Плотномер

Плотномер

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

(i)) l 00,0853

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски«

Социалистически«

Республик (63 ) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 01. 04. 81 (2l ) 3268233/18-25 (5! )М. Кл .

G 01 N 9/28 с присоединением заявки №

Эвуаарстее««мй кем«тет.СССР вв аелем «зебрете««й

«еткрытий

{23) Приоритет.

Опубликовано 28.02.83. Бктллетень ¹8 (53) УДК 532.14 (088. 8) Дата опубликования описания 28.02 .83

В.И. Припепский, t0. В. Самар кин, Me L Canoeeee ип С".ИЙВевривин

1: = :

Киевский институт автоматики им (72) Авторы изобретения . (7!) Заявитель (54) ПЛОТНОМЕР

Изобретение относится к приборостроению и может найти применение в тех отраслях промышленности, где необходимо производить автоматическое измерение плотности жидких сред в аппаратах периодического действия, например в химической прои1шленности .

Известен плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, связанные с блоком питания, компенсатор балласт-10 ного давления, выполненный в виде сосуда, заполненного эталонной жидкостью, дифманометр,. плюсовая и минусовая камеры которого соединены с измерительными трубками (1 3.

Недостатком устройства является то, что частицы эталонной жидкости уносятся из компенсатора балластного давления пузырьками воздуха, при этом го изменяется ее уровень и вносится погрешность в процесс измерения. Кроме того, при работе плотномера в аппарате периодического действия при вы2 грузке продукта из аппарата в мину" совой камере дифманометра возникает остаточное давление, что приводит к перегрузке дифманометра и может вывести его из строя..

Известен пьезометрический плотномер, содержащий две пьезометрическив трубки, соединенные импульсными линиями с плюсовой и минусовой камерами дифманометра и блоком питания вов» духом, компенсатор балластного давления, выполненный в виде сосуда, заполненного эталонной жидкостью, в воздушной линии короткой трубки, и предохранительное устройство, снаб.женное мембраной и управляемым ей соттлом, сообщающимся с атмосферой, при- чем "глухая" камера предохранительного устройства соединена. с импульсной линией длинной трубки, а камераВ снабженная соплом,- с импульсной линией короткой трубки.

При работе плотномера через пьвзометрические трубки продувают воздух, 1000853 при этом в них возникает перепад дав" ления, пропорциональный плотности измеряемой среды„Этот перепад давления посредством импульсных линий передается на дифманометр, выдающий си г- 5 нал, пропорциональный плотности жидкости. Компенсация балластного давления, соответствующего плотности жидкости, принятой за начало шкалы, осуществляется тем, что воздух в короткую трубку поступает через слой жидкости в сосуде компенсатора балластного давления. При опорожнении аппа рата, периодического действия давление в "глухой" камере предохранительного устройства становится равным ну1О

K недостаткам плотномера следует отнести погрешност ь, обусловленную изменением уровня эталонной жидкости в сосуде компенсатора багластного давления вследствие испарения и уноса частиц жидкости пузырьками воздуха, сложность конструкции, обусловленную тем, что функции компенсации балластного давления и предохранения чувствительной системы дифманометра выпол30 няются двумя различными устройствами, а также недостаточную точность при измерении плотности в широком диапазоне, например в случае периодического процесса, сопровождающегося монотонным изменением плотности.

B этом случае плотномер обладает низкой чувствительностью, так как велика цена деления вторичного прибора и, соответственно, погрешность считыва- 40 ния показаний, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные в измеряемую жидкость на различную глубину и соединенные с блоком питания воздухом, дифманометр, плюсовая камера которого соединена с длинной трубкой, и предохранительное устройство, выполненное в виде мембранного элемента, положительная камера которого снабжена пружиной с регулировочным винтом и соединена с короткой трубкой, а проточная камера соединена ы5 с минусовой камерой дифманометра и через дроссель с его плюсовой камерои, лю и воздух из импульсной линии короткой трубки стравливается в атмосферу через открывшееся сопло предохранительного устройства 2 3.

