Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов Советский патент 1983 года по МПК G01P5/00 

Изобретение от носителя к измерению параметров движения и может быть использовано для исследования или автоматического контроля процессов газовыделений в лабораторных и производственных условиях из жидкостей и твердых тел, как под действием избыточного давления, так и раз режения. По основному авт. св.. 838574. известно устройство для определения скорости и объема выделяювихся га.зов выполненное в виде измерительной камеры, измерительного преобразователя частотомера, счетчика импульсов, исполнительного механизма, камеры постоянного давления, камеры для анализируемого вещества и двухходового крана, при этом измерительный преобр зователь содержит золотниковый элемент, к выходу которого подключена измерительная камера и через преобразователь давления - триггер с .раздельнЕЛми вхрдами, а выход триггера соединен с входами частотомера, счетчика импульсов и исполнительного механизма золотникового элемента, пр чем входы золотникового элемента сое динены друг с другом через двухходовой кран, а один из них подключен к преобразователю давления, выполненному в виде дифференциального манометра, и к источнику постоянного дав ления, а другой вход - к камере для анализируемого вещества tl. Недостатком известного устро 5ства является невозможность регулирования диапазона измерений. Цель изобретения - обеспечение регу.гшрования диапазона измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит сильфонный блок, состоя ций, из двух сильфонов, точный пневматический повторитель, пружину, два пятимембранных сумматора, задатчик давления и вторичный прибор, при этом к одному из сильфонов подключена измерительная камера и одна из положительных камер первого пятимембранного сумматора, в другой сильфон помещена пружина и дном является мебрана точного пневматического повторителя, выход которого подключен в одну и.з положительных камер второго пятимембранного сумматора, другая положительная камера которого соединена с атмосферой, одна отрицательная камера второго пятимембранного сумматора соединена с его выходом и входом вторичного прибора, а другая подключена к BKOfiv первого сильфона, к выходу первого пятимембранного сумматора и к одной из его отрицательных камер, причем другая отрицательная ка ра этого сумматора соединена с атмосферой, а другая положительная камера соединена с задатчиком давления. На чертеже приведена принципиаль ная схема устройства. Устройство для определения скоро ти и объема выделяющихся газов сост ит из золотникового элемента 1, к каналу 2 которого присоединена камера 3 постоянного давления и вход 4 крана 5. Вход 6 крана 5 пЬдключен к шт Церу камеры 7 и к входу 8 золотникового элемента. 1. К входу 9 золотникового элемента 1 подключена измерительная камера 10 и вход 11 ди дифференциального преобразователя 1 давления, вход 13 которого подключе к камере 3 постоянного давления..Выходы преобразователя 12 давления под клгочены к соответствующим входами тр гера 14 с раздельными входами. Выход триггера 14 присоединен к входу частотомера 15 и к счетчику импульсов 16, а также соединен с входом исполнительного механизма 17 золотникового элемента 1. Канал 18 золотника 19 соединяет канал 9 с каналом 2 или 8. Устройство дополнительно содержит сильфонный блок, состоящий из двук силъфонов 20 и 21, точный пневматический повторитель 22, пружину 23, два пятимембранных сумматора 24 и 25, задатчик 26 давления и вторичный прибор 27, например манометр. Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов работает следующим образом. Рассмотри принцип действия устрой ства, работающего, например, в режиме измерения параметров газовыделе ний из жидкости, при подаче на ее по верхность разрежения. В начальный момент времени канал 8 золотникового элемента 1 соединен через вход 9 с измерительной камерой 10 и с входом 11 преобразователя 12 давления. Газовыделения в начальный момент отсут ствуют. Поворотом крана 5 кратковременно сообщают вход 8 золотникового элемента 1 с камерой 3 постоянного давления, производя тем самым подачу р камеру 7 с анализируемой жидкостью давления, при котором необходимо провести измерения. После создания над поверхностью жидкости разрежения требуемого уровня, кран 5 переводят в. положение, при котором каналы 2 и 8 отсоединяются друг от друга. Начинается процесс газовыделений. При выделении газов из жидкости разрежение в сястеме уменьшается. На входы преобразователя 12 давления, выполненного в виде дифференциального манометра, поступает разность дай лений йР, абсолютная величина которого растет