Тепловой уровнемер

 

1.ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕР, содержащий чувствительный элемент, генератор импульсов, формирователи импульсов и систему отображения, включакяцую кодопреобразователь, соединенный с индикатором, о т личающийс я тем, что с целью повышения надежности в работе , чувствительный элемент выполнен в виде пакета пьезоэлектрических пластинок, распределенных по высоте, разделенных теплоизолирукяцими пластинками и жестко закрепленных между теплоизолирующими пластинками, при этсм одна из пьезоэлектрических пластинок выполнена из материала, критическая температура которого выше температуры жидкости , и подключена через .формирователь импульсов к генератору импульсов , а остальные пьезоэлектрические пластинки выполнены из материала. критическая температура которого ниже температуры жидкости и выше температуры газа над жидкостью, и подключены к системе отображения.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4(51 601 F 23 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3562113/24-10 (22) 10.03.83 .(46) 23.01.85. Бюл.Р 3 (72) A.A.×åðíÿê, В.Ф.Хлебников и В.Д.Поляхов (53) 681.128.64(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

Р 586336, кл. G 01 F 23/22, 1976.

2. Fuji Kawa 7. at al "Mitsubishi juko giho", 1977, 14,N 1, р.128-133.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 518633, кл. G 01 F 23/22, 1974. (54) (57) 1.ТЕПЛОВОЙ УРОВНЕМЕР, содержащий чувствительный элемент, генератор импульсов, формирователи импульсов и систему отображения, включающую кодопреобразователь, -соединенный с индикатором, о т—

„„SU„„ 1136022 А . л и ч а ю шийся тем, что с целью повышения надежности в работе, чувствительный элемент выполнен в виде пакета пьезоэлектрических пластинок, распределенных . по высоте, разделенных теплоиэолирующими пластинками и жестко закрепленных между теплоизолирующими пластинками, при этом одна из пьезоэлектрических пластинок выполнена из материала, критическая температура которого выше температуры жид» кости, и подключена через .формирователь импульсов к генератору импульсов, а остальные пьезоэлектрические пластинки выполнены из материала критическая температура которого 9 ниже температуры жидкости и выше температуры газа над жидкостью, и подключены к системе отображения.

113б 022

2. Уровнемер пб п.1, о т л ич а .ю шийся тем, что в систему отображения введены синхронные RSтриггеры, синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора

Изобретение относится к приборо- строению и может найти применение при измерении уровня раздела жидких и газообразных сред с различными температурами.

Известен термопарный уровнемер, содержащий расположенные по высоте измеряемого уровня термопары, подключенные через селектор к усилителю, к выходу которого подключено уп- ®О равляющее реле, и источник питания, в котором селектор содержит коммутирующее реле, индикаторные лампочки, резисторы, конденсаторы задержки, шунтирующие обмотки реле, нор- IS мально открытую и нормально закры тую кнопки, при этом один ввод обмотки каждого реле подключен к,минусу источника питания через нормально закрытый контакт последую- Я щего реле и нормально закрытую кнопку, при этом один вывод обмотки каждого реле подключен к минусу источника питания через нормально закрытый контакт последующего реле и нормально закрытую кнопку, а другой вывод обмотки каждого реле через собственный нормально открытый контакт, индикаторную лампочку, нормально открытый контакт управляю- gg щего реле и параллельно через нормально открытый контакт предыдущего реле, резистор и нормально закрытый контакт управляющего реле подключен к полюсу, источника питания, причем укаэанный вывод обмотки одного из реле через резистор, нормально открытую кнопку и нормально закрытый контакт управляющего реле дополнительно подключен к полюсу источника (1) .

Однако у устройства недостаточная надежность, обусловленная наличием " реле, контакты которых подвержены залипанию. !

Известен уровнемер, содержащий планку иэ немагнитного теплоиэолирующего материала, установленную в горловине контролируемого сосуда, в которой на растоянии друг от друга заделаны небольшие пластинки из ферро 58 магнитного материала, а горловина окружена охлаждающей рубашкой, в стенке которой против каждой пластинимпульсов, S — входы подключены через формирователи импульсов к воспринимающим пьезоэлектрическим пластинкам, а выходы соединены с входа1, ми кодопреобразователя. ки вмонтированы, индуктивные катушки с сердечниками,,причем зазор между каждой пластинкой и сердечником катушки строго одинаков (21 .

Недостатком устройства является невысокая надежность, обусловленная тем, что незначительные изменения расстояния между пластинкой и сердечником, а также температуры катушки с сердечником вызывают значительное изменение индуктивности катушки и сигнала на выходе катушки.

Наиболее близким к предлагаемому является термопарный дискретный уровнемер, содержащий термопары,распределенные по высоте емкости, ключи, усилитель, генератор импульсов, счетчик и индикатор, который снабжен шинами четных и нечетных термо-. пар, триггером Шмидта, времяимпульсным устройством, схемой запрета и дешифратором, причем концы термопар через ключи, из которых каждые два соседних соединены управляющими входами с выходом дешифратора, стоящего на выходе счетчика, подсоединены к шинам четных и нечетных термопар, последние через ключи, управляющие входы которых связаны со счетчиком, соединены с входом усилителя, выход которого через триггер Шмидта соединен с времяимпульсным устройством,: а выходы времяимпульсного устройства подключены через генератор им пульсов и схему запрета к счетчику< а также непосредственно к счетчику, индикатору и триггеру Шмидта (3) .

Недостатком известного устройства является невысокая надежность, обусловленная сложностью схемного построения и большим количеством элементов, каждь.й из которых имеет ограниченную .надежность.

Цель изобретения — псвыш ние надежности устройства в работе.

