Гидростатический уровнемер

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОУСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, саид-ву(22) Заявлено 05 ° 03. 79 (21) 2733434/18-10 (51)м. КЛ. с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

G 01 F 23/16

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 300181. Бюллетень И9 4

Дата опубликования описания 30, 01. 81 (53) УДК 681.128.

43 (088. 8) (54) ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ УРОВНЕМЕР

Изобретение относится к приборостроению и может применяться для из мерения уровня жидкостей, у которых изменяется плотность.

Известен гидростатический уровнемер, содержащий два устройства отбора давления мембранного типа, уста-, новленные на фиксированных высотах столба жидкости в контролируемом резервуаре, два преобразователя и элек. трическую измерительную схему, осуществляющую вычислительную операцию, позволяющую судить об уровне (1).

Наиболее. близким по технической сущности и достигаемому результату 15 является гидростатический уровнемер, содержащий также два устройства отбора давления, устанонленные на фиксированных высотах столба жидкости и выполненные в ниде пьезометри- 20 ческих трубок, давление воздуха в которых пропорционально соответствующим столбам жидкости и пневматическую измерительную схему, нключающую два усилителя, пять дроссельных сумматоров, делительное устройство и вторичный прибор. Схема выполнена на серийно выпускаемых элементах, относящихся к унифицирован ной системе элементов промышленной 30 пневмоавтоматики. Известный прибор обеспечивает независимость показаний уровня от колебаний плотности контролируемой жидкости, что повышает точность измерения уровня (2).

Недостатком известного уровнемера является трудность настройки прибора на различные верхние предельные значения измеряемого уровня, что.

1 делает недостаточно широким дкапаэон измерения.

Цель изобретения — упрощение настройки и расширение диапазона измерения.

Поставленная цель обеспечивается тем, что в измерительную схему, содержащую два усилителя, два дроссельных сумматора и один пятимембранный сумматор введены генератор опорной частоты, подключенный к цепям управления линейных пневмосопротивлений, являющихся входами двух дроссельных сумматоров, операционный умножитель, соединенный с одной стороны с выходом одного усилителя и минусовой камерой пятимембранного сумматора, а с другой стороны — со входом второго дроссельного сумматора и преобразователь генератор давления в частоту с обратной связью по

800661

35

5Î частоте с подключенным к нему эадатчиком, при этом плюсовая камера пятимембранного сумматора подключена ко второму усилителю, а выход его подключен на вход первого дроссельного сумматора, выход которого соединен с преобразователем-генератором давления в частоту, а его обратная связь — с цепями управления .линейных пневмосопротивлений, подключенных к атмосфере, обоих дроссельных сумматоров.

На чертеже схематически изображен предлагаемый уровнемер.

Гидростатический уровнемер содержит два устройства 1 и 2 отбора давления, представляющие собой мембранные камеры, заполненные промежуточной рабочей жидкостью, мембраны 3 и 4 которых установлены на базовом расстоянии по вертикали в нижней части резервуара 5..Мембранные камеры 1 и 2 гидравлически соединены соответственно с двумя усилителями

6 и 7, выполненными н виде двух пненмоповторителей, имеющих глухие камеры, заполненные также промежуточной рабочей жидкостью. Выходы пневмоповторителей 6 и 7 соединены с .ми- нусовой и плюсоной камерами алгебраического сумматора 8, выполненного в виде пятимембранного сумматора.

Кроме того, выход верхнего пневмоповторителя б соединен со входом операционного умножителя 9, выход которого совместно с выходом задатчика 10 стабилизированного давления годключены ко входам перемножения двух давлений пневматического дискретно-аналогового решающего устройства 11, являющегося основным функциональным узлом измерительной схемы. Третий вход его соединен с ныходом сумматора 8. Пневматическое дискретно-аналоговое устройство 11 содержит два дроссельных сумматора, вхздной, составленный из линейных .:ненмосопротивлений 12 и 13, и выходной — из линейных пневмосопротивлений 14 и 15. Все линейные пневмосопротивления включены по схеме управления частотой. Каждый иэ дроссельных сумматоров имеет один вход, сообщающийся с атмосферой и второй, являющийся входом пневматического дискретно-аналогового решающего устройстна. цепи управления линейных пневмосопротивлений, установленных на этих входах, подключены к пненматическому генератору 16 опорной частоты, выполненном, например, на трехмембранном пневмореле с инерционным звеном в цепи обратной связи. цепи управления линейных пневмосопротивлений, входы которых сообщаются с атмосферой, подключены к преобразователю-генератору 17 давления в частоту с обратной связью по частоте, выполненном на двух, например, трехмембранных пневмоусилителях 18 H 19 и трехмембранном пневмореле 20.

Устройство работает следующим образо.:.

