Пьезометрический плотномер Советский патент 1982 года по МПК G01N9/18 

(S) ПЬЕЗОМЕТРИЧЕСКИЙ ПЛОТНОМЕР

I

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам для автоматического измерения плотности, и может найти применение в различных отраслях промьшшёнНОСТИ.,

Извертен пьезометрический плотномер колокольного типа, содержащий колокол ,. погруженный в контролируемую жидкость, сосуд с постоянным уровнем и манометр, измеряющий давление под колоколом как функцию плотности .жидкости tl.

Однако в таком плотномере воздух или газ, заключенный под,колокол, растворяется в контролируемой жидкости, с которой он соприкасается. Поэтому необходимо иметь дополнительный источник воздуха.

Известен пьезометрический плотномер, состоящий из релейного элемента, охваченного цепью отрицательной обратной связи, в которую включена через дроссель измерительная камера.

выполненная в виде цилиндрической трубки , погруженной D сосуд с постоянным уровнем. Выход измерительной камеры подан на вход операционного усилителя, выход которого через апериодическое звено соединен с камерой отрицательной обратной связи релейного элемента 2.

Недостатком такого устройства является зависимость показаний от из10менения давления над поверхностью контролируемой жидкости.

Наиболее близкий по- технической сущности к предлагаемому изобретению является устройство, которое содержит

ts в цепи отрицательной обратной связи пятимембранный сумматор, включенный по схеме усилителя (, где К - коэффициент усиления), одна из камер соединена с измерительным элементом,

