Пьезометрический уровнемер Советский патент 1982 года по МПК G01F23/16 

(5) ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в химической, пищевой и других отраслях промышленности при определении уровня или количества жидкости в резервуарах с переменной плотностью. Известен пьезокетрический уровнемер, содержищий пьезометрическую тру ку, соединенную с блоком питания воз духом и входом трехмембранного элемента сравнения, выход которого соед ней со вторичным прибором и через дроссельный делитель - со вторым входом 1 . Недостатком устройства является точность, обусловленная влиянием на показания вторичного прибора колебаний плотности измеряемой среды, всле ствие того, что давление в пьезометрической трубке пропорционально произведению уровня на плотность жидкости. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является известный пьезометрический уровнемер, содержащий две пьезометрические трубки различной длины, погруженные в контролируемую жидкость и соединенные через регулируе( дроссели с источником питания воздухом и с измерительной схемой, с помощью которой исключается влияние изменений плотности на показания вторичного прибора. Измерительная схема содержит два усилителя, пять дроссельных сумматоров, два пятимембранных сумматора и делительное устройство, на выходе которого получается аналоговый сигнал, пропорциональный изменению только уровня , Недостатком известного уровнемера является сложнос ь конструкции из-за большого количества элементов, входящих в измерительную схему, которые увеличивают вероятность отказов. Дроссельные сумматоры включают каждый по два дросселя, настройка которых может меняться в зависимости от колебаний параметров окружающей среды, например температуры, что так же снижает надежность работы уровнемера. , Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение надежности. Поставленная цель достигается за счет того, что в измерительную схему введены трехмембранный элемент сравнения, переменная пневмоемкость, импульсатор, два нормально закрытых клапана, генератор линейно нарастающего сигнала и элемент памяти, при |этом один вход пятимембранного элемента сравнения соединен с первым входом трехмембранного элемента срав нения и с короткой пьезометрической трубкой, второй вход пятимембранного элемента соединен с длинной пьезо метрической трубкой, третий вход с линией питания и входом ламинарного дросселя, четвертый вход - с выходом ламинарного дросселя и крайними камерами, а сопло - со вторым входом трехмембранного элемента сравнения, переменной пневмоемкостью и через нормально закрытый клапан с атмосферой, выход трехмембранного элемента сравнения соединен со входом импульсатора, выход которого сое динен с управляющими входами клапанов и элемента памяти, выход генератора линейно нарастающего сигнала со динен со входом элемента памяти и че рез второй нормально закрытый клапан с атмосферой, а выход элемента памяти подключен ко вторичному прибору. На чертеже представлена схема уро немера. Уровнемер содержит погруженные в контролируемую жидкость две пьезометрические трубки 1 и-2 (трубка 2 погружена на большую глубину, чем трубка 1),соединенные с блоками питания 3, и входами пятимембранног элемента 5, третий вход которого со динен с линией питания и входом ламинарного дросселя 6, четвертый вхо соединен с выходом ламинарного дрос селя 6 и крайними камерами, а сопло с пневмоемкостью 7, входом нормальн закрытого клапана 8, вторым входом трехмембранного элемента 9. Первый вход элемента сравнения 9 соединен с пьезометрической трубкой 1, а выход - со входом импульсатора 10 с сселем 11 , выход которого соеинен с управляющими входами нормальо закрытых клапанов 8 и 12 и элеента памяти 13, выполненного, напимер в виде линии задержки. Генеатор линейно нарастающего сигнаа 14 состоит из переменного дроселя 15 и повторителя со сдвигом 16, лухая камера которого соединена с инией питания и входом дросселя 15, роточная камера - с выходом дроселя 15, а сопло - со входом элемена памяти 13, выход которого являтся выходом уровнемера и одключается ко вторичному приору 17. Уровнемер работает следующим образом. При подаче от пьезометрических трубок давления, пропорционального произведению плoтнotти жидкости на глубину погружения трубок, на входы элемента сравнения 5, элемент сравнения находится в положении равновесия, при котором перепад давления на дросселе 6 равен разности давления в трубках, то есть пропорционален плотности жидкости. При этом при закрытом клапане 8,.