При работе плотномера через пьезометрические трубки продувается воздух, поступающий .от блока питания. В плюсовую камеру дифманометра подается давление от длинной трубки, а в минусовую — давление от предохранительного устройства, равное давлению в короткой трубке, сдвинутому за счет сжатия пружины предохранительного устройства на величину балластного давления. При этом на выходе дифманометра формируется выходной сигнал, пропорциональный разности измеряемого значения плотности и плотности, принятой> за начало шкалы. При выгрузке жидкости из технологического аппарата благодаря наличию предохранительного устройства давления в камерах дифманометра выравниваются через дроссель, т.е, чувствительная часть дифманометра предохраняется от перегрузок, а функции предохранения и компенсации балластного давления выполняются одним устройством 3 ), Однако известный плотномер характеризуетсяя недостаточной точност ью при измерении плотности в широком диапазоне, например в случае периодического процесса, сопровождающегося монотонным изменением плотности. В этом случае плотномер имеет низкую чувствительность так как велика цеs на деления вторичного прибора и, соответственно, погрешность считывания показаний.

Цель изобретения - повышение точности измерения при расширении диапазона измерения плотности.

Поставленная цель достигается тем, что в. плотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные в измеряемую жидкость на различную глубину и соединенные с блоком питания воздухом, дифманометр, плюсовая камера которого соединена с длинной трубкой, и предохранительное устройство, выполненное в виде мембранного элемента, положительная камера которого снабжена пружиной с регулировочным винтом и соединена с короткой трубкой, а проточная камера — с минусовой камерой дифманометра и через дроссель, с плюсовой камерой дифманометра, дополнительно введены двухшкальный вторичный прибор и устройство сдвига нуля шкалы, а предохранительное устройство снабжено второй положительной камерой, причем выход дифманометра соединен с вто853

5 1000 рым входом двухшкального вторичного прибора и входом устройства сдвига нуля шкалы, выход которого соединен с первым входом двухшкального вторичного прибора и второй положительной камерой предохранител ьного устройстваУстройство сдвига нуля шкалы содержит два элемента сравнения, два импульсатора, задатчики давления верх О него и нижнего уровня срабатывания, два нормально закрытых клапана, нормально открытый клапан, элемент ИЛИ, два повторителя со сдвигом и повторитель, причем первые входы элемен- 15 тов сравнения соединены с входом устройства сдвига нуля, вторые входы с соответствующими задатчиками давления, а выходы - с входами соответствующих импульсаторов, выходы кото- 20 рых соединены с управляющими входами соответствующих нормально закрытых клапанов и через элемент ИЛИ с управляющим входом нормально открытого клапана, при этом выходы повто- 2s рителей со сдвигом соединены через соответствующие нормально закрытые клапаны с входом повторителя, выход которого соединен с выходом устройства сдвига нуля и через нормально щ открытый клапан с входами повторителей со сдвигом.

При таком конструктивном выполнении плотномера весь диапазон измерения плотности может быть разбит на

3$ определен ное число отдел ьных и нтер-. валов измерения, Переход на требуемый интервал измерения осуществляется смещением нуля шкалы плотномера за счет подачи соответствующего ком40 пенсационного давления от повторителей со сдвигом во вторую положительную камеру предохранительного устройства.

При этом диапазон измерения диф45 манометра соответствует длине одного отдельного интервала измерения, т.е. значительно меньше диапазона измерения плотности, соответственно, выше чувствительность дифманометра, мень50 ше цена деления вторичного прибора и по грешност ь счи ты вания показаний .

На чертеже представлена схема предла гаемо го плотномер а

Плотномер содержит две пьезометрические трубки 1 и 2, погруженные на различную глубину в измеряемую жидкость и соединенные с блоком 3 питания воздух< и. л фманометр 4, плюсовая камера которого соединена с длинной трубкой 1, а выход подключен к второмy входу двухшкального вторичного прибора 5, предохранительное устройство

6 и устройство 7 сдвига нуля шкалы.

