Устройство для определения глубинных скоростей расплавов

 

pi) 558003

0п ИСАЙ КЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соввтскни

Социалистнчвскнк

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 26.12.75 (21) 2303299 33 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.05.77. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 11.07.77 (51) М Кч г С ОЗВ 5 00

Государственный комитет

Совета Министров СССР нв делам изобретений н открытий (53) УДК 666.1(088.8) (72) Автор изобретения

В. И. Л аптев (71) Заявитель

Гусевский филиал Государственного исследовательского института стекла (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЛУБИННЫХ

СКОРОСТЕЙ РАСПЛАВОВ

Изобретение относится к стекольной промышленности, но может быть использовано в других отраслях промышленности: металлургической, химической.

Известно устройство для определения глубинных скоростей расплавов, содержащее термопары, помещенные в двух и более точках печи по ее длине, и регистрирующие приборы (1).

Известно устройство для определения глубинных скоростей расплавов, содержащее пьезометрические трубки, расположенные в потоке контролируемой среды и подключенные к датчику перепада давления и к источнику подачи газа через электропневматические клапаны (2).

Недостаток известных устройств — низкая чувствительность, что требует применения сложных измерителей перепада давления.

Так, например, для измерения глубинных скоростей стекломассы, величина которых составляет несколько метров в час, требуется измерить перепад давления в 10 †— 10 †Па при величине давления в трубках более

10000 Па.

Целью изобретения является повышение точности измерения. Это достигается тем, что устройство включает в себя дроссели, электроприводы трубок с пускателями, датчик перемещения с размыкающими контактами, командоаппарат с замыкающими контактамй, вторичные приборы вязкости, перепада давления и скорости расплава, измеритель средней вязкости, интеграторы, нуль-орган и

5 электромуфту. Причем датчик перепада давления подключен через один из замыкающих контактов командоаппарата к вторичным приборам вязкости и перепада давления. Вторичные приборы вязкости через измеритель сред10 ней вязкости соединены с одним из входов измерителя скорости расплава, выход которого через соответствующий замыкающий контакт командоаппарата соединен с интегратором.

Другой вход измерителя скорости расплава

15 подключен через второй интегратор и электромуфту к выходу вторичного прибора перепада давления, в цепь измерения которого включены другие замыкающие контакты командоаппарата и замыкающие контакты пус20 кателей. Дросселп включены параллельно электропневматическпм клапанам, в цепь управления которых включены остальные замыкающие контакты командоаппарата, а пьезометрпческие трубки механически связаны с

25 электроприводом и с датчиком пермещенпя.

Устройство для определения глубинных скоростей расплавов представлено на чертеже и содержит пьезометрпческие трубки 1 и 2, датчик перепада давления 3, дроссели 4 и 5, 30 электропневматические клапаны 6 и 7, источ558003

15

1 fc, — ЛЙ.

L (и! т и 2) л—

Р.п

65 ник подачи газа 8, электропривод 9 трубок, датчик перемещения (гсркон) 10 с размыкающими контактами 11 н 12, командоаппарат 13 с замыкающими контактами 14 — 28, замыкающие контакты 29 — 34 пускателей, вторичные приборы 35, 36 вязкости, 37 перепада давления и 38 скорости расплава стекломассы, измеритель 39 средней вязкости, интеграторы

40, 41, нуль-орган 42 и электромуфту 43.

Скорость движения какого-либо i-го слоя стекломассы толщиной ЬЙ на уровне h можно определить з уравнения равновесия сил, сдвигающей (f,) данный слой относительно соседнего слоя и тормозящей (f,) за счет трения при скольжении слоев с относительной скоростью движения Ла. Сдвигающая сила

/ 1: Р, (h) — Pg (Й))1КЙ= Я,— Р ) 1ЛЙ, 1 где и — число слоев, P1(h) — Р2(Й) — разность гпдростатических давлений, а сила трения

hu>

/т. — Lpg ! Лй где L — расстояние между трубками, p— средняя вязкость стекломассы в данном слое, откуда

Устройство определения глубинных скоростей расплавов работает следующим образом.

Через контакты 34 пускателя включают электропривод 9 на перемещение пьезометрическнх трубок 1 и 2 вниз. При перемещении на заданную величину ЛЙ срабатывают контакты датчика перемещения (геркон) 10, которые отключают электропривод и включают командоаппарат 13. Газ в пьезометрические трубки подается от источника 8 через дроссели 4, 5, настроенные на подачу минимального расхода, так что перепад давления, замеряемый в трубках датчиком 3, пропорционален разности гидростатических давлений P1 — Р2 в точках измерения. С замыканием контактов

22 и 24 командоаппарата результат измерения передается на вторичный прибор 37 перепада давления и запоминается на интеграторе 40 за счет разрыва цепи включения электромуфты 43 при размыкании контактов 25. После замыкания контактов 23 и 28 в цепь измерения прибора 37 вместо датчика 3 включается нуль-орган 42 и стрелка прибора устанавливается в исходное положение. Контакты 29 и

30 пускателя замкнуты на все время измерения при перемещении трубок вниз. Затем замыкаются контакты 14 и привод включается на дальнейшее перемещение вниз. При этом после размыкания контактов гер кон а 10, командоаппарат занимает исходное положение, а цепь привода замыкается через нормально-замкнутые контакты 11 геркона. Привод останавливается при опускании трубок на

45 заданную величину. Таким образом, через каждый отрезок интегратор 40 отрабатывает сигнал, пропорциональный перепаду давления (P1 — Р2), и при опускании в донные слои, где скорость потока стекломассы близка к нулю, его выходной сигнал пропорционален сдвигающей силе.