20 другая - с атмосферой или с пространством над поверхностью контролируе-. мой жидкости. Выход сумматора через апериодическое звено подключен к релейному элементу, выход которого соединен через дроссель с измеритель ной камерой и через усилитель мощнос ти с входом вторичного прибора ГЗ. Недостатком такого устройства является невысокая точность измерений, обусловленная зависимостью рас хода воздуха, подаваемого в измерительный элемент от давления в измерительном элементе, а также невозможностью управления пределами срабатывания измерительной схемы, а следовательно, и уровнями в измерительном элементе. Цель изобретения - повышение точности измерения. Поставленная цель достигается тем, что пьезометрический плотномер, содержащий Сосуд с постоянным уровнем контролируемой жидкости, регистратор и преобразователь пневмати ческих .импульсов, выполненный в виде Фелейного элемента, в цепи обратной связи которого содержится пятимембранный сумматор, включенный по схеме усилителя, к выходу которого через дроссель подключена измерительная ка мера, соединенная с одним из входов усилителя, выход которого соединен с входом релейного элемента, дополнительно снабжен вторым пятимембранным сумматором и задатчиком давления, пр этом выход релейного элемента подклю чен в сопло питания второго сумматора, одна плюсовая камера которого подключена к задатчику, другая соеди нена с входом измерительной .камеры, а выход сумматора подключен к одной из отрицательных камер и к переменно му дросселю, другая отрицательная ка .мера соединена с :атмосферой. Кроме того, релейный элемент выполнен в виде двухпозиционного регулятора - с настраиваемой зоной нечувст вительности. На чертеже схематически представ лен предлагаемый плотномер. Плотномер содержит релейный элемент 1, выполненный в виде двухпозиционного регулятора с настраиваемой зоной нечувствительности, выход которого соединен с регистратором (не показан) и подан в сопло С пятимембранного сумматора 2. В камеру Д сумматора 2 подключен выход задатчик 3. Камера В подключена к входу коло кола, представляющего собой цилинд.рическую измерительную камеру , а в камеру Brj подан выход пятимембранного сумматора 2, который в свою очередь соединен с входом дросселя 5, выход которого соединен с бходом измерительной камеры А, который также подключен в камеру В, пятимембранного сумматора 6, в отрицательную обратную связь которого включен дроссельный делитель 7. Камера Г сумматора соединена с надуровневым пространством над поверхностью контролируемой жидкости. Выход сумматора 6 подключен к входу регулятора 1, Давление питания подано на вход позиционного регулятора 1 и сумматора 6 непосредственно, а на вход задатчика 3 через постоянный дроссель 8. Принцип работы плотномера заключается в том,что в инерционном звене, состоящем из дросселя 5 и из71ерительной камеры , давление в камере достигает некоторого заданного значения тем быстрее, чем меньше величина емкости. Объем измерительной камеры зависит от уровня жидкости в ней, который в свою очередь зависит от плотности контролируемой жидкости. в начальный момент времени регулятор 1 имеет на своем выходе дав- ление . Это давление подано в сопло С пятимембранного сумматора 2, Пятимембранный сумматор 2 при помощи введения единичной отрицательной обратной связи в камеру Бл включен по схеме пневмоповторителя и имесвоем выходе давление Рп, равРа Рз+Р4О) где Р - давление, устанавливаемое задатчиком 3; давление в полости измерительной камеры k. Расход Q газа через дроссель 5 выражается соотношением (P(L-P4)«(2) где р - проводимость дросселя 5о С учетом уравнения (1 ) уравнение (2) записывается .Таким образом, измерительная камеа заполняется газом с постоянным асходом, не зависящим от гидростатиеского давления внутри камеры и збыточного давления в сосуде постоПри заполнении изменного уровня, ительной камеры ij сжатым воздухом идкость вытесняется, объем камеры происходит рост давления f астет 5 за счет увеличения гидростатическог давления , где р - плотность контролируемой жидкости, h - уровен жидкости. . Давление в измерительной камере, равное Р4 Рг+Рп Д п Давление над поверхностью контролируемой жид кости., в значительной степени зависит от давления над поверхностью контролируемой жидкости. Для исключения влияния давления Р- на показания плотномера полость измеритель ной камеры соединена с положительно камерой В сумматора 6, отрицательная камера Г которого соединена с надуровневой полостью сосуда с постоянным уровнем,а отрицательная камера Б подключена к междроссельной камере делителя 7 один вход ко торого соединен с атмосферой, другой - с выходом сумматора 6. На выходе сумматора 6 при заполнении изменяется давление Р , связанное с гидростатическим давлением соотношением ,P,, где к - коэффициент усиления. . Гидростатическое давление в изме рительной камере изменяется при ее заполнении газом по уравнению РГ Pgh. Заполнение прекращается после то го, как давление в камере Ц достигнет значения Р , которому соответствует давление на выходе сумматора 6 Pfe РТ man fmax где Pf. . ., - максимальное гидростат nCiX. ческое давление, при котором прекрар щается заполнение измерительной камеры сжатым воздухом; Рта давление верхнего предела срабатывания регулятора 1. После срабатывания регулятора 1 на его выходе возни.кает давление Ру,0. Начинается процесс разгрузки камеры k через дроссель 5 и оба .соп ла сумматора 2 в атмосферу. Разгруз ка заканчивается, когда Pfe- frimot.-Pwin где Р.. „. - минимальное гидростатическое давление, при ко тором прекращается разгрузка измерительной ка меры; - давление нижнегй предела срабатывания регулятора 1. После окончания разгрузки регуля тор 1 срабатывает, принимая состйяние с давлением на выходе Р. 1. Вновь начинается процесс заполнения измерительной камеры сжатым воздухом. Таким образом, на выходе регулятора 1 возникают импульсы, частота следования которых является функцией плотности. Схема измерительного преобразователя, .кроме измерительной камеры, может быть выполнена на основе элементов УСЭППА. Повышение точности измерений при использовании плотномера достигается за счет исключения влияния давления над поверхностью контролируемой жидкости на пределы срабатывания релейного элемента. В предложенной конструкции расход газа в измерительную камеру не зависит от Изменения давления в ней. За счет введения вместо трехмембранного реле двухпозиционного регулятора с настраиваемой зоной нечувствительности возможно управление уровнями жидкости в измерительном элементе. Формула изобретения Пьезометрический плотномер, содержащий сосуд с постоянным уровнем контролируемой жидкости,регистратор и преобразователь пневматических импульсов, выполненный в виде релейного элемента, в цепи отрицательной обратной связи которого содержится пятимембранный сумматор, включенный по схеме усилителя, к выходу которого через дроссель подключена измерительная камера, соединенная с одним из входов усилителя, выход которого соединен с входом релейного элемента, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерений, дополнительно снабжен вторым пятимёмбранным сумматором и задатчиком давления, при этом выход релейного элемента подключен в сопло питания второго сумматора, одна из плюсовых камер которого подключена к задатчику, а другая соединена с входом измерительной камеры, при этом выход второго сумматора подключен к одной из отрицательных камер и к дросселю, а другая отрицательная камера соединена с атмосферой. 2. Плотномер по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что релейный зле7 9 мент выполнен в виде двухпозИционно го регулятора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Глыбин И,П. Автоматические плотномеры. Киев, Техника, 19б5, с.236. 18818 8 2.-Авторское свидетельство СССР К 93.702, кл. G 01 N 9/18, 1979. 3. Мордасов Н,М. и др. Пьезометрический плотномер импульсного действия - Сборник НТР Автоматизация vt КИП, 1976, Н 6, с. 19 (прототип).