Уровнемер Советский патент 1984 года по МПК G01F23/16 

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в химической пищевой и других отраслях промыишенности, Известен уровнемер, содержащий пьезометрическую трубку, соединенную при помощи пневмопривода, намотанного на свободно вращающийся барабан, с одним из входов трехмембранного элеметгга сравнения,, вто рой вход которого соединен с задатчи ком давления, пневматическую турбинку, управляющие входы которой соединены с выходами элемента сравнения, а ось связана с осью барабана, и вторичный прибор, связанный через преобразователь угол поворота давление с осью барабана С1. При изменении уровня изменяется давление в пьезометрической трубке и на выходах элемента сравнения поворгишвается турбинка, приводя в барабан, который перемещает пьезометрическую трубку до восстановления первоначальной глуби ны погру кения трубки в лсидкость. Так как глубина погру кения трубки в жидкость невелупса, то и погрешнос от колебаний плотности жидкости существенно снижена. К недостаткам устройства следует отнести сложность конструкции, обус ловленную наличием сложных вращающихся элементов (барабан с намотанным пневмоприводом,, турбинка, преоб разователь угол поворота-давление), и наличие погрешности от трения в опорах Наиболее близким по технической СУ1ЦНОСТИ к предлагаемому является уровнемер, содержащий две пьезоэлек рические трубки, соединенные с входами пятимембранного элемента сравнения, третий вход которого соедине с входом ламинарного дросселя, четвертый вход - с выходом ламинарного дросселя и крайними камерами, а сопло - с регулируемой пневмоемкостью. Регулируемая пневмоемкость соединена с положительным входом трехмембранного элемента сравнения и через нормально разомкнутый пневмоконтакт с атмосферой. Отрицательный вход трехмембранного элемента сравнения соединен с соответствующей пьезометрической.трубкой, а его выход - с входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими входами пневмоконтактов и элемента памяти. Вход элементапамяти соединен с выходом генератора линейно нарастающего сигнала и через второй нормально разомкнутый пневмоконтакт - с атмосферой, а его выход является выходом устройства 121. Недостатком устройства является низкое быстродействие, обусловленное тем, что время измерения, за которое давление в пневмоемкости возрастает от нуля до величины давления в первой пьезометрической трубке, увеличивается с увеличением давления в этой трубке, т.е. с увеличением уровня. Цель изобретения - устранение вышеуказанного недостатка, т.е. повьшение быстродействия уровнемера. Поставленная цель достигается тем, что в уровнемер, содержащий две пьезометрические трубки, соединенные с блокаьш питания воздухом и погр ткенные в измеряемую среду на разную глубину, регулируемую пневмоемкость, элемент памяти, выход которого подключен к выходному каналу уровнемера, и два нормально разомкнутых пневмоконтакта, дополнительно вродены повторитель давления, повторитель со сдвигом,генератор импульсов и нормально замкнутый пневмоконтакт, две соосно расположенные пневмоемкости, в каждую из которых помещены чувствительный и герметизирующий сильфоны, причем внутренние торцовые поверхности чувствительных сильфонов жестко соединены между собой при помощи тяги через герметизирующие скпьфоны, пьезометрическая трубка, погру7кенная на меньшую глубину, соединена с полостью чувствительного сильфона первой пневмоемкости и через повторитель давления и нормально разомкнутый .. пневмоконтакт - с регулируемой пневмоемкостью, чувствительный сильфон второй пневмоемкости подпружинен, а его полость соединена с второй пьезометрической трубкой, первая пневмоемкость соединена с входом элемента памяти, входом повторителя со сдвигом, через нормально замкнутый пневмоконтакт - с регулируемой пневмоемкостью и через нормально разомкнутый пневмоконтакт - с атмосферой, вторая