В крайней нижней точке привод через контакты 31 пускателя переключается на подъем пьезотрубок. Одновременно контактами 32 и

33 пускателя переключается цепь измерения прибора 37 так, чтобы вместо суммирования сигналов с прибора на интеграторе 40 производится их вычитание. С подъемом пьезотрубок на высоту ЛЙ привод останавливается и контактами геркона включается командоаппарат. Сначала замыкаются контакты 22 — 25, 28 — с датчика 3 снимается величина перепада давления (Р1 — Р2)п, а на выходе интегратора 40 фиксируется значение сдвигающей силы

При последующем срабатывании контактов

14 привод не включается, так как контакты

34 пускателя разомкнуты, и командоаппарат продолжает работу.

После срабатывания контактов 16, 20, 21 открывается электроклапан 6 и расход газа через трубку 1, а следовательно, и частота отрыва пузырьков газа возрастают, при этом давление в трубке становится пропорциональным гидростатпческому давлению Р1 и вязкости расплава р1. Результат измерения в виде разности давлений в пьезотрубках P1 +

+Кр1 — Р2 фиксируется на вторичном приборе 36. Аналогично при включении контактов

17, 18, 19 и электроклапана 7 на приборе 35 фиксируется разность давлений Р2+К112 — Рь

Сумма .выходных напряжений, подаваемых с приборов 35 и 36 на измеритель 39, пропорциональна средней вязкости в исследуемом слое стекломассы

Сигналы с измерителя 39 и интегратора 40 подаются на прибор 38 скорости расплава стекломассы по схеме деления. При замыкании контактов 26 результат деления

fc (n — 1) запоминается на приборе 38, а затем через контакты 27 передается на интегратор 41, выполненный по схеме интегратора 40. После завершения операции интегрирования замыкаются контакты 15 и привод включается на подъем. Через заданную высоту ЛЙ привод останавливается (размыкаются контакты 12 геркона) и цикл измерения повторяется. Интегратор 41 фиксирует скорость потока следующего слоя стекломассы. При подключении к интегратору записывающего прибора можно

558003 наглядно изобразить эпюр скоростей расплава по всей глубине печи или канала.

Точность измерения складывается из погрешности измерения разности гидростатических давлений 1О/о (промышленные дифманометры типа ДКЭ и др.), вязкости — инструментальная погрешность (дифманометр — вторичный прибор) 1 /о и методическая около

2О/о (зависит от измерения факторов, влияющих на формирование пузырьков газа), а также погрешности операций вычисления (деление, интегрирование) около 1 /о.

С учетом разного метода измерений характер эпюра скоростей может быть определен с погрешностью менее 5 /о. Такая точность не может быть получена при использовании прямых методов измерения скорости потока, например по давлению, оказываемому потоком на датчик, помещенный в исследуемую среду, в связи с малой величиной скорости потока.

Измерение глубинных скоростей потоков расплавов, в частности, стекломассы в различных точках бассейна печи и каналов, позволит определить производительность печи, толщину и скорость конвенкционных потоков и тем самым управлять процессами стекловарения с учетом изменений температурных полей в расплаве, гидродинамики стекломассы, создавать оптимальные условия для передачи тепла под шихту с потоками стекломассы для процессов осветления и гомогенизации, а следовательно, получать стекломассу высокого качества (термически и химически однородную).

Формула изобретения

Устройство для определения глубинных скоростей расплавов, содержащее пьезометрические трубки, расположенные в потоке

35 контролируемой среды и подключенные к датчику перепада давления и к источнику подачи газа через электропневматические клапаны, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, оно включает в себя дроссели, электроприводы трубок с пускателями, датчик перемещения с размыкающими контактами, командоаппарат с замыкающими контактами, вторичные приборы вязкости, перепада давления и скорости расплава, измеритель средней вязкости, интеграторы, нуль-орган и электромуфту, причем датчик перепада давления подключен через один из замыкающих контактов командоаппарата к вторичным приборам вязкости и перепада давления, вторичные приборы вязкости через измеритель средней вязкости соединены с одним из входов измерителя скорости расплава, выход которого через соответствующий замыкающий контакт командоаппарата соединен с интегратором, другой вход измерителя скорости расплава подключен через второй интегратор и электромуфту к выходу вторичного прибора перепада давления, в цепь измерения которого включены другие замыкающие контакты командоаппарата и замыкающие контакты пускателей, дроссели включены параллельно электропневматическим клапанам, в цепь управления которых включены остальные замыкающие контакты командоаппарата, а пьезометрическпе трубки механически связаны с электроприводом и с датчиком перемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции № 1351160, кл. С 03 Ь

5/00, 1965.

2. Патент СШЛ № 3482956, кл. 65 — 136, 1969.

558003

14 У4.

Составитель Л. Шарова

Редактор Т. Юрчикова Техред А. Камышиикова Корректор Е. Хмелева

Заказ 1170/7 Изд. № 447 Тираж 582 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2