Пьезометрический плотномер Советский патент 1986 года по МПК G01N9/26 

1

Изобретение относится к приборостроению, в частности к пьезометри- ческим измерителям плотности жидких сред, и может быть использовано для измерения плотности в различных отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение точности измерений путем исключения влияния изменения расхода газа и его температуры на результат измерений.

На фиг, I изображена схема пьезометрического плотномера.; на фиг. 2 - кривые изменения давлений в измерительной камере и дополнительной камере постоянного объема.

Пьезометрический плотномер состоит из измерительной камеры 1 и камеры 2 постоянного объема, подключенных соответственно к отрицательной 3 и положительной 4 камерам пятимембранного сумматора 5. Выход пятимембранного сумматора 5 соединен с его .отрицательной камерой 6 и через дроссель 7 с камерой 2 постоянного объема. Положительная камера 8 сумматора 5 подютючена к выходу трехмембранного реле 9 и через дроссель 10 к измерительной камере 1. К соплу 11 трехмембранного реле 9 подключен источник 12 давления воздуха. Измерительная камера 1 и камера 2 постоянного объема подключены соответственно к отрицательной 13 и положительной 14 камерам трехмембранного элемента 15 сравнения, а также к соплам 16 и 17 двухмембран- ных пневмоклапанов 18 и 19. Выход трехмембранного элемента 15 сравнения подк.1ючен к входу 20 управления блока 21 задержки пневматичес сого сигнала на такт, вход 22 которого соединен с камерой 2 постоянного объема, а выход 23 подключен к входу регистратора (не показан). Выход элемента 15 сравнения соединен с входом 24 триггера 25 с раздельными входами, вход 26 которого через инерционное звено 27 (дроссель 28, пнев- моемкость .29) подключен к его выходу Выход триггера 25 подключен к .камере 30 управления трехмембранного реле 9 и камерам 31 и 32 управления соответственно пневмоклапанов 18 и 19, Измерительная камера 1 через сопло 16 и дроссель 33 соединена с атмосферой.

Плотномер работает следующим образом.

В начальный момент сопло 11 трехмембранного реле 9 открыто под действием пружины. Через открытое сопло 1 воздух с расходом G с выхода ис- точника 12 давления через дроссель 10 поступает на вход измерительной камеры 1, погруженной в контролируемую жидкость, находящуюся в сосуде с постоянным уровнем.

В камеру 2 постоянного объема через дроссель 7 поступает то же количество газа(воздуха), т.е.

G2

(О

Это равенство справедливо, когда проводимость оС, дросселя 10 равна проводимости о дросселя 7.

В случае применения линейных дросселей 10 и 7

G, o;, (Рд-Р,);

Сг(, (РЙ-Р,,),

где Р , Р„ , Pg , Pg

(2) (3)

- давления в соответствующихкамерах пятимембранногосумматора 5.

Из уравнений (2) и (3) с учетом того, что и (К, - сСг , получаем соотношение: ,-Р .

Состояние равновесия пятимем- бранного сумматора 5 определяется соотношением: Р. Р 0, отку- да Pg-P,P,-P, .

Таким образом, пятимембранный сумматор 5 и дроссели 7 и 10 выполняют функцию повторителя расхода при Л, о/ .

При заполнении камер 1 и 2 сжатым воздухом давление в них растет. В измерительной камере давление Р изменяется по закону:

р LGitRT i ; ( V S,

(4).

где t - время;

R - газовая постоянная; Т - абсолютная температура; р - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения;

S, - площадь сечения измерительной камеры.

Давление в дополнительной камере 2 постоянного объема определяется по уравнению: т, „G.tKT ,

V,

(5)

где Vj - объем камеры 2.

В некоторый момент при заполнении камер сжатым воздухом наступает

равновесие давлений в измерительной камере 1 и камере 2 постоянного объема, т.е.

Р, Р2 .(6)

Подставляязначения Р, и Р из

.уравнений (4)и (5) в уравнение (6)

и осуществляяпреобразования, получаем, что

р р -SYt

S,

где

1 г

SY« S,

Ср, const С.

(7)

Таким образом, в некоторый момент давление в компенсационной камере постоянного объема (или в измерительной камере) определяется только плотностью контролируемой жидкости.

Давления Р, и Р поступают соответственно в отрицательную 13 и по- ложительную 14 камеры трехмембран- ного элемента 15 сравнения.

Изменения давлений Р, и Р происходят с различной скоростью. Кривые изменения давлений показаны на фиг, 2. Давление Р до момента Ц опережает давление Р , Это связано с тем, что начальный объем измерительной камеры значительно меньше объема камеры 2. При поступлении давлений Р, и Р на вход трехмем- бранного элемента 15 сравнения на его выходе до момента, при котором наступает равенство давлений Р, и Р. , присутствует сигнал нулевого уровня, т.е. P,j О,

При равенстве давлений Р Р. на выходе элемента 15 сравнения появляется сигнал единичного уровня Р,я 1, Давление Р,5 1 поступает н управляющий вход 20 блока 21 задерж ки пневматического сигнала на такт, на вход 22 которого поступает давление Р. из камеры 2 постоянного объема.

Под действием давления .