Предохранительное устройство 6 включает положительную камеру 8, снабженную пружиной 9 с регулировочным винтом и соединенную с короткой трубкой 2, проточную камеру 10, соединенную с минусовой камерой дифманометра

4 и через дроссель 11 -,с плюсовой камерой дифманометра 4, и вторую положительную камеру 12, соединенную с выходом устройства 7 сдвига нуля шкалы.

Устройство 7 сдвига нуля содержит элементы сравнения 13 и 14, первые входы которых соединены с выходом дифманометра 4, вторые входы - с соответствующими задатчиками 15 и 16 давления верхнего и нижнего уровня срабатывания, а выходы - с входами импульсаторов 17 и 18 с регулируемыми дросселями 19 и 20, нормально закрытые клапаны 21 и 22, управляющие входы ко торых соединены с выходами соответствующих импульсаторов 17 и 18, элемент ИЛИ 23, входы которого соединены с выходами импульсаторов 17 и 18, а выход — с управляющим входом нормально открытого клапана 24, и повторители 25 и 26 со сдвигом, входы которых соединены через нормально закрытые клапаны 21 и 22 с входом по- вторителя 27. Выход повторителя 27, являющийся выходом устройства 7 сдвига нуля, соединен с первым входом двухшкального вторичного прибора и через нормально открытый клапан 24 с входами повторителей 2» и 26 со сдвигом. Второй вход вторичного прибора

5 соединен с выходом дифманометра 4, Плотномер работает следующим образом.

В начальный момент времени компенсационное давление Рк, подаваемое с выхода повторителя 27 на вход предохранительного устройства 6, равно нулю, При подаче воздуха от блока 3 питания к пьезометрическим трубкам

1 и 2 в последних устанавливается перепад давления, определяемый плотностью жидкости и измеряемый дифманометром 4, имеющим узкий диапазон измерения, причем перепад давления, соответствующий минимальному значению плотности измеряемой жидкости (балластное давление) компенсируется усилием сжатия пружины 9 предохранитель1000

7 ного устройства 6. При достижении перепадом давления в трубках величины верхнего предела измерения дифманометра его выходной сигнал достига" ет максимального значения соабатыва- S ет элемент 13 сравнения и импульсатор

17 выдает импульс давления Р 1, длительность которого. определяется настройкой дросселя 19. При этом закрывается клапан 24, открывается .клапан 2110 и на вход повторителя 25 со сдвигом, имеющего положительный сдвиГ, поступает давление Р2, равное величине сдвига д повторителя 25 со сдвигом.

На выходе повторителя 27 устанавлива-1s ется компенсационное давление Р Р которое поступает на один из входов вторичного прибора 5 и во вторую положительную камеру 12 предохранительного устройства 6. Величина сдви- 2о . га повторителя 25 со сдвигом такова, что при подаче давления Р =д на вход предохранительного устройства 6 увеличивается давление в минусовой каме" ре дифманометра 4 и, соответственно, а уменьшается перепад на его входе на величину, равную длине диапазона из" мерения дифманометра 4, т.е. происходит автоматический сдвиг нуля шкалы плотномера. При этом давление на вы- щ ходе дифманометра падает и плотномер переходит на второй интервал измере" ния, в котором выходной сигнал дифманометра также изменяется от минимального до максимального значения, а измеряемое значение плотности определяется как сумма показаний двух шкал вторичного показывающего прибора: первой шкалы, связанной с устройством сдвига нуля и проградуированной в единицах, кратных диапазону измерения дифманометра, и второй шкалы, соединенной с выходом дифманометра. После снятия импульса Р11 импульсатора 17 закрывается клапан 21, на повторителе 27 запоминается давле45 ние Р . Ь, на вход повторителей 25 и

26 со сдвигом поступает через открывшийся клапан 24 давление Р и на их выходах формируются давления Р2 Р +

+h и Р2 Рк-й. При дальнейшем повышении плотности жидкости на величину, равную интервалу измерения, выходной сигнал дифманометра опять достигает максимального значения, элементы схемы срабатывают р той же последовательности, компенсационный сигнал Р, подаваеьнй на вход предохранительного устройства 6, возрастает еще на величи-

853 ну, опять сдвигая нуль, и плотномер переходит на следующий интервал измерения.

