Уровнемер

 

УРОВНЕМЕР, содержащий две пьезометрические трубки, соединенные с блоками питания воздухом и погруженные в измеряемую среду на разную глубину, регулируемую пневмоемкость , элемент памяти, выход которого подключен к выходному каналу уровнемера, и два нормально разомкнутых пневмоконтакта, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены повторитель давления, повторитель со сдвигом, генератор импульсов и нормально замкнутый пневмоконтакт , две соосно расположенные пневмоемкости, в каждую из которых помещены чувствительный и герметизирующий сильфоны, причем внутренние торцовые поверхности чувствительных сильфонов жестко соединены между собой при помощи тяги через герметизирующие сильфоны, пьезометрическая трубка, погруженная на меньшую глубину , соединена с полостью чувствительного сильфона первой пневмоемкости и через повторитель давления и нормально разомкнутый пневмоконтакт с регулируемой пневмоемкостью, чувствительный сильфон второй пневмоемкости подпружинен, а его полость S соединена с второй пьезометрической трубкой, первая пневмоемкость соеди (Л нена с входом элемента памяти, входом С повторителя со сдвигом, через нормально замкнутый пневмоконтакт - с регулируемойпневмоемкостьго и через нормально разомкнутый пневмоконтакт - с атмосферой, вторая пневмоемкость соединена с выходом повторителя со сдвигом, а выход генератора импульсов соединен с управляющими входами пневмоконтактов и элемента 0: памяти. со со |

СО)ОЭ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

È9) (И) за G 01 F 23/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3593146/18-10 (22) 20.05.83 (46) 07.08.84. Бюл. У 29 (72) В,H.Прилепский, Ю.В.Самаркин, С.И.Шевчишин и М.A.Ñîëîâüåâ (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (53) 681.128.5 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

11 469057, кл. G 01 F 23/16, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

N - 898263,,кл. С 01 F 23/16,,1980 (прототип). (54)(57) УРОВНЕМЕР, содержащий две пьеэометрические трубки, соединенные с блоками питания воздухом и погруженные в измеряемую среду на разную глубину, регулируемую пневмоемкость, элемент памяти, выход которого подключен к выходному каналу уровнемера, и два нормально разомкнутых пневмоконтакта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены повторитель давления, повторитель со сдвигом, генератор импульсов и нормально замкнутый пневмоконтакт, две соосно расположенные пневмоемкости, в каждую из которых помещены чувствительный и герметиэирующий сильфоны, причем внутренние торцовые поверхности чувствительных сильфонов жестко соединены между собой при помощи тяги через герметизирующие сильфоны, пьезометрическая трубка, погруженная на меньшую глубину, соединена с полостью чувствительного сильфона первой пневмоемкости и через повторитель давления н нормально разомкнутый пневмоконтакт с регулируемой пневмоемкостью, чувствительный сильфон второй пневмоемкости подпружинен, à его полость соединена с второй пьезометрической трубкой, первая пневмоемкость соединена с входом элемента памяти, входом повторителя со сдвигом, через нормально замкнутый пневмоконтакт — с регулируемой.пневмоемкостью и через нормально разомкнутый пневмоконтакт — с атмосферой, вторая пневмоемкость соединена с выходом повторителя со сдвигом, а выход генератора импульсов соединен с управляющими входами пневмоконтактов и элемента памяти.

1 )06997

Изобретение относится к приборостроению H может найти применение в химической, пищевой и других от— раслях промышленности, Известен уровнемер, содержащий пьезометрическую трубку, соединенную при помощи пневмопривода, намотанного на свободно вращающийся барабан, с одним из входов трехмембранного элемента сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком давления, пневматическую турбинку, управляющие входы которой соединены с выходами элемента сравнения, а ось связана с осью барабана, и 15 вторичный прибор, связанный через преобразователь угол поворота - давление с осью барабана L1 J.

Г!ри изменейии уровня изменяется давление. в пьезометрической трубке 20 и на выходах элемента сравнения поворачивается турбинка, приводя в движение барабан, который перемещает пьезометричсскую трубку до восстановления первоначальной глуби- 2 ны погружения трубки в жидкость.