пневмоемкость 7 начинает заполняться через дроссель 6 и сопло элемента сравнения 5 со скоростью, пропорциональной расходу воздуха через дроссель 6, а, следовательно, перепаду на нем и плотности жидкости. Одновременно при закрытом клапане 12 линейно нарастает выходной сигнал генератора линейно нарастающего сигнала . При достижении в пневмоемкости 7 а следовательно и на выходе элемента сравнения 5, давления равного давлению в пьезометрической трубке 1, срабатывает элемент, сравнения 9 и импульсатор 10 выдает единичный импульс давления, длительность которого определяется настройкой дросселя 11. При этом выходное давление генератора нарастающего сигнала 1t запоминается элементом памяти 13 и поступает на выход уровнемера, а через открывшиеся клапаны 8 и 12,давление из пневмоемкости 7 и с выхода генератора нарастающего сигнала 14 стравливается в атмосферу. После снятия выходного импульса импульсатора закрываются клапан;; 8 и 12 и цикл измерения повторяется . Давления в пьезометрических труб ках PI 2 ог1Рвделяются по уравне. F Ра Hjpg,. где Н. и Н - глубина погружения тр бок в жидкость, плотность жидкости р ускорение свободного падения. Перепад давления Р на дросселе 6 равен разности давления в трубках: ЛР Р - Р. (Н - Н ) ДН5)д KtO , (2) коэффициент пропорциональности. Расход воздуха через ламинарный дроссель 6 может быть определен по уравнению G , (3) где К- - коэффициент пропорциональ ности, определяемый параметрами дросселя. Промежуток времени Т, за которое давление в пневмоемкости возрастает до величины Р. , при котором происхо дит срабатывание элемента сравнения определяется по уравнению где V - объем пневмоемкости После подстановки (1), (2) и в W получают УИ4. (,, ) Запоминаемый в конце цикла измере ния выходной сигнал Р генератора нарастающего сигнала, равный выходному сигналу устройства Р, пропо ционален времени Т. Р Р г где Кд - коэффициент пропорциональности, определяемый настройкой дросселя 15 и перепадом давления на нем устанавливаемым повторителем со сдви гом 1бо После подстановки 5) в W получаютРВЫХ то есть величина выходного сигнала пропорциональна глубине погружения первой пьезометрической трубки, т.е 3 уровню жидкости зависит от плотности. Упрощение конструкции, уменьшение количества элементов, входящих в схему, повышает ее надежность и срок службы. Формула изобретения Пьезометрический уровнемер, содержащий две пьезометрические трубки различной длины, погруженные в контролируемую жидкость и соединенные через регулируемые дроссели с источником питания воздухом и с измерительной схемой, которая включает вторичный прибор и ;-ятимембранный элемент сравнения с ламинарным дросселем в линии питания, отличающийс я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения надежности, в измерительную схему введены трехмембранный элемент сравнения, переменная пневмоемкость, импульсатор, два нормально закрытых клапана, генератор линейно нарастающего сигнала и элемент памяти, при этом один вход пятимембранного элемента сравнения соединен с первым входом трехме ранного элемента и с короткой пьезометрической трубкой, второй вход пятимембранного элемента соединен с длинной пьезометрической трубкой, третий вход - с линией питания и входом ла нарного дросселя, четвертый вход с выходом ла «1нариого дросселя и крайними камерами, а сопло - со вто-, рым входом трехмембранного элемента сравнения, переменной пневмоенкостью и через нормально закрытый клапан с атмосферой, выход трехмембраиного элемента сравнения соединен со входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими входами клапанов элемента памяти, выход генератора линейно нарастающего сигнала соединен со входом элемента памяти и через второй нормально закрытый клапан с атмосферой,, а выход элемента паяти подключен ко вторичному прибору. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 609059, кл. G 01 F 23/16, 03.01.77о 2,Авторское свидетельство СССР № 659907, кл. G 01 F 23/16, 29.11.76 (прототип).