Регулятор уровня жидкости

 

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах автоматического регулирования уровня жидкости в емкости. Цель изобретения - повышение точности и надежности. Регулятор содержит задаю/ Электропитание 2 щую емкость 5, установленную с возможностью вертикального перемещения, сообщенную с расходной емкостью 1, на которой закреплен датчик 3 уровня, связанный с исполнительным механизмом, установленным на трубопроводе 11 подачи рабочей жидкости . На корпусе задающей емкости 5 закреплены упоры 8 и 9 с возможностью контактирования с датчиком 3 уровня, а задающая емкость 5 установлена на пружинах 6, коэффициент жесткости которых определяется по формуле к Где коэффициент жесткости пружины 6; S - площадь свободной поверхности жидкости в задающей емкости 5: g - ускорение свободного падения; п - количество пружин 6. 3 ил, -с Сжатый воздух w Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 05 D 9/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4918021/24 (22) 11,03.91 (46) 07;04.93. Бюл. ¹ 13 (71) Джезказганский научно-исследовательский и проектный институт цветной металлургии (72) Г.С.Морозов и В.Г.Корепанов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11003344001199, кл G 05 D9/02,,1981.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1084756, кл, 6 05 0 9/02, 1982. (54) РЕГУЛЯТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах автоматического регулирования уровня жидкости в емкости, : Цель изобретения — повышение точности и надежности, Регулятор содержит задаю„„5U„, 1807464 Al щую емкость 5, установленную с возможностью вертикального перемещения, сооб.щенную с расходной емкостью 1, на которой закреплен датчик 3 уровня, связанный с исполнительным механизмом, установленным на трубопроводе 11 подачи рабочей жидкости, На корпусе задающей емкости 5 закреплены упоры 8 и 9 с возможностью контактирования с датчиком 3 уровня, а задающая емкость 5 установлена на пружинах 6, коэффициент жесткости которых определяется по формуле k =

S .9, где k — коэффициент жесткости и пружины 6; S — площадь свободной поверхности жидкости в задаюЩей емкости 5; g— ускорение свободного падения; n — количество пружин 6. 3 ил.

1807464

k-.S p-g

G=F

G--V-pg- ЛМ-рд, 55

Изобретение относится к автоматическому управлению и может быть использовано в системах автоматического регулирования уровня жидкости в емкости.

Цель изобретения — повышение точно- 5 сти и надежности регулятора.

На фиг.1 изображена прийципиальная . схема регулятора уровня жидкости; на фиг.2 и 3 — принцип удержания постоянного уровня.

На расходной емкости 1 неподвижно закреплен корпус.2 с закрепленным на нем датчиком 3 уровня, имеющим рычаг 4.

В корпусе 2 закреплена с возможностью вертикального перемещения задаю- 15 щая емкость 5, установленная на пружинах

6 и винтах 7, на которой закреплены упоры

8 и 9, при этом она сообщена с расходной емкостью 1 гибким трубопроводом 11 подачи жидкости, на котором установлен испол- 20 нительный механизм в виде мембранного нормально закрытого клапана 12 с пневматическим управлением, связанный с датчиком 3 уровня, Датчик 3 уровня соединен с мембран.- 25 ным клапаном 12 через электропневма тический клапан 13, преобразующий электрический сигнал датчика в пневматический, Питание электроэнергией производится через выключатель 14, Слив 30 производится через вентиль 15.

Регулятор работает следующим образом.

При нормальном уровне жидкости в расходной емкости 1 и задающей емкости 5 рычаг 4 датчика уровня 3 переключен в нижнее положение и не касается упоров 8 и 9, его контакты разомкнуты и сигнал на выходе отсутствует. Элвктропневматический. клапан 13, не имея сигнала, то же закрыт и пневматический сигнал на erо выходе отсутствует. Мембранный клапан 12, не имея на входе пневматического сигнала, закрыт и жидкость из трубопровода 11 в емкость 1 не поступает, При понижении уровня жидкости в расходной емкости 1 понижается уровень жидкости в задающей емкости 5 (по принципу сообщающихся сосудов), масса жидкости в задающей емкости 5 уменьшается и она приподнимается на пружинах 6 до касания нижним упором 9 рычага 4 датчика

