УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ПУТЕМ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ПЬЕЗОТРУБКЕ Российский патент 1997 года по МПК G01F23/14 

Изобретение относится к устройствам для измерения уровня путем измерения давления в пьезотрубке жидких веществ, особенно кристаллизующихся, и может быть использовано в различных отраслях промышленности, например химической, фармацевтической, нефтехимической, пищевой и других, где существует необходимость измерения уровня кристаллизующихся сред.

Известно устройство для измерения уровня путем измерения давления в пьезотрубке, состоящее из манометра, вход которого соединен импульсным трубопроводом со штуцером отбора импульса давления неразъемно установленным на пьезотрубке, в которую через подающий штуцер поступает воздух КИП, количество которого ограничено ограничителем расхода воздуха (1).

Недостатком этого устройства является его неработоспособность в условиях кристаллизующейся среды при измерении уровня, так как кристаллы измеряемой среды налипают на пьезотрубку, закупоривают ее и возникает необходимость остановки аппарата для чистки пьезотрубки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для измерения уровня путем измерения давления в пьезотрубке, состоящее из манометра, вход которого соединен импульсным трубопроводом со штуцером отбора импульса давления, неразъемно соединенным с пьезотрубкой, в которую через подающий штуцер поступает сжатый воздух КИП, количество которого ограничено ограничителем расхода воздуха, а нижний конец пьезотрубки имеет дополнительные боковые отверстия и отполирован для исключения условий образования кристаллов внутри него (2).

Недостатком этого устройства является также недостаточно высокая надежность устройства в промышленных условиях, вследствие периодического налипания кристаллов на входе в пьезотрубку и закупоривания ее, что вызывает необходимость остановки для чистки пьезотрубки и отверстий в ней.

Задачей изобретения является создание устройства для измерения уровня путем измерения давления в пьезотрубке, обеспечивающего его высокую надежность, а также непрерывную работоспособность при измерении уровня кристаллизующейся среды путем предотвращения налипания кристаллов на входе в пьезотрубку.

Задача решается тем, что в известное устройство, включающее манометр, вход которого соединен основным импульсным трубопроводом со штуцером отбора основного импульса давления, пьезотрубку и штуцер для подачи воздуха в пьезотрубку, соединенный с ограничителем расхода воздуха, выполненным с возможностью соединения с линией подачи воздуха, штуцер для подачи воздуха неразъемно соединен с дополнительным коллекторным трубопроводом, установленным между штуцером отбора основного импульса давления и пьезотрубкой, причем дополнительный коллекторный трубопровод снабжен двумя штуцерами, один из которых предназначен для дополнительного отбора импульса давления на гидрозатвор через дополнительный импульсный трубопровод, а другой предназначен для подачи пара и соединен с дросселем, выполненным с возможностью соединения с линией подачи пара, причем штуцер для дополнительного отбора импульса давления расположен между штуцером отбора основного импульса давления и штуцером для подачи воздуха, штуцер для подачи пара расположен между пьезотрубкой и штуцером подачи воздуха.

Отличительными признаками изобретения является то, что штуцер для подачи воздуха неразъемно соединен с дополнительным коллекторным трубопроводом, установленным между штуцером отбора основного импульса давления и пьезотрубкой, причем дополнительный коллекторный трубопровод снабжен двумя штуцерами, один из которых предназначен для дополнительного отбора импульса давления на гидрозатвор через дополнительный импульсный трубопровод, а другой предназначен для подачи пара и соединен с дросселем, выполненным с возможностью соединения с линией подачи пара, причем штуцер для дополнительного отбора импульса давления расположен между штуцером отбора основного импульса давления и штуцером для подачи воздуха, а штуцер для подачи пара расположен между пьезотрубкой и штуцером подачи воздуха.

Такое выполнение устройства обеспечивает высокую надежность работы и непрерывную работоспособность устройства при измерении уровня путем измерения давления в пьезотрубке, установленной в технологической кристаллизирующейся среде, за счет предотвращения кристаллизации на входе в пьезотрубку путем раздельной подачи в нее ограниченного количества сжатого воздуха и пара и создания противодавления, равнозначного по своей величине давлению в нижней части пьезотрубки, которое пропорционально уровню в технологическом аппарате открытого типа.

На чертеже представлена схема устройства для измерения уровня путем измерения давления в пьезотрубке.

