Устройство для определения глубинных скоростей расплавов Советский патент 1977 года по МПК C03B5/00 

1

Изобретение относится к стекольной промышленности, но может быть использовано в других отраслях промышленности: металлургической, химической.

Известно устройство для оиределения глубинных скоростей расплавов, содержащее термопары, помеш,енные в двух и более точках печи по ее длине, и регистрирующие прибоРы 1.

Известно устройство для определения глубинных скоростей расплавов, содержащее пьезометрические трубки, расположенные в потоке контролируемой среды и подключенные к датчику перепада давления и к источнику подачи газа через электропневматические клапаны 2.

Недостаток известных устройств - низкая чувствительность, что требует применения сложных измерителей перепада давления. Так, например, для измерения глубинных скоростей стекломассы, величина которых составляет несколько метров в час, требуется измерить перепад давления в Па при величине давления в трубках более 10000 Па.

Пелью изобретения является повышение точности измерения. Это достигается тем, что устройство включает в себя дроссели, электроприводы трубок с иускателями, датчик перемещения с размыкающими контактами, командоаппарат с замыкающими контактами, вторичные приборы вязкости, перепада давления и скорости расплава, измеритель средней вязкости, интеграторы, нуль-орган и

электромзфту. Причем датчик перепада давления подключен через одии из замыкающих контактов командоаппарата к вторичным приборам вязкости и перепада давления. Вторичные приборы вязкости через измеритель средней вязкости соединены с одним из входов измерителя скорости расплава, выход которого через соответствующий замыкающий контакт командоаппарата соединен с интегратором. Другой вход измерителя скорости расплава

-подключен через второй интегратор и электромуфту к выходу вторичного прибора перепада давления, в цепь измерения которого включены другие замыкающие контакты командоаппарата и замыкающие контакты пускателей. Дроссели включены параллельно электропневматическим клапанам, в цепь управления которых включены остальные замыкающие Контакты комаядоаппарата, а пьезометрические трубки механически связаны с

электроприводом и с датчиком пермещения. Устройство для определения глубинных скоростей расплавов представлено на чертеже и содержит пьезометрические трубки 1 и 2, датчик перепада давления 3, дроссели 4 и 5,

электропневматические клапаны 6 и 7, источник подачи газа 8, электропривод 9 трубок, датчик перемещения (геркои) 10 с размыкающими контактами 11 i 12, комаидоаппарат 13 с замыкающими контактами 14-28, замыкающие контакты 29-34 пускателей, вторичные приборы 35, 36 вязкости, 37 перепада давления и 38 скорости расплава стекломассы, измеритель 39 средней вязкости, интеграторы 40, 41, нуль-оргап 42 -и электромуфту 43.

Скорость движения какого-либо t-ro слоя стекломассы толщиной ЛЯ на уровне Л можно определить из уравнения равновесия сил, сдвигающей (fc) данный слой относительно соседнего слоя и тормозящей (/т) за счет трения при скольжении слоев с относительной скоростью движения Дсо. Сдвигающая сила

/с. - 1 Р, (fi) - Р, (h)dh 2 (Я.-Яа) гД/г.

где я - число слоев, P{(h) -Pi(h) - разность гидростатических давлений, а сила трения

ггД

/т. V-i-rr

ДЙ

где L - расстояние между трубками, ц, - средняя вязкость стекломассы в данном слое, откуда

1 Л

1 /с. .,. ДА.

J i

Устройство определения глубинных скоростей расплавов работает следующим образом.

Через контакты 34 пускателя включают электропривод 9 на перемещение пьезометрических трубок 1 и 2 вниз. При перемещении на заданную величину А/г срабатывают контакты датчика перемещения (геркон) 10, которые отключают электропривод и включают командоаппарат 13. Газ в пьезометрические трубки подается от источника 8 через дроссели 4, 5, настроенные на подачу минимального расхода, так что перепад давления, замеряемый в трубках датчиком 3, пропорционален разности гидростатических давлений Р, - Р в точках измерения. С замыканием контактов 22 и 24 командоаппарата результат измерения передается на вторичный прибор 37 перепада давления и запоминается на интеграторе 40 за счет разрыва цепи включения электромуфты 43 при размыкании контактов 25. После замыкания контактов 23 и 28 в цепь измерения прибора 37 вместо датчика 3 включается нуль-орган 42 и стрелка прибора устанавливается в исходное положение. Контакты 29 и 30 пускателя замкнуты на все время измерения при перемещении трубок вниз. Затем замыкаются контакты 14 и привод включается на дальнейщее перемещение вниз. При этом после размыкания контактов геркона 10, командоаппарат занимает исходное положение, а цепь привода замыкается через нормально-замкнутые контакты 11 геркона. Привод останавливается при опускании трубок на

заданную величину. Таким образом, через каждый отрезок интегратор 40 отрабатывает сигиал, пропорциональный перепаду давления (PI - PZ}-, и при опускании в донные слои,

где скорость иотока стекломассы близка к нулю, его выходной сигнал пропорцноиален сдвигающей силе.