пневмоемкость соединена с выходом повторителя со сдвигом а выход генератора импульсов соединен с управляющими входами пневмоконтактов и элемента памяти. При таком конструктивном выполне нии уровнемера на первом полупериоде измерения в регулируемую пневмоемкость поступает количество воздух пропорциональное произведению величины уровня на плотность жидкости На втором лолупериоде измерения это количестЪо воздуха распределяется в суммарном объеме регулируемой пневмоемкости и первой, пневмоемкости снабженной сильфонами, При этом, вследствие соединения полостей чувствительных сильфонов с пьезометрическими трубками, объем первой пневмоемкости определяется плотностью жидкости, а суммарный объем пропорционален величине плотности. Благодаря этому давление, формирующееся на втором полупериоде измерения в суммарном объеме и запоминаемое на элементе памяти, пропорционально величине уровня и не зависит от плот ности жидкости. При этом, вследствие соединения обеих пневмоемкостей чере повторитель со сдвигом, при изменении на втором полупериоде давления в первой пневмоемкости на такую же величину изменяется давление во второй пневмоемкости, а объемы пневмоемкостей не изменяются и определяютс на обоих полупериодах измерения только разностью давления в полостях чувствительных сильфонов, т.е. плотностью жидкости. Вследствие того, чт заполнение регулируемой пневмоемкости и распределение воздуха в суммарном объеме происходит с достаточно большой скоростью, то и время измерения, равное периоду сигнала генера тора, может быть достаточно мало (например, менее 1 с) и практически не зависит от величины уровня, т.е. быстродействие предлагаемого устройства значительно выше, чем у известного, в котором время измерения возрастает с увеличением уровня и может достигать значительной величины. На чертеже представлена схема . уровнемера. Уровнемер содержит две пьезометрические трубки 1 и 2, соединенные с блоками 3 и 4 питания воздухом. Пьезометрическая трубка 1, погруженная на меньшую глубину, соединена 97 - 4 с входом повторителя 5 давления, выход которого соединен через нормально разомкнутый пневмоконтакт 6 с регулируемой пневмоемкостью 7. Регулируемая пневмоемкость 7 соединена через нормально замкнутый пневмоконтакт 8 с первой пневмоемкостью 9. Пневмоемкость 9 соединена с входом повторителя 10 со сдвигом и входом. элемента 11 памяти, выполненного, например, в виде линии задержки на такт, а через нормально разомкнутый пневмоконтакт 12 - с атмосферой. Выход повторителя 10 со сдвигом соединен с второй пневмоемкостью 13. Внутри пневмоемкости 9 расположен чувствительный сильфон 14, полость которого соединена с пьезометрической трубкой 1. Внутри пневмоемкости 13 расположен подпружиненный при помощи пружины 15 чувствительный сильфон 16. Торцовые внутренние поверхности сильфонов 14 и 16 жестко соединены между собой при помощи тяги 17, проходящей через герметиризующие сильфоны 18 и 19, а управляющие входы пневмоконтактов 6, 8, 12 и элемента 11 памяти соединены с выходом генератора 20 импульсов. Уровнемер работает следующим образом. При подаче воздуха от блоков 3 и 4 питания в пьезометрических трубках 1 и 2 и, соответственно, в полостях сильфонов 14 и 16 устанавливается давление, пропорциональное произведению глубины погружения на плотность измеряемой жидкости. За счет разности давления в полостях сильфонов и вследствие их жесткого соединения Сильфон 16 растягивается, сжимая пружину 15, а сильфон 14 сжимается. При этом начальное положение сильфонов, определяемое сдвигом давления на повторителе 10 со сдвигом, разность глубины погружения трубок 1 и 2 и объем регулируемой пневмоемкости 7 выбраны таким образом, что при любом значении плотности, определяющем разность давления в полостях сильфонов 14 и 16, сзтчмарный объем пневмоемкости 9 и регулируемой пневмоемкости 7 пропорционален плотности жидкости. При подаче от генератора 20 импульсов единичного импульса РГ 1 размыкается пневмоконтакт 8, замыкаются пневмоконтакты 6 и 12, пневмоемкость 9 соединяется с атмосферой, а в регулируемой .