Устройство для измерения расхода жидкости Советский патент 1992 года по МПК G01F13/00 

Изобретение относится к метрологии, а именно к устройствам для непрерывного отмеривания и выдачи заданных объемов жидкостей.

Наиболее целесообразно использовать изобретение для высокоточной градуировки и дозирования жидкостей, например, бензина, молока, сока и других.

Известен дозатор в виде образцовой мерной емкости, представляющей собой цилиндрический бак, к которому на различных уровнях, в зависимости от диапазона измеряемых величин, присоединены мерные горловины с визуальными шкалами отсчета. В дозаторе имеется узел слива, выполненный в виде сливного клапана, узел фиксации верхнего уровня жидкости, содержащий компенсатор, индикатор настройки, дроссельный кран, насадку, предназначенные для устранения погрешности уровня, возникающий в результате воздействия подающей струи на зеркало поверхности жидкости в образцовой мерной емкости.

Особенностью этого дозатора является то, что он предназначен для ручного эталонного отмеривания жидкости в лабораторных условиях при заданной температуре и не

может быть использован для непрерывного отмеривания и выдачи заданных обьемов жидкости в автоматическом режиме.

Недостатком известного дозатора является то, что узел фиксации верхнего уровня жидкости сложен по конструкции и че обеспечивает быстродействия налива, хотя и обеспечивает плавность долива до фиксированного в ерхнего уровня.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению являвтся выбранное в качестве прототипа устройство для автоматического измерения объемного расхода жидкости, содержащее раздельные мерные емкости, в верхней части каждой из которых установлен узеп фиксации верхнего уровня включающий 3-ходо- вой регулировочный вентиль и верхний патрубок, причем оба узла фиксации верхнего уровня жидкости имеют узел перелива, содержащий два регулировочных пентиля, верхние патрубки, две емкости для t акопле- ния избытка жидкости, переполняющие мерные емкости, два датчика контроля переполнения коллектопных емкостей, соединенные с сигнализаторами уровня, два воздухопровода для выравнивать теремасл

XI VI

О

Ј

О

дов давления воздуха в коллекторных емкостях и водопроводы для отвода избытка жидкости из коллекторных емкостей в сопряженную с ними мерную емкость, а также трубопроводы для слива жидкости из мерных емкостей.

В нижней части мерной емкости установлен узел фиксации нижнего уровня, включающий нижний патрубок и Зх-ходовой регулировочный вентиль. Два узла фиксации нижнего уровня объединены двумя узлами налива-слива, содержащими по два регулировочных вентиля и выходной трубопровод.

В описанном дозаторе жидкость поступает в одну мерную емкость через входной трубопровод узла налива-слива и через нижний патрубок узла фиксации нижнего уровня наполняет мерную емкость. При переполнении мерной емкости жидкость проходит через верхний патрубок узла фиксации верхнего уровня, поступает в соответствующую коллекторную емкость до уровня, ограниченного действием датчика контроля переполнения, воздействующего на сигнализатор уровня соединенный с блоком кодирования.

После срабатывания сигнализатора уровня одновременно срабатывают регулировочный вентиль узла фиксации верхнего уровня и регулировочный вентиль узла фиксации нижнего уровня, которые фиксируют измеряемый объем жидкости в нейтральном положении, а избыток жидкости из коллекторной емкости через трубопровод сливается в другую мерную емкость, в которую через необходимое для слива время поступает жидкость из входного трубопровода через узел налива-слива и свой узел фиксации нижнего уровня.

Недостатком известного устройства является следующее. В узле фиксации верхнего уровня неизбежно появляются газовоздушные пузыри, собирающиеся в отсеках закрытых регулировочных вентилей, препятствующих свободному выходу газов из наполняемой мерной емкости. Это влияет на точность измеряемого объема жидкости. К роме того, при дозировании необходимо задерживать жидкость на входе в мерную емкость на время, необходимое для полного слива жидкости из коллекторной емкости, что снижает быстродействие дозатора.

Целью изобретения является повышение точности дозирования жидкости и быстродействия устройства в целом а также исключение влияния пенообразования в жидкости и улучшении технологичности изготовления

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения расхода жидкости, содержащем мерные емкости с верхними и нижними горловинами, коллекторный трубопровод, соединяющий верхние горловины, трубопроводы подачи и слива с запорными устройствами и связанные с ними датчики контроля уровня, верхние горловины мерных емкостей разме0 щены внутри коллекторного трубопровода, выполненного в виде емкости и снабжены отверстиями, расположенными на одном уровне по периметру горловины. Датчика контроля уровня расположены над уровнем

5 отверстий горловины, причем в верхней и нижней частях мерных емкостей расположены введенные датчики ограничения скорости налива и слива, связанные с запорными устройствами

0 Кроме того мерные емкости дополнительно снабжены противопенными сетками, установленными над верхними горловинами.

