Пьезометрический плотномер жидкости Советский патент 1984 года по МПК G01N9/28 

Изобретение относится к контрол но-измерительной технике, а именно к устройствам для измерения плотности жидкости, и может быть использовано в различных отраслях химической, нефтеперерабатываищей, пищевой промнцшенности. Известен пьезометрический плотномер с двумя неподвижными пьезометрическими трубками, опущенными в контролируемую жидкость на различную глубину, и устройствами измерения перепада давления в этих трубках, который является функцией контролируемой плотности tlj. Недостатком данного плотномера является низкая помехоустойчивость выходного сигнала, обусловленная его аналоговым характером, а также невозможность использования таких технических решений при реализации современных цифровых и импульсных систем пневмоавтоматики. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезометрический плотномер жидкости с кодовым выходным сигналом, характеразугацимся высокой помехоустойчивостью при передаче на расстояние и колебаниях давления питания, содержащий две пьезометрические трубки, опущенные на различную глубину в контролируемую жидкость, причем одна из трубок выполнена подвижной, пневматический шаговый двигатель, подключенный к одной из трубок, задатчик, реверсивный двоич ный счетчик пневмоимпульсов, сумматор, элемент сравнения и два .нормально закрытых пневмоклапана С2 . Однако диапазон измерений извест ного плотномера существенно огранич возможностями перемещения подвижной пьезометрической трубки относительн максимального уровня контролируемой жидкости, особенно при небольших ег значениях, так как для измерения нового установившегося значения плотности может возникнуть необходи мость в таком перемещении пьезометрической трубки, при котором она по кинет контролируемую жидкость, что приведет к нарушению работоспособности устройства. Целью изобретения, является расширение диапазона измерения устройства. Указанная цель достигается тем, что в пьезометрическом плотномере жидкости, содержащем две пьезометрические трубки, погруженные на различную глубину в контролируемую жидкость, сумматор, входы которого подключены к пьезометрическим трубкам, а выход - к Первому входу элемента сравнения, который своими выходами подключен к управляющим входам двух нормально закрытых пневмоклапанов, генератор пневмоимпульсов, соединенный через пневмоклапаны с реверсивными входами пневматического шагового двигателя, и двоичный счетчик пневмоимпульсов, в схему введен преобразователь угла поворота в давление, -причем вход преобразователя соединен с выходным в-алом пневматического шагового двигателя, а выход - с вторым входом элемента сравнения. На чертеже приведена схема пьезометрического плотномера жидкости. Плотномер состоит из двух пьезометрических трубок 1 и 2, сумматора 3, элемента 4 сравнения с выходными каналами 5 и 6, нормально закрытых пневмоклапанов 7 и 8, генератора 9 пневматических импульсов, реверсивного пневматического шагового двигателя 10,двоичного счетчика 11 пневмоимпульсов и преобразователя 12 угла поворота в давление. Плотномер работает следующим образом. В начальном состоянии при отсутствии контролируемой жидкости перепад давлений на входах сумматора 3 практически равен нулю.Устройство находится в начальном состоянии равновесия, характеризующемся тем, что на выходах сумматора,преобразователя угла поворота в давле-. ние и выходах элемента сравнения установлены .нулевые сигналы, пневмоклапаны 7 и 8 закрыты, импульсы с выхода генератора 9 пневматических импульсов на реверсивные входы пневматического шагового двигателя 10 и двоичного счетчика импульсов не поступают, выходной вал шагового двигателя вместе с преобразователем 12 зафиксированы в нулевом положении, на выходах двоичного счетчика пневмоимпульсов установлены нули. При заполнении емкости контролируемой жидкостью на входах сумматора 3 появляются давления Р и Р, которые соответственно равны и ,, Р плотность контролируемой жидкости; ускорение земного притяжения/ Н и Н соответственно глубина погружения первой и второй пьезометрических трубок. Перепад давлений на выходе сумматора 3 и соответственно на входе элемента 4 сравнения определяется выражением дРс Однако если на втором входе элемента 4 сравнения присутствует нулевой сигнал, то сигнал рассогласования появляется в виде елиничного сигнала на выходе 5 элемента сравнения. При этом нормально закрытый пневмоклапан 7 откроет сй и пневматические импульсы с выхода генератора 9 пневматических импульсов начнут поступать на прямой вход пневматического шагового двигателя и двоичного счетчика пневмоимпульсов. После каждого поступившего импульса пневматический шаговый двигатель 10 поворачивае.