Pi3 1 триггер 25 с раздельными входами

переводится в состояние с единичным выходным сигналом 1« После этого давлением Р, 1 открываются 50 сопла 16 и 17 пневматических клапанов 18 и 19 и камеры 1 и 2 соединяются с атмосферой. Начинается процесс разгрузки камер до начального давления, например до атмосферного, 55

Истечение газа из измерительной камеры 1 и камеры 2 постоянного объема происходит с различной скоростью,.

Давление в камере 1 вследствие установки на линии сброса давления дросселя 33 во время разгрузки всегда больще, чем давление P,j в камере 2 постоянного объема. Это позволяет получить на выходе элемента 15 срав

25

5

20

30 35

а до - нения сигнал P,j О после начала

10

процесса разгрузки. Давлением Р, осуществляется запоминание

0

I давления

Pj в момент равенства его давлению

Р и передача его на выход блока 21 задержки пневматического сигнала на такт.

Давлением Р 0, поступающим в камеру 30 трехмембранного реле 9, выход источника 12 давления воздуха отсоединяется от линии подачи газа в измерительную камеру 1.

Процесс разгрузки камер 1 и 2 (возврат к начальному состоянию) заканчивается через время t, которое определяется постоянной времени инерционного звена 27 и значением давления срабатывания триггера 25 с раздельными входами. При давлении Р, 1 в триггере 25 происходит переброс Триггера в состояние с О,

При поступлении давления Р. О в камеры 31 и 32 управления вневма- тических клапанов 18 и 19 происходит закрытие сопл 16 и 17 под действием подпора, поданного в одну из камер пневмоклапанов. Измерительная камера 1 и камера 2 постоянного объема оказываются отсоединенными от атмосферы,

Трехмембранное реле 9 при поступлении в камеру 30

P2f

сигнала Р О

в измерительную камеру 1 и в камеру,, 2- постоянного объема подается сжатый воздух. Начинается новый цикл измерений, который осуществляется аналогично описанноь у.

Формула изобретения

Пьезометрический плотномер, содержащий измерительную камеру, пяти- мембранный сумматор, дроссель, инерционное звено, пневмореле, источник сжатого воздуха и вторичный прибор, причем выход источника сжатого воздуха через пневмореле, к камере управления которого подключено инерционное звено, соединен с входом пяти- мембранного сумматора и той ,из его

-

плюсовых камер, которая череа дроссель подключена к одной из отрицательных камер пятимембранного сумматора и входу измерительной камеры, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем исключения влияния изменения расхода газа и его температуры на результат измерений, он дополнительно снабжен камерой постоянного объе ма, триггером с раздельными входами, трехмембранным элементом сравнения, двумя пневматическими клапанами, двумя дросселями и блоком задержки на такт, при этом выход пятимембранного сумматора через второй дроссель соединен с другой плюсовой камерой пятимембранного сумматора, камерой постоянного объема и положительной камерой трекмембранного элемента сравнения, отрицательная

10

20

257463. 6

камера которого соединена с измерительной камерой, причем отрицательная и положительная камеры трехмембранного элемента 5 сравнения подключены к соплам соответствующих пневматических клапанов, сопловые камеры которых, одна через третий дроссель, а другая непосредственно, соединены с атмосферой, а выход трехмембранного элемента сравнения подключен к одному из входов блока задержки на такт и одному из входов триггера с раздельными входами, другой вход которого t5 через инерционное звено подключен к его выходу, соединенному с камерами управления двух пневматических клапанов, при этом второй вход блока задержки на такт соединен с камерой постоянного объема, а его выход подключен к вторичному прибору.

.1

17

фикЛ

U2.2

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях промьпп- ленности. Цель изобретения - повышение точности измерений путем исключения влияния изменений расхода газа и его температуры на результат измерений. Плотномер содержит измерительную камеру, пятимембранный сумматор, дроссель, инерционное звено, пневмореле, источник сжатого воздуха, вторичный прибор, камеру постоянного объема, триггер с раздельными входами, трехмембранный элемелт сравнения, два пневматических клапана, два дросселя и устройство задержки на такт..При этом выход пятимембранного сумматора через . дроссель подключен к одной из плюсовых камер пятимембранного сумматора и к камере постоянного объема, другая плюсовая камера сумматора соединена с выходом пневмореле и с первым дросселем, выход которого соединен с отрицательной камерой сумматора, с входом измерительной камеры и с отрицательной камерой трек- мембранного элемента сравнения, положительная камера которого со-; единена с камерой постоянного .объема. Обе камеры трехмембран- ного элемента сравнения подключены к соплам пневматических клапанов, сопловые камеры которых соединены одна через дроссель, другая непосредственно с атмосферой. Выход трехмембранного элемента сравнения подключен к одному из входов устройства задержки на такт, другой вход которого присоединен к камере постоянного объема. Выход триггера подключен к камерам управления пневмореле и пневматических клапанов, а также через инерционное звено к другой камере управления триггера с раздельными входами. 2 ил. i СЛ СЛ : о 00

Редактор A. Orap

Составитель В. Алексеев

Техред Л.Сердюкрва Корректор м. Самборская

Заказ 4908/39Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Ж-35, Москва, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4