входа к выходу, и дифференциального манометра, подсоединенного к пьезометрической трубке и системе подготовки газа [2].

Недостатком известного расходомера переменного уровня является низкая точность из-за малой чувствительности к расходу и низкая надежность работы по внезапным отказам из-за наличия сложных и ненадежных в работе пьезометрической трубки с системой подготовки газа и дифманометра.

Целью изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения чувствительности при одновременном повышении надежности работы в случае внезапных отказов за счет упрощения.

Цель достигается тем, что в известном расходомере переменного уровня, содержащем сосуд с напорным и сливным трубопроводами, разделенный перегородкой с профилированной щелью на входную и выходную части, а также дифференциальный манометр, в основаниях входной и выходной частей сосуда выполнены отверстия, а дифференциальный манометр выполнен в виде двух цилиндров с поршнями, двух омметров и измерителя разности, причем основания цилиндров жестко прикреплены к кромкам отверстий, а поршни установлены в цилиндрах посредством упругих эластичных шнуров с жилами из токопроводящей резины и оболочкой из изоляционного эластичного материала, одни свободные концы шнуров прикреплены к основанию сосуда с обеспечением электрического контакта жил с корпусом сосуда, а другие соединены с поршнем, при этом их жилы посредством герметизирующих изоляторов пропущены через поршни и соединены с первыми входами омметров, вторые входы которых соединены с корпусом сосуда, а выходы - с входами измерителя разности. В качестве изоляционного эластичного упругого материала использована резина или латекс.

На фиг.1 дан расходомер, общий вид; на фиг.2 в увеличенном размере дан разрез находящихся в цилиндре деталей.

Расходомер переменного уровня состоит из сосуда 1 с напорным 2 и сливным 3 трубопроводами на входе и выходе и перегородки 4 с профилированной сливной щелью 5, через которую происходит истечение жидкости 6 из входа к выходу.

Дифференциальный манометр выполнен в виде двух цилиндров 7 и 8 с поршнями 9 и 10, к которым прикреплены упругие эластичные шнуры 11 и 12, двух омметров 13 и 14 и измерителя 15 разности. Шнуры 11 и 12 (см. фиг.2) выполнены в виде жилы 16 или 17 из токопроводящей резины и оболочки 18 или 19 из изоляционного эластичного упругого материала, например из резины или латекса.

В основаниях входной и выходной частей сосуда 1 выполнены отверстия 20 и 21, а к их кромкам прикреплены (например, приварены) цилиндры 7 и 8. Свободные концы шнуров 11 и 12 прикреплены к основаниям 22 и 23 сосуда 1, например, с помощью шайб 24 и 25, с обеспечением электрического контакта жил 16 и 17 с сосудом 1. Другие свободные концы 26 и 27 жил 16 и 17 через герметизирующие изоляторы (например, с помощью оболочек 18 и 19) пропущены через поршни 9 и 10 и соединены с первыми входами 28 и 29 омметров 13 и 14, вторые входы которых соединены с сосудом 1, а выходы соединены с входами измерителя 15 разности.

Работа расходомера переменного уровня осуществляется следующим образом.

При заполнении сосуда 1 жидкостью 6 через напорный трубопровод 2 происходит истечение жидкости 6 из левой части сосуда в правую через профилированную щель 5 и далее через сливной трубопровод 3. Для измерения разности высот Н уровней жидкости в левой и правой частях сосуда служит дифманометр.

На поршень 9 давит весь столб жидкости в левой части сосуда, а на поршень 10 давит столб жидкости в правой части сосуда. Под действием столбов жидкости поршни 9 и 10 начинают опускаться, растягивая шнуры 11 и 12 соответственно. Деформация шнура при его растяжении F_д пропорциональна его удлинению Δ l и жесткости шнура К
F_д = K ˙Δ l (1)
По мере опускания шнура и поршня деформация шнура будет расти. Поршень будет опускаться до тех пор, пока давление воды (жидкости) на поршень F =ρ gh не уравновесится деформацией шнура
K ˙Δ l = ρ gh, (2) где h - высоты слоя жидкости над поршнем; ρ- плотность жидкости; g - ускорение земного притяжения.

Таким образом, в любой момент времени равновесие поршней 9 или 10 будет обеспечиваться выполнением условия (2), то есть высота слоя жидкости над поршнем будет в любой момент времени определяться длиной шнура 11 или 12, то есть длиной жилы 16 или 17.

Сопротивления жил 17 и 18 непрерывно измеряются омметрами 13 и 14 соответственно. Шнуры 11 и 12 работают в пределах их упругих деформаций, чтобы любой из поршней возвратился в исходное положение при отсутствии над ним слоя жидкости. В пределах упругих деформаций объемы эластичных шнуров при любых их растяжениях остаются постоянными ввиду несжимаемости в пределах упругих деформаций самого материала шнуров. Аналогично остаются постоянными по объему и жилы 16 и 17. Тогда при удлинении жилы, например, в 2 раза ровно в 2 раза уменьшается и ее поперечное сечение, так как этим обеспечивается постоянство объема жилы. При увеличении длины жилы в n раз точно в n раз уменьшается ее поперечное сечение S. Известно, что сопротивление проводника прямо пропорционально его длине l и удельному сопротивлению ρ_п и обратно пропорционально сечению S
R = ρ_п ˙ l/S (3)
Так как при увеличении длины жилы в n раз в те же n раз уменьшается сечение жилы, а ее сопротивление увеличивается в соответствии с (3) ровно в n² раз. Поэтому в любой момент времени сопротивление жилы будет мерой высоты жидкости над поршнем, при этом чувствительность увеличится также в n раз. Мерой расхода жидкости является разность высот жидкости Н. Для определения этой разности сигналы с выходов омметров 13 и 14 поступают на входы измерителя 14 разности. Измеритель разности формирует на выходе и индицирует сигнал, численно равный расходу жидкости через щель 6 и пропорциональный разности высот Н.

Использование: в горной автоматике для контроля расхода минеральных пульп и суспензий. Сущность изобретения: расходометр содержит сосуд с напорным и сливным патрубками и перегородкой с профилированной шелью, два цилиндра с поршнями, два цилиндра и измеритель разности. Поршни утановлены в цилиндрах посредством упругих шнуров с жилами из токопроводящей резины и оболочкой из изоляционного эластичного материала. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. РАСХОДОМЕР ПЕРЕМЕННОГО УРОВНЯ, содержащий сосуд с напорным и сливным патрубками, разделенный перегородкой с профилированной щелью на входную и выходную части, а также дифференциальный манометр, отличающийся тем, что в основаниях входной и выходной частей сосуда выполнены отверстия, а дифференциальный манометр выполнен в виде двух цилиндров с поршнями, двух омметров и измерителя разности, причем основания цилиндров жестко прикреплены к кромкам отверстий, а поршни установлены в цилиндрах посредством упругих эластичных шнуров с жилами из токопроводящей резины и оболочкой из изоляционного эластичного материала, одни свободные концы шнуров прикреплены к основанию сосуда с обеспечением электрического контакта жил с корпусом сосуда, а другие соединены с поршнем, при этом их жилы посредством герметизирующих изоляторов пропущены через поршни и соединены с первыми входами омметров, вторые входы которых соединены с корпусом сосуда, а выходы - с входами измерителя разности. 2. Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изоляционного эластичного материала использована резина. 3. Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что в качестве изоляционного эластичного материала использован латекс.