пневмоемкости 7 устанавливается давление Р-, равное давлению в пьез метрической трубке 1, так как сигна на выходе повторителя 5 давления равен давлению в пьезометрической трубке 1, подаваемому на его вход. При изменении сигнала генератора на противоположный РГ О (.второй полупериод измерения) размыкаются пневмоконтакты 6 и 12, замыкается пневмоконтакт 8, пневмоемкости 7 и 9 соединяются между собой через пневмоконтакт 8 и в них устанавливается давление, величина которого пpoпopп oнaльнa количеству воздуха поступившему в пневмоемкость 7 на первом полупериоде измерения и обр но пропорциональна суммарному объем пневмоемкостей 7 и 9. Так как количество поступившего и пневмоемкость 7 воздуха пропорционально произведению уровня на плотность жидкости, а суммарный объем пропор ционален плотности, то установив.шееся в суммарном объеме давление прямо пропорционально величине уро ня и не зависит от плотности. При Измерении давления в пневмоемкости 9 на втором полупериоде измерения на такую же величину возрастает давление на выходе повторителя 10 сдвигом, а следовательно, и в пНев моемкости 15. Вследствие этого сил 7 6 фоны 14 и 16 остаются в пре-жнем положении и объем пневмоемкости 9 не изменяется, т.е. обеспечивается независимость объема пневмоемкости 9 от давления в ней. При последующем изменении сигнала генератора (Рг 1) давление, которое установилось в суммарном объеме, запоминается на элементе 11 памяти, выход которого является выходом уровнемера, замыкаются пневмоконтакты 6 и 12, давление из пневмоемкости 9 стравливается в атмосферу, в пневмоемкости 7 устанавливается давление, равное давлению в пьезометрической трубке 1, и цикл измерения повторяется. Так как заполнение пневмоемкости 7 и распределе--, ние давления в суммарном объеме происходит пpaкtичecки мгновенно, то и время измерения, определяемое частотой генератора, может иметь достаточно Малую величину. Таким образом, независимость времени измерения от величины уровня в предлагаемом уровенемере определяет его более высокое быстродействие по сравнению с известным устройством, в котором при наличии ограничения на минимальное значение времени измерения увеличивается с увеличением уровня ркидкоЬти., т.е. поставленная цель изобретения - повышение быстродействия - Достигнута.

УРОВНЕМЕР, содержащий две пьезометрические трубки, соединенные с блоками питания воздухом и погруженные в измеряемую среду на разную глубину, регулируемую пневмоемкость, элемент памяти, выход которого подключен к выходному каналу уровнемера, и два нормально разомкнутых пневмоконтакта, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены повторитель давления, повторитель со сдвигом, генератор импульсов и нормально замкнутый пневмоконтакт, две соосно расположенные пневмоемкости, в каждую из которых помещены чувствительный и герметизирующий сильфоны, причем внутренние торцовые поверхности чувствительных сильфонов жестко соединены между собой при помощи тяги через герметизирующие сильфоны, пьезометрическая трубка, погруженная на меньшую глубину, соединена с полостью чувствительного сильфона первой пневмоемкости и через повторитель давления и нормально разомкнутый пневмоконтакт с регулируемой пневмоемкостью, чувствительный сильфон второй пневмоемкости подпружинен, а его полость S соединена с второй пьезометрической трубкой, первая пневмоемкость соеди(Л нена с входом элемента памяти, входом С повторителя со сдвигом, через нормально замкнутый пневмоконтакт - с регулируемойпневмоемкостьго и через нормально разомкнутый пневмоконтакт - с атмосферой, вторая пневмоемкость соединена с выходом повторителя со сдвигом, а выход генератора импульсов соединен с управляющими входами пневмоконтактов и элемента 0: памяти. со со |