Гидростатическое давление столба жидкости в резервуаре 5 через раздели гельные мембраны 3 и 4 и промежуточ(ную рабочую жидкость воздействуют на чувствительные элементы пненмоповторителей б и 7 и преобразуется в пневматические сигналы, прямопропорциональные плотности и высоте столбов

Н и Нс, жидкости в резервуаре 5. Эти сигналы поступают на минусовый и плюсовой входы алгебраического пятимембранного сумматора 8. На выходе сумматора 8 образуется пневматический сигнал Р, равный результату вычитания выходного давления пневмоповторителя б из выходного давления пневмоповторителя 7. Этот сигнал прямо пропорционален плотности жид1 кости в "резервуаре 5 и базовому расстоянию Н . Кроме того, выходной сигнал с верхнего пневмоповторителя б поступает также на вход операционного умножителя 9. Операционный умножитель 9 выполнен, например, в виде трехмембранного пненмоусилителя, в схему которого включен дроссельный сумматор на пневмосопротивлениях (не показан).

Регулировкой пронодимости одного из них можно установить требуемую величину постоя::ного коэффициента в зависимости от величины верхнего предела измерения уровнемера.

Выходной сигнал Р операционного умножителя 9 поступает на вход линейного пневмосопротивления 14 выходного дроссельного сумматора (второго) пневматического дискретно-аналогового решаю.цего устройства 11.

На вход линейного пневмосопротивления 12 входного (первого) дроссельного сумматора поступвет сигнал Р с выхода сумматора 8, а с выхода задатчика 10 стабилизированного давления в минусовую камеру пневмоусилителя 18 поступает сигнал Р . При этом на выходе пневматическогс дискретно-аналогоного решающего устройства образуется давление Р, равное частотному от деления произведения давлений Р и Р на давление Р .

При этом провсдимость линейных пневмосопротинлений 12 и 14 устанавливается постояннсй и определяется величиной частоты 4 опорного пневмогенератора 16 и объемами постоянных емкостей V„ è Vq Частота f должна быть установлена мешьше, либо равна одной десятой частоты Г . Частота

Е преобразователя-генератора 17 устанавливается так, чтобы выходное давление входного (первого) дроссельнсго сумматора, выполненного на ли800661 нейных г невмосопроотивлениях 12 и 13 было равно давлению Р . Это обеспечивается за счет обратной связи по частоте fg преобразователя-генератоba 17 при условии, что давление РЗ будет установлено меньшим минимального значения давления P . При этом, например, увеличение давления Р вызывает увеличение частоты f<. В свою очередь в зависимости от изме. нения частоты f2 проводимость линейного пневмосопротивления 15 увеличивается, либо уменьшается на величиыу, пропорциональную изменению сигнала Р, которое вызвано изменен. ем плотности жидкости в резервуаре 5.

Эта пропорциональность обеспечивается при условии, что произведение объема емкости.Vq линейного пневмосопротивления 12 на объем емкости

Ч,4 линейного пневмосопротивления 15 равно произведению объема емкости 2О линейного пневмосопротивления 13 на объем емкости Ч линейного пневмосопротивления 14. Тогда давление Р на выходе пневматического дискретноаналогового решающего устройства 25 имеет вид

Путем выражения величин давления

Р и Р через соответствующие эна- Я чения Й, Н„, Н1 и 3 Формула (1) примет вид =Р. К вЂ”,,. Н (g)

Таким образом, из формулы (2) видно, что выходное значение давления P гидростатического уровнемера прямопропорционально высоте столба жидкости в резервуаре 5 и не зависит от иэ" вменения ее плотности. роме того, 4О иэ формулы также видно, что при изменении верхнего предельного значения уровня Н достаточно соответ.ствующим образом изменить величины

Р или К при сохранении неизменным 3 максимального значения Р. Это позволяет осуществить перестройку устройства на различные верхние пределы измеряемого уровня жидкости.

Формула изобретения

Гидростатический уровнемер, содержащий два устройства отбора давления, установленные на фиксированных высотах столба жидкости в контролируемом резервуаре, и пневматическую измерительную схему, включающую два усилителя, каждый из которых соединен с соответствующим устройством отбора давления, дроссельные сумматоры и пятимембранный сумматор, отличающий с я тем, что, с целью упрощения настройки и расширения диапазона измерения, в пневматическую измерительную схему введены генератор опорной частоты, подключенный к цепям управления линейных пневмосопротивлений, являющихся входами двух дроссельных суп=заторов, операционный умножитель, соединенный с одной стороны с выходом одного с усилителя и минусовой камерой пятимембранного сумматора, а с другой стороны — со входом второго дроссельного сумматора и преобразователь-генератор давления в частоту с обратной связью по частоте с подключенным к нему эадатчиком, при этом плюсовая ,камера пятимембранного сумматора подключена ко второму усилителю, а выход его подключен на вход первого дроссельного сумматора, выход которого соединен с преобразователем-генератором давления в частоту, à его обратная связь - c цепями управления линейных пневмосопротивлений, подключенных к атмосфере обоих дроссельных сумматоров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 239598, кл. G 01 F 23/14, 09.06.65.

2..Авторское свидетельство СССР

М 659907, .кл. G 01 F 23/16, 29.11.76 (прототип).

800661

Составитель Н. Варнек

Редактор Ю. Ковач Техред T. Маточка Корректор Н. Вабинец

Заказ 10397/49 ТиРаж 713 Подписное

BHHHflH Росударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-Э5, Раушская наб., д. 4/5

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