Устройство содержит манометр 1, основной и импульсный трубопровод 2, штуцер отбора основного импульса давления 3, пьезотрубку 4, штуцер для подачи воздуха 5, коллекторный трубопровод 6, штуцер дополнительного отбора импульса давления 7, гидрозатвор 8, дополнительный импульсный трубопровод 9, штуцер для подачи пара 10, дроссели 11, 12. При этом штуцер 5 соединен с ограничителем подачи воздуха, в данном случае дросселем 11, выполненным с возможностью соединения с линией подачи воздуха. Штуцер 10 соединен с дросселем 12, выполненным с возможностью соединения с линией подачи пара. В качестве гидрозатвора может быть использован У-образный манометр, который используют как прибор давления, установленный по месту.

Для подготовки устройства к работе дроссель 11 соединяют с линией подачи воздуха, а дроссель 12 с линией подачи пара. Устройство работает следующим образом. Одновременно через дроссель 11, 12 и штуцеры 5, 10 в коллекторный трубопровод 6 поступают сжатый воздух и насыщенный пар, которые заполняют внутреннее пространство коллекторного трубопровода 6 и через штуцер отбора основного импульса давления 3 смесь поступает в основной импульсный трубопровод 2 на манометр 1, через штуцер дополнительного отбора импульса давления 7 смесь поступает в дополнительный импульсный трубопровод 9 на гидрозатвор 8. Устройство собрано герметично и имеет единственный выход для этих потоков нижний конец пьезотрубки 4. Пар, частично конденсируясь в нижней части коллекторного трубопровода 6 и в пьезотрубке 4, согревает их и образующийся конденсат частично разбавляет кристаллизующуюся среду, попавшую внутрь пьезотрубки 4 и на ее внешний конец, не допуская этим ее кристаллизации. Поступающие в пьезотрубку 4 ограниченные количества воздуха и насыщенного пара выдавливают из нее кристаллизующуюся среду, согревают ее за счет конденсации пара внутри пьезотрубки 4. Образующийся конденсат под собственным весом стекает в нижнюю открытую часть пьезотрубки 4 и на выходной кромке разбавляет измеряемую среду, не допуская ее кристаллизации на выходной кромке пьезотрубки 4. Воздух, подаваемый внутрь коллекторного трубопровода 6 между штуцером подачи пара 10 и штуцерами отбора основного 3 и дополнительного 7 импульсов давления, является буфером, и не допускает попадания пара в импульсные трубопроводы 2, 9. Внутри коллекторного трубопровода 6 потоками воздуха и пара создается давление.

P = ρH+ΔP_мс+ΔP_мр
где ρH давление, равное высоте (H) столба измеряемой жидкости с плотностью (P) над нижним концом пьезотрубки;
ΔP_мр и ΔP_мс перепады давлений, создаваемые потоками внутри коллекторного трубопровода и пьезотрубки, создаваемые сопротивлением трения о стенки и местными сопротивлениями.

Ограничивающие дроссели 11, 12 подобраны таким образом, что сумма ΔP_мр+ΔP_мс перепадов, образующаяся на местных сопротивлениях и трениях о стенки, на три порядка меньше величины ρH и ею можно пренебречь. Таким образом, практически имеем
P = ρH,
откуда искомый уровень
р

Устройство включает коллекторный трубопровод со штуцерами: отбора основного импульса давления, подачи воздуха, пара, дополнительного отбора импульса давления; два дросселя, основной импульсный трубопровод, дополнительный импульсный трубопровод, манометр, гидрозатвор, пьезотрубку. Устройство обеспечивает повышение надежности, а также его непрерывную работоспособность в кристаллизующихся средах. 1 ил.

Устройство для измерения уровня путем измерения давления в пьезотрубке, включающее манометр, вход которого соединен основным импульсным трубопроводом с штуцером отбора основного импульса давления, пьезотрубку и штуцер для подачи воздуха в пьезотрубку, соединенный с ограничителем расхода воздуха, выполненным с возможностью соединения с линией подачи воздуха, отличающееся тем, что штуцер для подачи воздуха неразъемно соединен с дополнительным коллекторным трубопроводом, установленным между штуцером отбора основного импульса давления и пьезотрубкой, причем дополнительный коллекторный трубопровод снабжен двумя штуцерами, один из которых предназначен для дополнительного отбора импульса давления на гидрозатвор через дополнительный импульсный трубопровод, а другой предназначен для подачи пара и соединен с дросселем, выполненным с возможностью соединения с линией подачи пара, причем штуцер для дополнительного отбора импульса давления расположен между штуцером отбора основного импульса давления и штуцером для подачи воздуха, а штуцер для подачи пара расположен между пьезотрубкой и штуцером подачи воздуха.