В крайней нижней точке привод через контакты 31 пускателя переключается на подъем

пьезотрубок. Одновременно контактами 32 и

33пускателя переключается цепь измерения прибора 37 так, чтобы вместо суммирования сигналов с прибора на интеграторе 40 производится их вычитание. С подъемом пьезотрубок на высоту A/i привод останавливается и контактами геркона включается командоаппарат. Сначала замыкаются контакты 22-25, 28 - с датчика 3 снимается величина перепада давления (Pi-Pz)n, а на выходе интегратора 40 фиксируется значение сдвигающей силы

/e(«-l) SVi-/2)iA/l.

При последующем срабатывании контактов 14 привод не включается, так как контакты

34пускателя разомкнуты, и командоаппарат продолл ает работу.

После срабатывания контактов 16, 20, 21 открывается электроклапан 6 и расход газа через трубку 1, а следовательно, и частота отрыва пузырьков газа возрастают, при этом давление в трубке становится пропорциональным гидростатическому давлению Р и вязкости расилава ць Результат измерения в виде разности давлений в пьезотрубках PI + +/((. фиксируется на вторичиом приборе 36. Аналогично при включении контактов 17, 18, 19 и электроклапана 7 на приборе 35 фиксируется разность давлений PZ IJ Z-PIСумма выходных напряжений, подаваемых с приборов 35 и 36 на измеритель 39, пропорциональна средней вязкости в исследуемом слое стекломассы

„ (i-ч + -2) „

V-n -

Сигналы с измерителя 39 и интегратора 40 подаются на прибор 38 скорости расплава стекломассы по схеме деления. При замыкании контактов 26 результат деления

/с(«-1)

запоминается на приборе 38, а затем через контакты 27 иередается на интегратор 41, выполненный по схеме интегратора 40. После заверщения операции интегрирования замыкаются контакты 15 и привод включается на

подъем. Через заданную высоту Л/t привод останавливается (размыкаются коитакты 12 геркона) и цикл измерения повторяется. Интегратор 41 фиксирует скорость потока следующего слоя стекло.массы. При подключении

к интегратору записывающего прибора можно

наглядно изобразить эпюр скоростей расплава по всей глубине печи или канала.

Точность измерения складывается из погрешности измерения разности гидростатических давлений 1 % (промышленные дифманометры типа ДКЭ и др.), вязкости - инструментальная погрешность (дифманометр - вторичный прибор) 1 % и методическая около 2% (зависит от измерения факторов, влияющих на формирование пузырьков газа), а также погрешности операций вычисления (деление, интегрирование) около 1%.

С учетом разного метода измерений характер эпюра скоростей может быть определен с погрешностью менее 5%. Такая точность не может быть получена при использовании прямых методов измерения скорости потока, например по давлению, оказываемому потоком на датчик, помещенный в исследуемую среду, в связи с малой величиной скорости потока.

Измерение глубинных скоростей потоков расплавов, в частности, стекломассы в различных точках бассейна печн и каналов, позволит определить производительность печи, толщину и скорость конвенкционных потоков и тем самым управлять процессами стекловарения с учетом изменений температурных нолей в расплаве, гидродинамики стекломассы, создавать оптимальные условия для передачи тепла под шихту с потоками стекломассы для процессов осветления и гомогенизации, а следовательно, получать стекломассу высокого качества (термически и химически однородную).

Формула изобретения

Устройство для определения глубинных скоростей расплавов, содержащее пьезометрические трубки, расположенные в потоке

контролируемой среды и подключенные К датчику перепада давления и к источнику подачи газа через электропнев.матические клапаны, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно включает в себя дроссели, электроприводы трубок с пускателями, датчик перемещения с размыкающими контактами, командоаппарат с замыкающими контактами, вторичные приборы

вязкости, перепада давления и скорости расплава, измеритель средней вязкости, интеграторы, нуль-орган и электромуфту, причем датчик перепада давления подключен через один из замыкающнх контактов командоаппарата

к вторичным приборам вязкости и перепада давления, вторичные приборы вязкости через измеритель средней вязкости соединены с одним пз входов измерителя скорости расплава, выход которого через соответствующий замыкающий контакт командоаппарата соединен с интегратором, другой вход измерителя скорости расплава подключен через второй интегратор и электромуфту к выходу вторичного прибора перепада давления, в цепь измерения которого включены другие замыкающие контакты командоаппарата и замыкающие контакты .пускателей, дроссели включены параллельно электропневматнческим клапанам, в цепь управления которых включены остальные замыкающие контакты командоаппарата, а пьезометрические трубки механически связаны с электроприводом и с датчиком перемещения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Франции № 1351160, кл. С ОЗЬ 5/00, 1965.

2.Иатент США N° 3482956, кл. 65-136, 1969.

23