с увеличением количест ва выделиВГ1ШХСЯ газов. Как только лР на входе преобразователя 12 д авлений достигнет некоторого максимального значения, определяемого настройкой преобразователя 12V на выходе преобразователя 12 появляется сигнал, переводящий тржггер 14 в состояние а единичным выходом. Этот сигнал поступает на вход исполнительного механизма 1J, который при этом перемещает золотник 19, соединяя канал 2 с каналом 9. Происходит разгрузка камеры 10 и,сильфона 20 в камеру 3 постоянного давления, т. е. происходит заряд камеры 10 и сильфона 20 до начального давления., а вместе с этим и выброс вьщеливши-хся газов. После того, как в камере ID и силь фоне 20 давление достигнет заданного значения, определяемого настройкой преобразователя 12, триггер 14 срабатывает. На его выходе появляется сигнал нулевого уровня, которым золотниковый Элемент переводится в начальное состояние, т. е. камера 7 соединяется с камерой 10 и сильфоном 20 через каналы 8, 18 и 8. Вновь начинается процесс заполнения камеры 10 и сильфона 20 выделившимися газами. Процесс заполнения происходит аналогично рассмотренному. Регулирование диапазона измерения в устройстве происходит следующим образом. Давления 22 2.4 2$ 2Ь действующие в соответствующих элементах устройства, рпределяются следующим образом: РЧ.О+ Plfc 15- Р22 24 221 Рг4 Р« F.23- 23 где Р. - давление, воздействующее на мембрану точного повторителя 22, возник,ающее за счет растяжения пружины 23; 23 жесткость пружины 23; g - величина деформации пружигш 23; 20 объем внутренней полости сильфона 20/ 20 коэффициент пропорциональности . . Из уравнений (1) следует 0.. Таким образом, величина давления Р25- пропорциональна величине внутреннего объема сильфона 20. Связь между величинами V и Р име ет вид L ао 20гпах 2Ь те / где V20tndift. максимальное значение вну - pjgiHHero объема сильфона 20 2btno()t- значение давления задатчйка 26, необходимое для максимального сжатия сильфона 20, зависит от упругости сильфона 20 и жесткости пру жины 23. Изменение объема сильфона 20 происходит с помощью задатчика 26 давления и может быть осуществлено авто матически. О величине объема сильфона 20 судят по показаниям вторичного прибора 27. О скорости газовыделений W в ус устройстве судят по частоте переключений триггера 14, которая измеряется Частотомером 15 и связана со скоростью гаэовыделений зависимостью где ,-Р,, зона иечувствительности дифференциального преобразователя 12 ; СР)- верхний пре дел-срабатывания преобразователя 12 давлений/ Р2 нижний предел Срабатывания преобразрвател Г 12 давлений , являющийся заданным Дс1влением, при котором производится измерение; V - объем камеры. 10 и сил фона 20; R - газовая постоянная; Т - температура газа. Количество выделившихся газов в бвязано с количеством импульсов N , поступивших на счетчик импульсов- 16 соотношением вида. N. (5) Информация об измеряемых парамет рак на выходе устройства представпяется в виде последовательности прямоугольных импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости газовыделейий, а количество импульсов пропорционально количеству выделившегося газа. Для исключения влияния изменения температуры на показания измерительного устройства камеры 3,7, 10 и сильфон 20., золотниковый элемент и соединительные трубки помещаются в термостат (на чертеже не показан). Формула изобретения Устройство для определения скорости и объема выделяющихся газов по авт. св. 838574, отличающееся тем, что, с целью обеспечения регулирования диапазона из- . мерений, оно снабжено сильфонным блоком, пневматическим повторителем, двумя пятимембранньлми сумматорами, задатчиКом давления и вторичным прибором, при этом сильфонный блок выполней в виде двух имеющих общее неподвижное основание сильфонов, причем торец первого из них подпружинен и связан с рабочей камерой пневмати ческого повторителя, второй сильфои соединен с измерительной кшлерой и одной из положительных камер первого пятимембранного сумматора, а выход пневматического повторителя подключен к одной из положительных камер второго пятимембранного сумматора, другая положительная камера которогб соединена с атмосферой, одна отрица- тельная камера второго пятимембранного сумматора соединена с его выходом и входом вторичного прибора, а другая подключена к входу первого сильфона, к выходу первого пятимембранного сумматора и к одной из его отрицательных камер, причем другая (Отрицательная камера этого cytMatopSi соединена с атмосферой, а другая положительная камера соединена, с задатчиком давления.. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 838574, кл. G 01 Р 5/00, 1979 (прототип).