Так как глубина погружения трубки в жидкость невелика, то и погрешность от колебаний плотности жидкости существенно снижена. ЗО

К недостаткам устройства следует отнести сложность конструкции, обусловленную наличием сложных вращающихся элементов (барабан с намотанным пневмоприводом, турбинка, преоб- З, разователь угол поворота-давление), и наличие погрешности от трения в опорах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является уровнемер, содержащий две пьезоэлект рические трубки, соединенные с входами пятимембранного элемента сравпения, третий вход которого соединен с входом ламинарного дросселя, четвертый вхоц — с выходом ламинарного дросселя и крайними камерами, а сопло — с регулируемой пневмоемкостью, Регупируемая пневмоемкость соединена с положительным входом 50 трехмембранного элемента сравнения и через нормально разомкнутый пневмоконтакт с атмосферой, Отрицательный вход трехмембранного элемента сравнения соединен с соответствую- 55 щей пьезометрической трубкой, а его выход — с входом импульсатора, выход которого соединен с управляющими входами пневмоконтактов и эле— мента памяти. Вход элемента памяти соединен с выхоцом генератора линейно нарастающего сигнала и через второй нормально разомкНутый пневмоконтакт — с атмосферой, à его выход является выходом устройства 2 3.

Недостатком устройства является низкое быстродействие, обусловлен— ное тем, что времй измерения, за которое давление в пневмоемкбсти возрастает от нуля до величины дав— ления в первой пьезометрической трубке, увеличивается с увеличением давления в этой трубке, т.е. с увеличением уровня.

Цель изобретения — устранение вышеука.занного недостатка, т.е. повышение быстродействия уровнемера.

Поставленная цель достигается тем, что в уровнемер, сОдержащий две пьезометрические трубки, соединенные с блоками питания воздухом и погруженные в измеряемую среду на разную глубину, регулируемую пневмоемкость, элемент памяти, выход которого подключен к выходному каналу уровнемера, и два нормально разомкнутых пневмоконтакта, дополнительно вв:.-дены повторитель давления, повторитель со сдвигом, генератор импульсов и нормально замкнутый пневмоконтакт, две соосно расположенные пневмоемкости, в каждую из которых помещены чувствительный и герметизирующий сильфоны, причем внутренние торцовые поверхности чувствительных сильфонов жестко соединены между собой при помощи тяги через герметизирующие сипьфоны, пьезометрическая трубка, погруженная на меньшую глубину, соединена с полостью чувствительного сильфона первой пневмоемкости и через повторитель давления и нормально разомкнутый пневмоконтакт — с регулируемой пневмоемкостью„ чувствительный сильфон второй пневмоемкости подпружинен, а его полость соединена с второй пьезометрической трубкой, первая пневмоемкость соединена с входом элемента памяти, входом повторителя со сдвигом, через нормально замкнутый пневмоконтакт — с регулируемой пневмоемкостьк> и через нормально разомкнутый пневмоконтакт — с атмосферой, вторая пневмоемкость соедине1106997 на с выходом повторителя со сдвигом, а вьгход г енератора импульсов соеди-. нен с управляющими входами пневмоконтактов и элемента памяти.

При таком конструктивном выполнении уровнемера на первом полупериоде измерения в регулируемую пневмоемкость поступает копичество воздуха, пропорциональное произведению величины уровня на плотность жидкости. 10

На втором .полупериоде измерения это ч количество воздуха распределяется в суммарном объеме регулируемой пневмоемкости и первой.пневмоемкости, снабженной сильфонами. При этом, 1S вследствие соединения полостей чувствительных сильфонов с пьезометрическими трубками, объем первой пневмоемкости определяется плотнос- тью жидкости, а суммарный объем пропорционален величине плотности. Благодаря этому давление, формирующееся на втором полупериоде измерения в суммарном объеме и запоминаемое на элементе памяти, пропорционально 25 величине уровня и не зависит от плотности жидкости. При этом, вследствие соединения обеих пневмоемкостей через повторитель со сдвигом, при изменении на втором полупериоде давления в первой пневмоемкости на такую же величину изменяется давление во второй пневмоемкости, а объемы пневмоемкостей не изменяются и определяются на обоих полупериодах измерения

35 только ра з нос тью давления в полостях чувствительных сильфонов, т.е. плотностью жидкости. Вследствие того, что заполнение регулируемой пневмоемкости и распределение воздуха в суммар- 40 ном объеме происходит с достаточно большой скоростью, то и время измерения, равное периоду сигнала генератора, может быть достаточно мало (например, менее 1 c) H K H e KH 45 не зависит от величины уровня, т.е. быстродействие предлагаемого устройства значительно выше, чем у известного, в котором время измерения возрастает с увеличением уровня и может достигать значительной величины.

На чертеже представлена схема уровнемера.

Уровнемер содержит две пьезометрические трубки 1 и 2, соединенные у с блоками 3 и 4 питания воздухом.