3 и при дальнейшем ее поднятии рычаг 4 переключается в верхнее положение и замыкает контакты. Электрический сигнал поступает на электропневматический клапан

13, который включается и подает сжатый воздух на мембранный клапан 12. Мембранный клапан 12 открывается и жидкость по. трубопроводу 11 поступает в емкость 1. Уровень в расходной емкости 1, а следовательно, и в задающей емкости 5 повышается, при этом она под действием увеличивающейся массы жидкости проседает на пружинах 6 и пускается до нажатия упора 8 на рычаг 4 датчика 3 и переключает его в нижнее положение, контакты датчика З.размыкаются, электропневматический клапан 13 обесточивается, выключает подачу сжатого воздуха на мембранный клапан 12, соединяя его с атмосферой. Мембранный клапан

12 перекрывает подачу жидкости из трубопровода 11 в емкость 1. При очередном понижении уровня жидкости в расходной емкостй 1 цикл йовторяется, В процессе повторения циклов уровень жидкости в емкости 1 колеблется на 0,3-0,5 мм, в то время как у прототипа уровень колеблется на 1530 мм, т.е. в десятки раз больше, чем у заявляемого регулятора.

Сохранение постоянного уровня данного регулятора поясняется на примере бытового пружинного безмена (фиг.2). Если цена делений на безмене между килограммами равна 1 см, а выСота грузов также равна 1 см, то; подвешивая. последовательно такие грузики на безмен, можно заметить, что верхний край грузиков будет всегда на одном уровне. То же самое происходит и с емкостью, заполненной жидкостью (фиг.3). Для данной емкости всегда можно подобрать пружину, когда при заполнении емкости жидкостью или ее расходе уровень этой жидкости будет постоянным, причем коэффициент жесткости k пружины будет прямо пропорционален свободной поверхности жидкости $„плотности этой жидкости р, ускорению свободного падения g и определяется по формуле

Эта формула определяется из условия равновесия емкости с жидкостью и силы пружины где G — вес жидкости(весом емкости пренебрежем, т.к. он постоянен) где Ч вЂ” объем жидкости;

S - площадь свободной поверхности; р — плотность жидкости;

g — ускорение свободного падения;

h, h — высота столба наливаемой жидко-. сти;

F = Ax k — по закону Гука;

1807464

Л х — величина сжатия пружины;

k — коэффициент жесткости пружины приравняем

Л п.Я.p.g = Лх k

"=S pg. -- - - - -9 и где k — коэффициент жесткости пру.кимы;

S — площадь свободной поверхности жидкости в задающей емкости; р — плотность жидкости;

g — ускорение свободного падения;

n — количество пружин.

Фиг. 3

Составитель Г.Морозов

Техред М. Моргентал Корректор С.Патрушева

Редактор

Заказ 1380 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР, 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101.- Но.для постоянства уровня необходимо, чтобы высота столба доливаемой жидкости Л h равнялась прогибу (сжатию) пружины Л х, т.е. Л h = Л х. 10

Сократив обе части уравнения на эти величины, получим

Т.о, это условие является необходимым и достаточным, чтобы поддерживать постоянный уровень жидкости в емкости с высокой точностью независимо от величины ее расхода. При установке задающей емкости 20 на несколько пружин коэффициент жесткости k.уменьшается в и раз, где n — колйчество пружин.

При использовании предлагаемого устройства повышается точность регулирова- 25 ния за счет исключения налипания жидкости на элементы датчйка и надежность регулятора за счет исключения разрушения датчика в результате коррозии.

Данный регулятор используется в комплек- 30 се по очистке пылегазовой смеси асфальтосмесительной установки и позволяет повысить надежность и безотказность всей установки.

Формула изобретения

Регулятор уровня жидкости, содержащий задающую емкость, установленную с воэможностью вертикального перемещения, сообщенную с расходной емкостью, датчик уровня, связанный с исполнительным механизмом, установленным на трубопроводе подачи рабочей жидкости, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, он содержит закрепленный на расходной емкости корпус, в котором закреплен датчик уровня, задающая емкость установлена в корпусе на пружинах и имеет закрепленные на ней упоры, контактно связанные с датчиком. уровня, причем коэффициейт жесткости пружин определяется по формуле