Поставленная цель достигается тем, что в тепловом уровнемере, содержащем чувствительный элемент, генератор импульсов, формирователи импульсов и. систему отображения, включающую кодопреобразователь, соединенный с индикатором, чувствительный элемент выполнен в виде пакета пьезоэлектрических пластинок, 1136022

)0

65 распределенных по высоте, разделенных теплоизолирующими пластинками и жестко закрепленных между теплоизолирующими пластинками, при этом одна из пьезоэлектрических пластинок выполнена из материала, критическая температура которого выше температуры жидкости, и подключена через формирователь импульсов к генератору импульсов, а остальные пьезоэлектрические пластины выполнены из материала, критическая температура которого ниже температуры жидкости и выше температуры газа над жидкостью, и подключены к системе отображения.

В систему отображения введены синхронные RS — триггеры, синхронизирующие входы которых подключены к выходу генератора импульсов Б-входы подключены через формирователи импульсов к воспринимающим пьезоэлектрическим пластинкам, а выходы соединены с входами кодопреобразователя.

На чертеже показана структурная электрическая схема уровнемера и общий вид чувствительного элемента.

Тепловой уровнемер содержит чувствительный элемент, выполненный в виде пакета пьезоэлектрических пластинок, включающего возбуждающую пластинку 1 и воспринимающие пласTHHKH 2-4, разделенных теплоизолирующими пластинками 5-7 и жестко (без люфта) закрепленных между теплоэлектроизолирующими пластинками

8-9 при помощи накладок 10-11 и болтов 12-13 с гайками 14-15. Чувствительный элемент устанавливается на стенке емкости 16 с жидкостью 17.

Уровнемер снабжен генератором 18 импульсов, формирователями 19-22 импульсов, RS-триггерами 23-25, образующими регистр, кодопреобразователем 26 и индикатором 27.

Известно, что для каждого пьезоэлектрического материала существует критическая температура (точка Кюри), при достижении и превышении которой он теряет пьезоэлектрические свойства. Так для кварца она равна

570 С, а для титаната бария 90 С.

Пьезоэлектрические свойства материала восстанавливаются, если его температура становится ниже критической.

Пьезоэлектрические пластинки 2-4 изготавливаются из материала, например ТБ-1, критическая температура которого T 120 + 10 С ниже температуры жидкости Т„ (например, температура воды в водоотопительных системах 120 С Т„, 150 С) и выше температуры газа над жидкостью Т„.Пьезоэлектрическая пластинка 1 изготавливается из материала, например UTC19, критическая температура которого

Т„ =290 С, значительно выше температуры жидкости.

Тепловой уровнемер работает следующим образом.

Пусть воспринимающие пластинки

3-4 погружены в жидкость, а воспринимающая пластинка 2 находится над жидкостью. При этом пластинка 2 имеет температуру ниже критической и обладает пьезоэлектрическими свойствами, а пластинки 3-4 имеют температуру выше критической и не обладают пьезоэпектрическими свойствами. Пластинка 1 при любом уровне жидкости будет обладать пьезоэлектрическими свойствами, так как ее критическая температура значительно выше температуры жидкости.

Генератор 18 импульсов посылает импульсы на вход формирователя 19 импульсов и на синхронизирующие входы синхронных RS-триггеров 23-25.

Формирователь 19 импульсов формирует импульс напряжения требуемой амплитуды, который подается на возбуждающую пьезоэлектрическую пластинку 1, которая при этом деформируется (расширяется и сдавливает), деформирует воспринимающие пьезоэлектрические пластинки 2-4. При этом на гранях пластинки 2 возникает заряд, а на гранях пластинок 3-4, не обладающих пьезоэлектрическими свойствами, заряд не возникает. Сигнал с пьезоэлектрической пластинки 2 поступает на формирователь 22 импульсов.На выходе формирователя 22 импульсов единичный импульс напряжения. Сигналы с выходов формирователей 20-22 импульсов поступают на S-выходы синхронных RS-триггеров 23-25, на триг" геры 23 и 24 — нулевой, а на триггер 25 — единичный. В это же время на входы синхронизирующих импульсов триггеров будут поступать единичные . сигналы от генератора, 18 импульсов.

Триггеры 23 и 24 перейдут в нулевое состояние, триггер 25 в единичное.

После этого импульс, посылаемый ге" нератором 18, кончается. Пластинка

1 и пластинки 2-4 возвращаются в исходное состояние и заряд на гранях пластинки 2 пропадает. Триггеры 23-25 остаются в таком состоянии до прихода следующего импульса. Код в .регистре из триггеров 23-25 преобразуется с помощью кодопреобразователя 26 так, что на цифровом индикаторе 27 отображается значение уровня жидкости в необходимых единицах измерения. Со следующим импульсом, посылаемым генератором 18 импульсов, вновь повторяется цикл измерения уровня. При изменении уровня изменится число воспринимающих пластинок, погруженных в жид1136022

Составитель И.Некрасов

Редактор Е.Лушникова Техред Т.Маточка . Корректор О.Тигор

Заказ 10273/30 Тираж 703 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д,4/5 филиал ППП Патент, r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 кость и потерявших пьезоэлектрические свойства, а следовательно изменяется код в регистре иэ триггеров и отображаемое индикатором значение уровня жидкости. Кодовый сигнал с кодопреобразователя 2б может подаваться в цифровые системы контроля и.регулирования уровня жидкости.

Предлагаемый уровнемер имеет высокую надежность, обусловленную отсутствием подвижных механических частей и простотой схемной реализации и конструкции. Двоичный характер выходного сигнала упрощает системы контроля и регулирования уровня жидкости. Уровнемер может найти широкое применение в народном хо . эяйстве для контроля уровня высокотемпературных жидкостей и теплоэнергетике, химической и пищевой промышленностях.