Пьезометрическая трубка 1, погруженная на меньшую глубину, соединена

4 с входом повторителя 5 давления, выход которого соединен через нормально разомкнутый пневмоконтакт 6 с регулируемой пневмоемкостью 7. Регулируемая пневмоемкость 7 соединена через нормально замкнутый пневмоконтакт 8 с первой пневмоемкостью 9.

Пневмоемкость 9 соединена с входом повторителя 10 со сдвигом и входом элемента 11 памяти, выполненного, например, в виде линии задержки на такт, а через нормально разомкнутый пневмоконтакт 12 — с атмосферой.

Выход повторителя 10 со сдвигом соединен с второй пневмоемкостью 13.

Внутри пневмоемкости 9 расположен чувствительный сильфон 14, полость которого соединена с пьезометрической трубкой 1. Внутри пневмоемкости

13 расположен подпружиненный при помощи пружины 15 чувствительный сильфон 16. Торцовые внутренние поверхности сильфонов 14 и 16 жестко соединены между собой при помощи тяги

17, проходящей через герметиризующие сильфоны 18 и 19, а управляющие входы пневмоконтактов 6, 8, 12 и элемента 11 памяти соединены с выходом генератора 20 импульсов.

Уровнемер работает следующим образом.

При подаче воздуха от блоков 3 и

4 питания в пьезометрических трубках

1 и 2 и, соответственно, в полостях сильфонов 14 и 16 устанавливается давление, пропорциональное произведению глубины погружения на плотность измеряемой жидкости. За счет разности давления в полостях сильфонов и вследствие их жесткого соединения сильфон 16 растягивается, сжимая пружину 15, а сильфон 14 сжимается.

При этом начальное положение сильфонов, определяемое сдвигом давления на повторителе tO co сдвигом, разность глубины погружения трубок 1 и 2 и объем регулируемой пневмоемкости 7 выбраны таким образом, что при любом значении плотности, определяющем разность давления в полостях сильфонов 14 и 16, суммарный объем пневмоемкости 9 и регулируемой пневмоемкости 7 пропорционален плотности жидкости. При подаче от генератора 20 импульсов единичного импульса P = 1 размыкается пневмоконтакт 8, замыкаются пневмоконтакты 6 и 12, пневмоемкость 9 соединя1106997 ется с атмосферой, а в регулируемой пневмоемкости 7 устанавливается давление Р, равное давлению в пьезометрической трубке 1, так как сигнал на выходе повторителя 5 давления 5 равен давлению в пьезометрической трубке 1, подаваемому на его вход.

При изменении сигнала генератора на противоположный P = 0 (второй полупериод измерения) размыкаются о пневмоконтакты 6 и 12, замыкается, пневмоконтакт 8, пневмоемкости 7 и

9 соединяются между собой через пневмоконтакт 8 и в них устанавливается давление, величина которого пропорциональна количеству воздуха, поступившему в пневмоемкость 7 на первом полупериоде измерения и обратно пропорциональна суммарному объему пневмоемкостей 7 и 9. Так как количество поступившего в пневмоемкость 7 воздуха пропорционально произведению уровня на плотность жидкости, а суммарный объем пропорционален плотности, то установившееся в суммарном объеме давление прямо пропорционально величине уровня и не зависит от плотности. При измерении давления в пневмоемкости

9 на втором полупериоде измерения Зо на такую же величину возрастает давление на выходе повторителя 10 со сдвигом, а следовательно, и в пнев" моемкости 15. Вследствие этого сильфоны 14 и 16 остаются в прежнем положении и объем пневмоемкости 9 не изменяется, т.е. обеспечивается независимость объема пневмоемкости 9 от давления в ней. При последующем изменении сигнала генератора (Рг = 1) давление, которое установилось в суммарном объеме, запоминается на элементе 11 памяти, выход которого является выходом уровнемера, замыкаются пневмоконтакты 6 и 12, давление из пневмоемкости 9 стравливается в атмосферу, в пневмоемкости 7 устанавливается давление, равное давлению в пьезометрической трубке 1, и цикл измерения повторяется. Так как заполнение пневмоемкости 7 и распределение давпения в суммарном объеме происходит практически мгновенно, то и время измерения, определяемое частотой генератора, может иметь достаточно малую величину.

Таким образом, независимость времени измерения от величины уровня в предлагаемом уровенемере определяет его более высокое быстродействие по сравнению с известным устройством, в котором при наличии ограничения на минимальное значение времени измерения уве ::" ивается с увеличением уровня жидкости; т.е. поставленная цель изобретения - повышение быстродействия †достигну.

1106997

Составитель М.Рачков

Текред T,Ìàòî÷êà Корректор С.Лыжова

Редактор Е.Папп

Заказ 5745/28 Тираж 610 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4