Сопоставительный анализ признаков

5 предлагаемого решения и прототипа показывает, что отличительные признаки обеспечивают достижение поставленной цепи, а именно полный и быстрый налив и плавный долив мерных емкостей с одновременными

0 выходом газов из них. Наличие отверстий по периметру горловины мерной емкости гарантирует плавность слива избытка жидкости до фиксированного уровня т.е. до нижних кромок отверстий. Наличие на гор5 ловинах датчиков контроля уровня, связанных с запорными элементами, позволит автоматизировать процесс дозирования жидкостей.

Известные технические решения не

0 обеспечивают быстрого и плавного долива и не позволяют производить высокоточное и непрерывное дозирование жидкости.

На прилагаемом чертеже представлен пример выполнения предлагаемого устрой5 ства для измерения расхода жидкости.

Устройство содержит две мерные емкости 1,2 с удлиненными горловинами 3,4, заключенными в коллекторную емкость 5. На боковых поверхностях горловин 3,4

0 по периметру на одном уровне выполнены отверстия 6,7. Над горловинами 3,4 выше отверстий 6,7 установлены датчики контроля уровня 8,9. Дно коллекторной емкости 5 может быть выполнено воронкообразным с

5 отверстием 10. к которому подсоединена сливная труба 11. Над верхними горловинами 3 и 4 в случае работы с пенообразую- щими жидкостями устанавливаются противопенные сетки 12 с мелкими ячейками

Принципиально устройство может быть выполнено с подачей жидкости снизу в мерные емкости 1,2 и сверху- в горловины 3,4 мерных емкостей. Первый вариант изображен на чертеже. Мерные емкости 1,2 в нижних своих частях сообщены с трубопроводом 13.для подачи жидкости через запорные элементы 14,15, например, клапаны, обеспечивающие поочередную подачу жидкости в каждую из мерных емкостей 1,2. Датчики контроля уровня 8,9 также связаны с запорными элементами 14 и 15 соответственно. В верхних частях мерных емкостей 1 и 2 установлены датчики 16 и 17 ограничения скорости налива, связанные с запорными элементами 14 и 15. В нижних частях мерных емкостей 1 и 2 установлены датчики 18 и 19 ограничения скорости слива, связанные с запорными элементами 20 и 21, установленными на трубопровод 22, присоединенный к насосу 23. Нижние горловины 24 и 25 мерных емкостей 1 и 2 снабжены водоуказательными окнами 26 и 27, датчиками отсечки номинального объема жидкости 28 и 29, установленными на уровне соответствующих рисок, нанесенных на водоуказательных окнах 26 и 27 и связанными с запорными элементами 20 и 21, а также датчиками контроля утечки 30.31,32 и 33.

В трубопроводе подачи жидкости установлен насос 34, к которому подсоединена также сливная труба 11. В сливной трубе 11 установлен обратный клапан 35. Над отверстием 10 сливной трубы 11 установлена сетка 36 для задержки пены. Коллекторная емкость 5 в верхней части снабжена дыхательным клапаном 37. На трубопроводе 13 установлен температурный датчик 38.

Такая конструкция устройства обеспечивает точную непрерывную дозировку жидкости.

Для автоматизации процесса дозирования все датчики соединяются с блоком управления, например, микропроцессором (на чертеже не показан), и позволяют автоматически контролировать дозирование, а также отключать подачу жидкости в мерную емкость при поступлении на запорный элемент сигнала с датчика контроля уровня.

Для осуществления поочередного налива в мерные емкости и непрерывности процесса дозирования устройство может быть снабжено соответствующими известными средствами управления, например, на основе микропроцессора.

В описанной конструкции устройства применены метрологически аттестованные мерные емкости, которые за счет описанных выше конструктивных особенностей, позволяют осуществлять эталонное дозирование жидкостей, попеременно производимое в каждой из емкостей, за счет чего достигается непрерывность г.пгцргса При этом возрастает быстродействие самого 5 процесса дозирования, так как при заполнении одной емкости происходит слив из другой.

Использование единой коллекторной емкости для двух мерных емкостей исключа- 10 ет применение сложных регулировочных вентилей в узле фиксации верхнего уровня жидкости. При этом также упрощается отвод газов или воздуха из наполненной мерной емкости.