т выходной ва на .угол, величина которого определяется ценой шага двигателя °, а двоичный сЧетчик преобразует поступивший импульс в соответствующую кодовую комбинацию на выходе устройства. Угол поворота вала шаг вого двигателя 10 прео.бразователем 12 угла поворота в давление преобразуется в соответствующее давлени где Р„р - выходное давление преобразователя;ДР - приращение давления на выходе преобразователя, соответствующее единичному шагу двигателя; N - количество пневмоимпульс поступивших на прямые входы шагового двигател и двоичного счетчика,К - коэффициент преобразован преобразователя угла пов рота в давление. Импульсы с генератора 9 пневмат ческих импульсов будут поступать н шаговый двигатель и двоичный счетч до тех пор, пока на входах элемент 4 сравнения не выполнится следующе условие: При этой на выходах 5 и 6 элемента сравнения установятся нулевые сигн лы, пневмоклапан 7 закроется, порт ление пневматических импульсов на входы шагового двигателя 10 и двои ного счетчика 11 прекратится, двигатель зафиксирует выходной вал и преобразователь 12 в новом установившемся состоянии, которое в соответствии с (4) определяется следующим выражением: , из которого вытекает, что -« %- Так как величины g, л Н, К, пос тоянны, то N C/J, (7) где С - коэффициент пропорциональности, равный елН/к. При этом двоичный счетчик 11 преобразует все N поступивших на его вход импульсовв кодовую комбинацию, соответствующию плотности контролируемой жидкости. Если значение плотности контролируемой жидкости изменится в сторону увеличения или уменьшения, то снова пйэизойдет рассогласование сигналов на входах элемента сравнения 4 (дР Ф РПР) ( в результате чего появится единичный сигнал на одном из выходов элемента сравнения (при йР единичный сигнал появится на выходе 5, а при дР Р пр - на выходе б элемента сравнения).Это приведет к открытию одного из пневматических клапанов 7 или 8 и импульсы с генератора 9 пневматическиг%, импульсов, поступая на тот или иной вход пневматического шагового двигателя 10 и двоичного счетчика 11, будут приводить систему в новое состояние равновесия. При этом каждому новому состоянию равновесия в соответствии с (5) и {7) будет соответствовать строго определенное число пневматических импульсов в кодовом двоичном счетчике 11 и соответствующая этому числу кодовая комбинация на его выходе. Выполнение пьезометрического плотномера жидкости по предложенной схеме позволит существенно расширить диапазон измерения устройства, так как фу.кционирование прибора не ограничено возможными пределами перемещения подвижной трубки относительно зеркала контролируемой жидкости, что позволит даже при небольших количествах контролируемой жидкости измерять плотность в большом диапазоне. При этом выходной сигнал устройства остается помехоустойчивым. Предлагаемое устройство отличается более широкими функциональными возможностями, так как в отличие от известных устройств выходной сигнал пропорциональный плотности . контролируемой жидкости, может быть получен одновременно в трех видах. Первый вид - кодовый сигнал с основного выхода устройства, кодирукнцего двоичного счетчика 11; второй механический сигнал в виде перемещения выходного вала пневматического шагового двигателя 10 у третий - в

I10782814

«mte непрерывного сигнала давленияустройство как в дискретных так и

на выходе сукматора 3 или преобра-в непрерывных системах автоматичес-;

эователя 12. Данное обстоятельствокого контроля и регулировапозволит использойать предложенноения.

ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР ЖИДКОСТИ, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные на различную глубину в контролируемую жидкость, сумматор, входы которого подключены к пьезометрическим трубKeiM, а выход - к первому входу элемента сравнения, два нормально закрытых пневмоклапана, управляющие входы которых соединены с инверсными ВЁКОдами элекюнта сравнения, генератор пневматических импульсов, подключеитлй через пневмоклапаны к реверсивным входам пневматического шагового двигателя, и двоичный счетчик пневмоимпульсов, о тличаюиийся тем, что, с целью расширения диапазона измерений, в схему введен преобразователь угла поворота в давление, причем вход преобразователя соединён с выходным валом пневматичес(Л козго шагового двигателя, а выход с вторым входом элемента сравнения. -ч ОС ю оо