При понижении плотности до нижнего предела текущего интервала измерения выходной сигнал дифманометра 4 становится минимальным, срабатывает элемент 14 сравнения, импульсатор 18 выдает импульс Р<В1, открывается клапан 22, закрывается клапан 24, на вход повторителя 27 поступает от повторителя 26 со сдвигом давление Р

Р "д, на выходе повторителя 27.формируется компенсационное давление меньше предыдущего значения на величину сдвига, происходит сдвиг нуля в сторойу уменьшения и плотномер переходит на новый интервал измерения. Например, при общем диапазоне измерения плотности 1- 1,5 г/см З перепад давления на трубках, соответствующий минимальному значению плотности 1 г/см (балластное давление), компенсируется усилием сжатия пружины 9., а весь диапазон измерения может быть разбит на пять интервалов 1- 1,1; 1,1- 1,2, 1,21,3 г/смЗ и т.д. При этом первая шкала разбита на 5 делений с ценой деления 0,1 г/см (1, 1 1, 1 2 г/си и . т.д.), а вторая - на 100 делений с ценой деления 0,001 г/см

Таким образом, в предлагаемом плотномере весь диапазон измерения может быть разбит на ряд отдельных интервалов измерения. При этом диапазон измерения дифманометра соответствует длине одного интервала измерения, а цена деления вторичного прибора может быть уменьшена в такое число раз, на сколько интервалов разбит диапазон измерения, что позволяет значительно уменьшить погрешность считывания показаний и повышает точность измерения.

Формула изобретения

1. Олотномер, содержащий две пьезометрические трубки, погруженные в измеряемую жидкость на различную глубину и -соединенные с блоком питания воздухом, дифманометр, плюсовая камера которого соединена с длинной трубкой, и предохранительное устройство, выполненное в виде мембранного элемента, положительная камера которого снабжена пружиной с регулировочным винтом и соединена с короткой трубкой, а проточная камера - с минусовой камерой диф1000 манометра и через дроссель с плюсовой камерой дифманометра, о т л ичающий ся тем, что, сцелью повышения точности измерения при расширении диапазона измерения плотности, он дополнительно содержит двухшк ал ьный втори чный прибор и устрой ство сдвига нуля шкалы, а предохранительное устройство снабжено второй положительной камерой, причем выход 10 дифманометра соединен с вторым входом двухшкального вторичного прибора и входом устройства сдвига нуля шкалы, выход которого соединен с первым входом двухшкального вторичного 1 прибора и второй положительной камерой предохранительного устройства.

2. Плотномер по и. 1, . о т л и— ч а ю шийся тем, что устройство сдвига нуля шкалы содержит даа элемента сравнения, два импульсатора, задатчики давления верхнего и нижнего уровня срабатывания, два нормально закрытых клапана, нормально открытый клапан, элемент ИЛИ, два повторителя со сдвигом и повторитель, причем первые входы элементов

853 10 сравнения соединены с входом устройства сдвига нуля, вторые .входы — с соответствующими задатчиками давления, а выходы - с входами соответствующих импульсаторов, выходы которых соединены с управляющими входами соответствующих нормально закрытых клапанов и через элемент ИЛИ с управляющим входом нормально открытого клапана, при этом выходы повторителей со сдвигом соединены через соответствующие нормально закрытые клапаны с ходом повторителя, выход которого соединен с выходом устройства сдвига нуля и через нормально открытый клапан с входами повторителей со сдвигом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глыбин И. П. Автоматические плотномеры. Киев, "Техника", 1965, с. 79 ° . 2. Авторское свидетельство СССР и 642623, кл. G 01 и 9/28, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке N 2922395/18-25, кл. G 01 и 9/28, 05.05,80 (прототип).

10008 3

Составитель В.Алексеев

Техред Ж.Кастелевич Корректор М. Коста

Редактор А.Лежнина

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

Заказ 1368/44 Т ир аж 871 Подпи сное

ВНИИПИ Государст венного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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