15Выполнение отверстий по периметру

горловины емкости позволяет осуществлять плавный и быстрый долив жидкости в мерную емкость, что также повышает точность и быстродействие устройства. 0 Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Для дозирования жидкости начинает заполняться одна из мерных емкостей, например, емкость 1, в это время другая мер- 5 ная емкость 2 остается незаполненной. Заполнение осуществляется через подводящие трубопроводы с помощью насоса 34. Открывается запорный элемент 14, установленный на трубопроводе 13, и жидкость по- 0 ступает в мерную емкость 1 через горловину 24. При достижении уровнем жидкости датчика 16 ограничения скорости налива запор- ный элемент 14 начинает прикрываться. После заполнения мерной емкости 1 жид- 5 кость попадает в верхнюю горловину 3 и, достигая датчика 8 контроля уровня, вызывает его срабатывание, сигнал с датчика 8 поступает на запорный элемент 14, который закрывается, прекращая подачу жидкости в 0 мерную емкость 1.

Противопенная сетка 12 задерживает образовавшуюся пену над верхней горпови- ной 3 при дозировании, например, молока или дизтоплива. Излишек жидкости в верх- 5 ней горловине 3 через отверстия 6 сливается в коллекторную емкость 5, тем самым устанавливается точно верхний уровень жидкости в мерной емкости 1 по нижним кромкам отверстий 6.

0 Излишек жидкости через отверстие 10 в коллекторной емкости 5 и сливную трубу 11 попадает на вход насоса 34.

Дыхательный клапан 37 предназначен для поддержания постоянного давления в 5 коллекторной емкости 5.

Обратный клапан 35 препятствует проникновению газов, выделяющихся из жидкости, из коллекторной емкости 5 через трубу 11 на вход насоса 34. Температурный датчик 38 введен для учета измельчения

вместимости мерных емкостей 1 и 2 от влияния температуры входящей жидкости.

Далее открывается запорный элемент 20 и через трубопровод 22 с помощью насоса 23 происходит опорожнение мерной емкости 1. При достижении уровнем жидкости датчика 18 ограничения скорости слива запорный элемент 20 начинает прикрываться и окончательно закрываться при достижении уровнем жидкости датчика отсечки номинального обьема 28.

В то же время в случае необходимости дозирования следующего объема жидкости открывается запорный элемент 15, и через трубопровод 13 происходит заполнение мерной емкости 2 аналогичным образом, и весь процесс повторяется, обеспечивая непрерывную дозировку жидкости.

Датчиками 30 и 32 осуществляется контроль по времени протечек запорных элементов 14 и 10 соответственно.

Предусмотрена возможность наблюдения за работой устройства через воздухо- указательное окно 26, на котором нанесены риски номинального обьема и допустимых отклонений.

Использование предлагаемого технического решения не только повысит точность измерения объемов жидкости в автоматическом режиме, но и быстродействие в сравнении с прототипом. Последнее достигается за счет исключения времени наполнения коллекторной емкости жидкостью и слива ее самотеком по трубопроводу сложной конфигурации, как это имело место в прототипе.

Сравнительные модельные испытания показали, что производительность предлагаемого устройства увеличивается в 2-4 раза в зависимости от степени пенообразова- ния жидкости и объема резервуара.

При этом также обеспечивается возможность с точностью до 0,05% и свыше производить эталонное дозирование, осуществляемое за счет исключения образования газовоздушных пузырей, образующихся в отсеках регулировочных

вентилей и исключения трубопроводов сложной конфигурации.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения расхода

жидкости, содержащее две мерные емкости с верхними и нижними горловинами, коллекторный трубопровод, соединяющий верхние горловины, трубопроводы подачи и

слива с запорными устройствами и связанные с ними датчики контроля уровня, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, верхние горловины мерных емкостей размещены внутри

коллекторного трубопровода, выполненного в виде емкости, и снабжены отверстиями, расположенными на одном уровне по периметру горловин, датчики контроля уровня расположены над уровнем отверстий, причем в верхней и нижней частях мерных емкостей расположены введенные датчики ограничения скорости налива и слива, связанные с запорными устройствами.

2, Устройство по п.2, отличэющее- с я тем, что мерные емкости дополнительно снабжены противопенными сетками, установленными над верхними горловинами.

7 ЛИ/ Л -aFV- «/

ЙШ

Использование: градуировка резервуаров и эталонная выдача жидкости. Сущность изобретения: верхние горловины мерных емкостей заключены в коллекторную емкость и снабжены отверстиями по периметру. Датчики уровня установлены над уровнем отверстий. Горловины снабжены противопенными сетками. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.